管道硬度内检方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种管道硬度内检方法及系统，该方法包括：从被测管道上切割多段管道样品，并获取多段管道样品的标准硬度值；对管道样品表面进行一次激光辐照以使得管道样品的表面产生振动并激发产生表面波信号；对管道样品表面进行二次激光辐照并发射带有表面波信号的反射光；接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量表面波相速；对多段管道样品的标准硬度值和表面波相速值进行线性回归，以得到硬度值和表面波相速值之间的线性关系模型；利用线性关系模型反向计算被测管道的实际硬度值。本发明专利技术通过激光超声辐照的方式来检测管道与表面波相速之间的关系，检测方法简单、快速精确，且不会对管道造成损坏。且不会对管道造成损坏。且不会对管道造成损坏。

【技术实现步骤摘要】
管道硬度内检方法及系统


[0001]本专利技术属于无损检测
，尤其涉及一种管道硬度内检方法及系统。

技术介绍

[0002]硬度是评定金属材料力学性能最常用的指标之一，硬度的实质是材料抵抗另一较硬材料压入的能力。对于被检测材料而言，硬度是代表着在一定压头和试验力作用下所反映出的弹性、塑性、强度、韧性及磨损抗力等多种物理量的综合性能。通过硬度试验可以反映金属材料在不同的化学成分、组织结构和热处理工艺条件下性能的差异，因此硬度试验广泛应用于金属性能的检验、监督热处理工艺质量和新材料的研制。
[0003]传统的金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法，这类方法试验力的施加是缓慢而无冲击的，硬度的测定主要决定于压痕的深度、压痕投影面积或压痕凹印面积的大小。另一类试验方法是动态试验法，这类方法试验力的施加是动态的和冲击性的，主要用于大型的，不可移动工件的硬度检测。因此，传统的硬度测量方法由于其局限性，如需要较长时间的加载且在试件上留有较大压痕，已经不能胜任现代生产发展对硬度检测提出的快速、无损、在线的新要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提出一种管道硬度内检方法及系统，旨在解决现有技术中的传统硬度测量方法会损坏试件表面且应用范围较窄的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种管道硬度内检方法，包括步骤：
[0006]从被测管道上切割多段管道样品，并获取多段所述管道样品的标准硬度值；
[0007]对所述管道样品表面进行一次激光辐照以使得所述管道样品的表面产生振动并激发产生表面波信号；
[0008]对所述管道样品表面进行二次激光辐照并发射带有所述表面波信号的反射光；
[0009]接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量所述表面波相速；
[0010]对多段所述管道样品的标准硬度值和所述表面波相速值进行线性回归，以得到硬度值和表面波相速值之间的线性关系模型；
[0011]利用所述线性关系模型反向计算所述被测管道的实际硬度值。
[0012]在本专利技术的实施例中，所述对所述管道样品表面进行二次激光辐照并发射带有所述表面波信号的反射光的步骤包括：
[0013]通过激光干涉仪对发生振动的管道样品表面二次激光辐照并产生发射光；
[0014]将所述发射光与所述表面波信号发生干涉，以形成带有表面波信号的反射光。
[0015]在本专利技术的实施例中，所述接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量所述表面波相速的步骤包括：
[0016]通过激光干涉仪分别获取所述管道样品表面的横波相速和纵波相速；
[0017]根据所述横波相速和所述纵波相速计算声波相速；
[0018]利用所述声波相速计算所述表面波相速。
[0019]在本专利技术的实施例中，所述通过激光干涉仪分别获取所述管道样品表面的横波相速和纵波相速的步骤包括：
[0020]利用所述激光干涉仪发出激光并经过透镜聚焦在振动的所述管道样品表面，以使所述管道样品表面产生声波信号；
[0021]接收所述声波信号并转化为电信号；
[0022]放大所述电信号并提取特征信息，以在示波器上显示横波和纵波的波形；
[0023]分别分析所述横波和所述纵波的波形特性并计算所述横波相速和所述纵波相速。
[0024]在本专利技术的实施例中，所述声波相速能够通过如下关系方程获取：
[0025](v
R
/v
t
)6‑
8(v
R
/v
t
)4+8[3
‑
2(v
t
/v
l
)2]×
(v
R
/v
t
)2‑
16[1
‑
(v
t
/v
l
)]＝0
[0026]其中，V
R
为声波相速，mm/μs；V
t
纵波相速，mm/μs；V
l
为横波相速， mm/μs。
[0027]在本专利技术的实施例中，所述表面波相速能够采用如下计算公式得到：
[0028]V
C
≈V
R
·
[1+λ/(2πR)][0029]其中，V
C
为表面波相速，mm/μs；V
R
为声波相速，mm/μs；λ为表面波的波长，mm；R为表面波的曲率半径，mm。
[0030]在本专利技术的实施例中，所述接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量所述表面波相速的步骤之后还包括：
[0031]改变二次激光辐照的激光强度；
[0032]对同一所述管道样品进行不同激光强度的二次辐照以得到不同激光强度下的多个表面波相速值；
[0033]根据多个表面波相速值计算所述表面波相速的平均值。
[0034]在本专利技术的实施例中，所述对多段所述管道样品的标准硬度值和所述表面波相速值进行线性回归，以得到硬度值和表面波相速值之间的线性关系模型的步骤包括：
[0035]以所述标准硬度值为横坐标，所述标准硬度值所对应的表面波相速的平均值为纵坐标，并在同一个坐标系下绘制多个散点；
[0036]对多个散点进行直线拟合，以得到硬度值和表面波相速值之间的线性关系模型。
[0037]在本专利技术的实施例中，还提出一种管道硬度内检系统，采用如上所述的内检方法进行检测，所述管道硬度内检系统包括：
[0038]激光器，用于对所述管道样品的表面进行一次激光辐照；
[0039]激光干涉仪，用于对所述管道样品的表面进行二次激光辐照并接收带有表面波信号的反射光；和
[0040]信号处理模块，与所述激光器和所述激光干涉仪均电连接，所述信号处理模块用于处理所述表面波信号和提取声波信号的特征信息。
[0041]在本专利技术的实施例中，所述激光干涉仪包括激光发射部分、激光接收部分、透镜、放大器和示波器，所述激光发射部分用于发出二次激光并经过所述透镜聚焦在所述管道样品表面，所述放大器用于放大电信号并在所述示波器上显示横波和纵波的波形。
[0042]通过上述技术方案，本专利技术实施例所提供的管道硬度内检方法具有如下的有益效果：
[0043]在对被测管道的硬度进行检测时，首先，从被测管道上切割多段管道样品，并获取
多段管道样品的标准硬度值；然后对管道样品表面进行一次激光辐照以使得管道样品的表面产生振动并激发产生表面波信号；在一次激光辐照后对管道样品表面进行二次激光辐照并发射带有表面波信号的反射光；通过接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量表面波相速，并对多段管道样品的标准硬度值和表面波相速值进行线性回归，以得到硬度值和表面波相速值之间的线性关系模型；最后，利用线性关系模型反向计算被测管道的实际硬度值。本专利技术通过激光超声辐照的方式来检测管道与表面波相速本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管道硬度内检方法，其特征在于，包括步骤：从被测管道上切割多段管道样品，并获取多段所述管道样品的标准硬度值；对所述管道样品表面进行一次激光辐照以使得所述管道样品的表面产生振动并激发产生表面波信号；对所述管道样品表面进行二次激光辐照并发射带有所述表面波信号的反射光；接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量所述表面波相速；对多段所述管道样品的标准硬度值和所述表面波相速值进行线性回归，以得到硬度值和表面波相速值之间的线性关系模型；利用所述线性关系模型反向计算所述被测管道的实际硬度值。2.根据权利要求1所述的管道硬度内检方法，其特征在于，所述对所述管道样品表面进行二次激光辐照并发射带有所述表面波信号的反射光的步骤包括：通过激光干涉仪对发生振动的管道样品表面二次激光辐照并产生发射光；将所述发射光与所述表面波信号发生干涉，以形成带有表面波信号的反射光。3.根据权利要求1所述的管道硬度内检方法，其特征在于，所述接收带有表面波信号的反射光并利用光学干涉检测法测量所述表面波相速的步骤包括：通过激光干涉仪分别获取所述管道样品表面的横波相速和纵波相速；根据所述横波相速和所述纵波相速计算声波相速；利用所述声波相速计算所述表面波相速。4.根据权利要求3所述的管道硬度内检方法，其特征在于，所述通过激光干涉仪分别获取所述管道样品表面的横波相速和纵波相速的步骤包括：利用所述激光干涉仪发出激光并经过透镜聚焦在振动的所述管道样品表面，以使所述管道样品表面产生声波信号；接收所述声波信号并转化为电信号；放大所述电信号并提取特征信息，以在示波器上显示横波和纵波的波形；分别分析所述横波和所述纵波的波形特性并计算所述横波相速和所述纵波相速。5.根据权利要求3所述的管道硬度内检方法，其特征在于，所述声波相速能够通过如下关系方程获取：(v
R
/v
t
)6‑
8(v
R
/v
t
)4+8[3
‑
2(v
t
/v
l
)2]
×
(v
R
/v
t
)2‑
16[1
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：富宽，陈朋超，李睿，贾光明，郑建峰，邱红辉，王富祥，玄文博，雷铮强，杨辉，
申请(专利权)人：国家石油天然气管网集团有限公司，
类型：发明
国别省市：