石油钻杆接头超声波检测方法研究答辩稿

石油钻杆接头超声波检测方法研究,答辩人：李博专业：机制指导老师：赵晓顺日期：2012年5月20日,石油钻杆接头超声波检测方法研究,超声波的物理知识超声波探伤仪系统的硬件系统的设计电路的调试,石油钻杆接头超声波检测方法研究,研究的背景和意义： 钻杆的检测技术其实是无损检测技术，又称非破坏检查技术，它是以不损伤被检测物体为前提，利用材料的物理性质因有缺陷而发生变化这一事实，通过一定的检测手段来检测或测量、显示和评估相应的变化，从而了解和评价材料、产品、设备构件直至生物等的性质、状态或内部结构等等。,石油钻杆接头超声波检测方法研究,研究现状： 在四五十年代，超声波检测方法有了进一步的发展，它们使用了超声波探头、处理器、液晶荧屏显示器。这一代产品较前两代有了质的飞跃，特别是荧屏显示的使用表明开始出现动态显示系统。不过液晶显示器外观虽精巧，但灵敏度较高，抗干扰能力不强，所以误报也较多。 在综合前几代的优点检测系统，采用了最新仿生超声雷达技术，配以高速电脑控制，可全天候准确地测知石油钻杆接头，并以不同等级的声音提示和直观的显示提醒工作人员。免提电话结合起来，并设计了语音功能，是目前市面上比较先进的检测雷达系统。不过造价较高。,石油钻杆接头超声波检测方法研究,论文的主要工作： 首先阐述了超声波管材探伤的一般方法，然后结合石油钻杆接头的特殊性，逐步提出解决其探伤问题的特殊方法。然后在介绍了超声波检测系统的组成和探伤数据的显示方式，并对数字图像处理的常用方法进行了简要的介绍，然后对实际探伤数据，根据本系统探伤的特点，提出了有效的图像处理和缺陷提取方法。简要介绍了本探伤系统的应用，对系统实现自动探伤的整体流程作了概括性说明。装置的整体效果作了客观的评价，并对其未来的应用领超声波检测方式方法和改进措施进行了讨论。论文从实际的工程项目出发，逐一解决了接头检测存在的难点，最终实现了钻杆接头的自动、高效检测。,石油钻杆接头超声波检测方法研究,超声波的探伤方法： 石油钻杆接头中常见的缺陷有裂纹、夹层、夹杂、折叠和翘皮等。由于工业上要求进行探伤的探头主要是工作在高温、高压条件下或有其它特殊用途，因此必须进行绝对严格的安全测试，且必须满足一定的测试精度。超声无损检测是以超声波作为采集信息的手段，在不损坏被测对象的情况下探测其内部缺陷的方法。由于超声波独特的物理特性(穿透力强、集束性好、信息携带量大等)，使其易于实现快速准确的在线无损检测和无损诊断，因而在工业、农业、国防、生物医药和科学研究等方面得到了广泛的应用。本论文即使研究超声波对石油钻杆接头的检测方法。,超声波的几种波型,一.什么是纵波？二.什么是横波？三.什么是瑞利波？,一、纵波,波的传播方向与质点移动方向相一致的，称为纵波，又称疏密波。,二、横波,波的传播方向与质点移动方向相垂直的，称为横波，又称剪切波。,三、瑞利波,在无限大固体介质与气体介质的交界面上可产生瑞利波,声速,波长、声速c，频率f与周期T之间的关系 c= /T= .f,超声场的特征量,一、声压：在有超声波传播的介质中，某一点在某一瞬间所具有的压强P1与没有超声波存在是该点静压强P0之差称为声压P 即P= P1- P0,二、声强：在垂直于声波传播方向上，单位面积上在 单位时间内所通过的声能量称为声强度，简称声强（或声的能流密度），并用符号表示，I=P2/2c（式中为介质密度，c为介质声速，P为声压）,三、声阻抗：P= cu，P相同（u质点振动速度），所以c称为声阻抗，用符号Z表示四、声压与声强的分贝（dB）表示,惠更斯原理,波动起源于波源的振动，波的传播需借助于介质中质点之间的相互作用，对于连续的介质来说，任何一点的振动将引起相邻质点的振动。所以，波前在介质达到的每一点都可以看作一个新的波源（子波源）向前发出球面子波，这就是惠更斯原理。,超声波的散射和衍射,波的散射：如果障碍物的尺寸小于超声波的波长，则波到达这障碍物后将使其成为新的波源而向四周发散波；如果障碍物的尺寸与超声波的波长近似，则超声波将发生不规则的的反射、折射与透射，这些现象均是波的散射波的衍射：如果障碍物的尺寸比超声波的波长大得多，声波可饶过障碍物的边缘不按原来的方向而弯曲向障碍物的后面传播，既存在绕射（衍射）现象,反射、折射和波型转换,1.反射：如果超声波由一种介质以纵波（或横波）的形式以某一角度倾斜入射于异质界面，将会发生反射纵波（或横波），与此同时，由于波型转换，又可发生反射横波（或纵波）,二、折射 若超声波的纵波（横波）倾斜入射于异质界面时，则透射波要发生波型转换产生折射纵波和折射横波。,临界角，全反射和反射波的位移,1.第一临界角纵波折射角度为90度，工件中只存在横波2.第二临界角横波折射角度为90度，为表面波3.第三临界角入射角等于反射角时,超声波探伤仪,探头部件的作用,1.压电晶片：探头中的换能器通常用压电晶片来制作的，实现电能和声能的转换,2.斜楔：探头晶片发出纵波，通过所设定的一不同倾斜角的斜楔射向试件表面，经波型转换可在试件中相应地产生横波、瑞利波或蓝姆波，以便用有机玻璃制作3.阻尼块：可以增大晶片的振动阻尼，并吸收晶片背面发出的超声波，斜楔的前面浇有阻尼物质，用以吸收噪声,人工试块,钻杆试块管体,钻杆试块,石油钻杆接头超声波检测方法研究,芯片74LS244 ： 74LS244是TTL 八同相三态缓冲器/线驱动器，其CMOS器件对应为74HC244,常用在单片机MCU系统中，作为单片机的输入输出数据缓冲器，在选通时输入数据送到总线上，在非选通时对总线呈高阻态。,石油钻杆接头超声波检测方法研究,超声波发射电路,石油钻杆接头超声波检测方法研究,超声波接受电路,电路的调试,供电电路是否正常是系统能否正常工作的前提，因此首先对电源部分进行调试，接上电源，测得电源电压输出应该是5V。并且测得P1.0口的输出信号频率接近40 KHz，满足实际要求。超声波探伤器的制作和调试，其中超声波发射和接收采用15的超声波换能器TCT40-10F1（T发射）和TCT40-10S1（R接收），中心频率为40kHz，安装时应保持两换能器中心轴线平行并相距48cm，其余元件无特殊要求。若能将超声波接收电路用金属壳屏蔽起来，则可提高抗干扰能力。根据测量范围要求不同，可适当调整与接收换能器并接的滤波电容C4的大小，以获得合适的接收灵敏度和抗干扰能力。,结语,超声波检测技术目前已经比较成熟，工业项目中用的也较多。随着工业应用对钢管质量要求的提高，对管材检测实施的超声检测要求和技