بازرسی اتصال چسبی لوله‌ی کامپوزیتی با استفاده از امواج هدایت‌شده فراصوتی به‌روش عددی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی- دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی- دانشگاه شهید بهشتی- تهران- ایران

چکیده

امروزه استفاده از خطوط لوله در صنایع مختلف از جمله نفت و گاز، آبرسانی و پتروشیمی بسیار پرکاربرد است. لوله‌های کامپوزیتی بدلیل دارا بودن ویژگی‌هایی نظیر سبکی، استحکام بالا و مقاومت به خوردگی گزینه مناسبی جهت استفاده در خطوط لوله می‌باشند. با توجه به صرف هزینه بالا برای نصب و تعمیر این لوله‌ها، استفاده از آزمون‌های غیرمخرب برای پیشگیری از بروز آسیب‌های احتمالی ضروری به‌نظر می‌رسد. یکی از آسیب‌هایی که در حین ساخت و بهره‌برداری ممکن است رخ دهد، آسیب در اتصال لوله می‌باشد. اتصال چسبی یکی از رایج‌ترین انواع اتصالات میان لوله کامپوزیتی می‌باشد. استفاده از امواج هدایت‌شده فراصوتی بعنوان یکی از آزمون‌های غیرمخرب جهت بازرسی اتصالات لوله‌های کامپوزیتی روشی مناسب و نسبتا ارزان می‌باشد. در این مقاله شبیه‌سازی انتشار یک مود متقارن از امواج هدایت‌شده فراصوتی L(0,1)جهت بازرسی اتصال چسبی میان دو لوله کامپوزیتی انجام شده و مطالعه پارامتری تغییرات طول خرابی اتصال چسبی نیز مورد بررسی قرار گرفته تا شاخص مناسب از سیگنال دریافتی جهت شناسایی اتصال معیوب تعیین شود. با استفاده از دو سنسور که یکی قبل و دیگری بعد از اتصال چسبی جهت دریافت سیگنال‌های بازگشتی و عبوری قرار داده شده‌اند، دو شاخص انرژی مناسب جهت شناسایی اتصال معیوب مشخص و بررسی شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Numerical Damage Detection in Composite Pipe Adhesive Joints Using Ultrasonic Guided Waves

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Soorgee 1
  • Salar Jouzani 2
1 Faculty of Mechanical and Energy Eng. Shahid Beheshti University
2 Faculty of Mechanical and Energy Eng. Shahid Beheshti University
چکیده [English]

Pipelines are commonly used in various industries such as oil and gas, water supplies and petrochemical. Composite Pipes are appropriate choice due to some properties including high strength, lightness and high corrosion resistance. It is necessary to employ Non-Destructive Tests (NDT) during construction as well as maintenance of such pipelines, in order to reduce costs. One of the damages that may occur on composite pipes is joint failure which normally happens during construction and operation of the pipes. Furthermore, the most common method of joints in composite pipes is adhesive joint. Ultrasonic Guided Wave (UGW) is suitable method of NDT. In this research, a numerical simulation of L(0,1) guided mode is carried out in order to inspect the adhesive joint between two composite pipes. A parametric study is performed on damage length variation in order to extract suitable feature from damaged pipe signals for damaged joint identification. Using two sensors which are located before and after the adhesive joint, with the purpose of receiving the reflected and transmitted ultrasound wave from the joint, two signals energy indices have been developed for damaged joint identification

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ultrasonic Guided Waves
  • Adhesive Joint Inspection
  • Composite pipes
  • Finite element method
Gresil, M., A. Poohsai, and N.J.P.E. Chandarana, Guided wave propagation and damage detection in composite pipes using piezoelectric sensors. 2017. 188: p. 148-155.
Thien, A.B., Pipeline structural health monitoring using macro-fiber composite active sensors. 2006, Los Alamos National Lab.(LANL), Los Alamos, NM (United States).
Cabral, T.D., A first approach to structural health monitoring of adhesive bonded joints in pipelines using integrated fiber optic sensors. 2016.
Ghavamian, A., et al., Detection, localisation and assessment of defects in pipes using guided wave techniques: a review. 2018. 18(12): p. 4470.
Nakhli Mahal, H., K. Yang, and A.K.J.A.S. Nandi, Defect Detection using Power Spectrum of Torsional Waves in Guided-Wave Inspection of Pipelines. 2019. 9(7): p. 1449.
Niu, X., et al., Piezoelectric transducer excitation for guided waves propagation on pipeline with flexural wave modes. 2018.
Puthillath, P.K., et al. ULTRASONIC GUIDED WAVE INSPECTION OF ADHESIVE JOINTS: A PARAMETRIC STUDY FOR A STEP‐LAP JOINT. in AIP Conference Proceedings. 2009. AIP.
Guan, R., et al., Guided waves for damage identification in pipeline structures: A review. 2017. 24(11): p. e2007.
Asgari, M., et al., Detection and discrimination of symmetric and asymmetric defects by using ultrasonic guided waves.
Lee, R., Oil and Gas Inspection: NDT in Non-Metallic Materials. 2015, Federal Institute for materials Research and testing.
Rose, J.L., Ultrasonic guided waves in solid media. 2014: Cambridge university press.
Marzani, A., et al., A semi-analytical finite element formulation for modeling stress wave propagation in axisymmetric damped waveguides. 2008. 318(3): p. 488-505.