發(fā)布時間：2020-07-22 12:26

【摘要】：壓力容器作為一種密閉設(shè)備在工業(yè)上應(yīng)用廣泛,在石油化工、軍工業(yè)、醫(yī)藥、化學(xué)冶煉等方面不可或缺。伴隨應(yīng)用的廣泛性而來的問題是壓力容器的失效問題。一旦失效,輕則造成經(jīng)濟損失,重則會引發(fā)爆炸、人員傷亡等事故。因此,在事故發(fā)生前檢測出造成壓力容器失效的原因并加以排除一直是一個重要課題。壓力容器失效前的早期缺陷可能只是表面細小的裂紋,通常難以肉眼辨識。目前工業(yè)上有很多無損檢測手段,可以在避免破壞壓力容器的情況下檢測缺陷,但傳統(tǒng)的檢測手段通常費人工且檢測效率不高或者成本高昂。為了解決以上問題,本文通過使用渦流脈沖熱成像檢測手段,通過壓力容器溫度分布辨識缺陷,并結(jié)合廣義形態(tài)成分分析算法和邊緣檢測算法對表面裂紋缺陷進行檢測。本文的主要研究內(nèi)容如下:基于渦流脈沖熱成像檢測原理和有限元分析原理建立仿真模型,仿真研究影響壓力容器表面溫度分布的因素,分析裂紋對壓力容器表面渦流場和溫度場的影響,以及溫度與裂紋尺寸及壓力容器表面曲率的關(guān)系�；�于渦流脈沖熱成像原理搭建實驗系統(tǒng),通過對人工制造的裂紋和自然形成的裂紋的研究,分析裂紋深度及加熱時間對溫度的影響對仿真結(jié)果進行實驗驗證。結(jié)合廣義形態(tài)成分分析和Sobel邊緣檢測算法,對仿真及實驗獲得的熱圖像進行去噪并提取缺陷高溫區(qū)域邊緣信息,分析廣義形態(tài)成分分析算法對圖像的去噪效果以及裂紋深度與去噪效果的關(guān)系,并比較是否經(jīng)過去噪的圖像在邊緣檢測上的差異以及八方向Sobel邊緣檢測手段相比傳統(tǒng)邊緣檢測手段的優(yōu)勢,并分析圖像的灰度值與裂紋深度和加熱時間的關(guān)系。本文通過對壓力容器的仿真和實驗研究,證明了渦流脈沖熱成像檢測技術(shù)可以應(yīng)用于壓力容器曲面殼體裂紋檢測上,研究了影響壓力容器裂紋處溫度分布的主要因素,提出了利用溫度升高比衡量裂紋深度的方法。并且提出利用廣義形態(tài)成分分析減少熱圖像噪聲干擾以突出缺陷,分析了去噪效果與裂紋深度的關(guān)系,然后結(jié)合Sobel邊緣檢測手段提取出裂紋缺陷高溫區(qū)域邊緣信息,給出了利用裂紋缺陷處高溫區(qū)域的灰度值突變的特征判斷裂紋深度的方法。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP391.41;TH49
【圖文】：

第一章 緒 論 研究背景及意義壓力容器是用于盛裝氣體或液體，承載一定壓力的密閉設(shè)備，通常工作在等環(huán)境中，或者用于易燃易爆等氣液體的盛裝。壓力容器的用途極為廣泛、軍工、醫(yī)療等領(lǐng)域都有重要作用，其中以在石油工業(yè)與化學(xué)工業(yè)中使用這兩種行業(yè)中使用的壓力容器就占總數(shù)的一半左右。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展器也正朝著功能增多、用途專業(yè)等方向發(fā)展。在不同的研究領(lǐng)域中，壓力著不同的作用，應(yīng)用條件非常復(fù)雜，甚至近于苛刻。新制容器和在役容器陷，會對壓力容器安全產(chǎn)生很大的隱患，一旦失效可能造成嚴(yán)重事故。有，壓力容器材料上以及生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的缺陷有 2/3 左右是表面缺陷，而上的缺陷有 90%是表面缺陷或者由表面缺陷造成的缺陷[1]，如圖 1-1 所示成為事故發(fā)生的誘因，在工業(yè)中存在著巨大的隱患。若不能有效地檢測出造成重大的工業(yè)事故。

圖 1-2 各類壓力容器從壓力容器在使用中發(fā)揮的作用分類，主要包含儲存壓力容器、換熱壓力壓力容器和分離壓力容器。儲存壓力容器用于儲存各種氣液體；換熱壓力換熱器，作用為熱量交換；反應(yīng)壓力容器用來完成介質(zhì)的物理、化學(xué)反應(yīng)力容器用于完成介質(zhì)的流體壓力平衡緩沖和氣體凈化分離。其中本文所象為用于儲存的圓柱形儲罐。依據(jù)壓力容器的材料來劃分，主要分為碳素鋼和鈦合金、鎳合金等。本文材料類型為鐵磁性的鉻鉬合金鋼，對應(yīng)中國鋼號為 35CrMo。.2 裂紋與失效問題在規(guī)定的使用環(huán)境和壽命期限內(nèi)，壓力容器材料、形狀等發(fā)生變化，完全的設(shè)計功能，或者無法達到原本的設(shè)計要求，而無法正常使用的現(xiàn)象被稱容器失效[6]。壓力容器的失效形式主要分為四種：泄露失效、強度失效、和失穩(wěn)失效。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文理功能，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖形化顯示，如顯示物體的變形、溫度分布以直觀看到計算結(jié)果�？梢圆捎门c實驗對比或與理論計算結(jié)果對比建模是整個有限元過程的最關(guān)鍵步驟，模型建立的好壞直接關(guān)系到計度、計算量和存儲容量。在一定條件下，可以對模型的幾何尺寸和造型細程度以及邊界條件適當(dāng)調(diào)整。 模型建立1. 幾何模型建立首先利用 Comsol Multiphysics 仿真軟件對小型壓力容器建模。選擇三，將感應(yīng)加熱模塊添加到物理場中，并根據(jù)實驗環(huán)境建立空氣域用于模熱成像檢測系統(tǒng)，在空氣域中建立壓力容器殼體的簡化幾何模型，如圖

【參考文獻】

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本文編號：2765816