聚乙烯管道缺陷的红外热成像模拟及实验研究 - Journal Of.PDF

第31卷第12期 机 电 工 程 Vol. 31 No. 12 2014年12月 JournalofMechanicalElectricalEngineering Dec. 2014 DOI：10.3969/j.issn.1001-4551.2014.12.001 聚乙烯管道缺陷的红外热成像模拟 及实验研究* 1 1，2 ，3* 4 ，5 5 邱 旭 ，钟舜聪 ，朱志彬 ，伏喜斌 （1. 福州大学 机械工程及自动化学院，福建 福州 350108； 2. 福建省医疗器械和生物技术重点实验室，福建 福州 350002； 3. 华东理工大学 承压系统安全科学教育部重点实验室，上海 200237； 4. 福州大学石油化工学院，福建 福州 350108； 5. 厦门市特种设备检验检测院，福建 厦门 361000） 摘要：针对聚乙烯（PE）管道内部缺陷检测中存在的问题，利用了有限元法模拟了PE管道的瞬态传热过程。计算模型中，在管道的 内表面施加恒热流边界条件，内部缺陷会对管道表面的温度分布产生影响，从而建立起了温度分布与缺陷的大小和位置之间的关 系。为了验证有限元模拟热像图，搭建了基于电加热棒热激励方式的聚乙烯管道红外热成像实验平台，该平台采用高灵敏度高速红 外热像仪作为检测设备。通过模拟和试验，比较研究了不同深度、不同直径的缺陷的温度随位置的变化曲线。研究结果表明，实际 试验结果和有限元模拟结果基本吻合，验证了模拟结果的正确性；也说明了有限元数值计算方法可以作为研究红外热成像技术的一 种手段，为基于红外热成像技术的聚乙烯管道内部缺陷检测技术提供了数值模型。 关键词：聚乙烯管道；内部缺陷；红外热成像；有限元模拟 ；无损检测和评价 中图分类号：TH878；TN215 文献标志码：A 文章编号：1001-4551（2014）12-1513-05 Infraredthermographysimulationandexperiments ofpolyethylenepipedefects 1 1，2，3 4，5 5 QIUXu ，ZHONGShun-cong ，ZHUZhi-bin ，FUXi-bin （1.SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou 350108，China； 2.FujianKeyLaboratoryofMedicalInstrumentandPharmaceuticalTechnology，Fuzhou 350002，China； 3.KeyLaboratoryofSafetyScienceofPressurizedSystemofMinistryofEducation，EastChinaUniversity ofScienceandTechnology，Shanghai200237，China； 4.SchoolofChemicalEngineering，FuzhouUniversity，Fuzhou 350108，China； 5.XiamenSpecialEquipmentInspectionInstitute，Xiamen 361000，China） Abstract：Aimingatdefectde