含鎳腐蝕噪聲的銅-鎳合金熱交換管渦流檢測(cè)信號(hào)處理方法

田淑俠　陳振茂

（1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西安交通大學(xué)）　西安　710049

2. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院　鄭州　450002）

含鎳腐蝕噪聲的銅-鎳合金熱交換管渦流檢測(cè)信號(hào)處理方法

田淑俠1,2陳振茂1

（1. 機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與振動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（西安交通大學(xué)）西安710049

2. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院鄭州450002）

基于理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，提出和驗(yàn)證了一種針對(duì)銅鎳合金管脫鎳腐蝕區(qū)域渦流檢測(cè)信號(hào)的自動(dòng)處理方法。首先，通過(guò)數(shù)值分析，研究了換熱管內(nèi)壁脫鎳腐蝕和管內(nèi)外壁裂紋導(dǎo)致的渦流檢測(cè)信號(hào)的差異，發(fā)現(xiàn)腐蝕噪聲與裂紋信號(hào)的相位和波形具有不同特點(diǎn)，但單一信號(hào)特征量無(wú)法獨(dú)立判定檢測(cè)信號(hào)中的缺陷信息?；谛盘?hào)相位和波形特征，提出了一種基于分段特征相位變換和模式匹配識(shí)別的渦流檢測(cè)裂紋信息判定方法。作為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，利用實(shí)際核電站老化換熱管制作了含不同大小人工裂紋和疲勞裂紋的脫鎳腐蝕換熱管裂紋試件，進(jìn)行了渦流檢測(cè)并對(duì)檢測(cè)信號(hào)利用本文方法進(jìn)行了識(shí)別處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本方法可有效從混合信號(hào)中識(shí)別和抽取裂紋信息，可有效用于實(shí)際銅鎳合金換熱管脫鎳腐蝕區(qū)域的裂紋檢測(cè)。

熱交換管渦流檢測(cè)腐蝕噪聲人工裂紋相位變換

0　引言

銅鎳合金管廣泛應(yīng)用于諸如壓水堆核電站加熱器等各種熱交換器中。為保證換熱管安全，需要對(duì)其進(jìn)行渦流檢測(cè)（Eddy Current Testing, ECT），以防止缺陷貫通導(dǎo)致冷卻劑外泄。長(zhǎng)期處于熱水環(huán)境時(shí)，銅鎳合金換熱管內(nèi)壁的鎳元素會(huì)融入水中，使管內(nèi)壁鎳元素缺乏而形成腐蝕層。盡管脫鎳腐蝕層的厚度一般不大，本身不會(huì)對(duì)換熱管安全造成損害，但對(duì)此類(lèi)管道在役渦流檢測(cè)信號(hào)干擾很大。部分腐蝕噪聲信號(hào)甚至大大超過(guò)許容內(nèi)面裂紋的渦流檢測(cè)信號(hào)，使常規(guī)ECT技術(shù)無(wú)法有效發(fā)現(xiàn)裂紋[1-6]，對(duì)熱交換器甚至核電站的安全造成了威脅。

為解決這一問(wèn)題，本文就鎳腐蝕造成的渦流信號(hào)（脫鎳噪聲）的信號(hào)特征進(jìn)行了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究，提出了從混合信號(hào)中抽取裂紋信息的信號(hào)處理方法。首先，利用退化向量位渦流檢測(cè)數(shù)值模擬程序?qū)α鸭y信號(hào)和脫鎳腐蝕噪聲信號(hào)進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)兩者的差異進(jìn)行了詳細(xì)比對(duì)分析。根據(jù)噪聲信號(hào)和裂紋信號(hào)的相位和波形特征，提出了利用分段相位優(yōu)化法分離裂紋信號(hào)和基于模式匹配識(shí)別裂紋特征信息的信號(hào)處理方法。為驗(yàn)證所提方法對(duì)實(shí)際檢測(cè)的有效性，本研究利用實(shí)際核電站使用過(guò)的老化熱交換管分別制作了含深度為管壁厚30%、40%和50%的電火花人工裂紋和周向外面疲勞裂紋的直管試件，利用實(shí)際渦流檢測(cè)中廣泛使用的Cecco5渦流陣列探頭進(jìn)行了檢測(cè)，對(duì)測(cè)得信號(hào)利用本文所提處理方法進(jìn)行了信號(hào)處理。實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果表明，本文方法能夠從嚴(yán)重脫鎳區(qū)域的渦流檢測(cè)信號(hào)中有效識(shí)別深度超過(guò)30%管壁厚度的外面裂紋，可以滿(mǎn)足實(shí)際檢測(cè)信號(hào)處理需求。

1　基于數(shù)值仿真的數(shù)據(jù)處理方法可行性分析

為表明脫鎳腐蝕噪聲與裂紋缺陷渦流檢測(cè)信號(hào)的特征，本研究首先對(duì)脫鎳腐蝕區(qū)域和裂紋區(qū)域的渦流檢測(cè)問(wèn)題進(jìn)行了建模，采用基于退化向量位（Ar）方法和棱邊有限元的渦流檢測(cè)數(shù)值程序?qū)ζ錅u流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算[7-9]。本研究組開(kāi)發(fā)的Ar法程序已通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題計(jì)算等確認(rèn)了其對(duì)渦流檢測(cè)問(wèn)題的計(jì)算準(zhǔn)確度和有效性[10,11]。針對(duì)核電站加熱器換熱管的渦流檢測(cè)問(wèn)題，所提數(shù)值計(jì)算模型和探頭布置如圖1所示。渦流檢測(cè)傳感器采用由一個(gè)勵(lì)磁線(xiàn)圈和兩個(gè)差動(dòng)檢出線(xiàn)圈構(gòu)成的Cecco5探頭，具體尺寸如圖1所示。作為數(shù)值計(jì)算模型，內(nèi)、外面裂紋用寬度為0.2mm的電火花加工刻痕來(lái)模擬，而腐蝕區(qū)域則由局部電導(dǎo)率較小的內(nèi)面矩形薄層區(qū)域等效。基于顯微鏡觀察腐蝕層深度，數(shù)值模擬中矩形區(qū)域的厚度設(shè)定為60μm。

圖1　換熱管渦流檢測(cè)數(shù)值模擬模型和探頭布置Fig.1　The numerical model of the tube and the probe system

為明確脫鎳腐蝕區(qū)域的電導(dǎo)率特征，首先采用4點(diǎn)電位法分別對(duì)未經(jīng)處理的老化換熱管和酸洗后的換熱管進(jìn)行了電導(dǎo)率測(cè)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者沒(méi)有明顯差別，為此計(jì)算中老化母材的電導(dǎo)率可仍取為新銅-鎳合金的電導(dǎo)率為3.3MS/m。

為確定腐蝕區(qū)域的電導(dǎo)率，對(duì)腐蝕區(qū)域具有不同電導(dǎo)率（0, 0.1, 0.5, 1.5, 2.5）MS/m時(shí)的渦流檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)電導(dǎo)率在0.5MS/m以下時(shí)，計(jì)算所得腐蝕區(qū)域信號(hào)才可以和實(shí)測(cè)信號(hào)相比。為此本次計(jì)算中腐蝕區(qū)域的電導(dǎo)率均取為0.5MS/m。

渦流檢測(cè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部腐蝕噪聲比外部腐蝕噪聲大得多，可見(jiàn)脫鎳腐蝕主要發(fā)生在換熱管內(nèi)面。為此，數(shù)值計(jì)算模型中，矩形腐蝕區(qū)域設(shè)定為居于換熱管內(nèi)面，而裂紋缺陷考慮內(nèi)、外面和周向、軸向等各種情況。

為驗(yàn)證以上數(shù)值計(jì)算模型和計(jì)算程序的有效性，本文首先對(duì)酸洗后的加工有人工槽的換熱管試件進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量，其結(jié)果如圖2所示。其中圖2a為勵(lì)磁頻率為20kHz時(shí)OD40%、OD60%、貫穿裂紋、ID40%和ID60%裂紋渦流檢測(cè)信號(hào)的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，圖2b為相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于渦流檢測(cè)儀器的放大和相位調(diào)整參數(shù)不同，兩者不能直接絕對(duì)比較，但兩者的變化趨勢(shì)十分相似。考慮到標(biāo)定因素，可以得出計(jì)算模型和計(jì)算手段是合理和有效的結(jié)論。

圖2　銅-鎳合金管道數(shù)值模型和仿真方法有效性驗(yàn)證Fig.2　Validation of the numerical code for the Cecco5 probe and the Cu-Ni tube

圖3和圖4分別是深度為管壁厚60%，長(zhǎng)5mm的管道外部周向槽和深度為管厚60%外部軸向槽在20kHz、40kHz、60kHz和80kHz頻率下的渦流檢測(cè)信號(hào)計(jì)算結(jié)果。不難發(fā)現(xiàn)不同頻率下信號(hào)相位變化很大。

圖3　60%外面周向劃痕數(shù)值結(jié)果（寬0.2mm，長(zhǎng)5mm）Fig.3　Numerical results for a circumferential OD 60% slit (0.2mm width, 5mm length)

圖4　60%外面軸向劃痕數(shù)值結(jié)果（寬0.2mm，長(zhǎng)5mm）Fig.4　Numerical results for an axial OD 60% slit (0.2mm width, 5mm length)

圖5和圖6分別為5mm長(zhǎng)、60μm深和2.5mm長(zhǎng)、60μm深的管道內(nèi)部腐蝕區(qū)域?qū)е碌臏u流檢測(cè)信號(hào)（腐蝕噪聲），盡管腐蝕噪聲信號(hào)的幅值約為60%壁厚管道外部裂紋信號(hào)幅值的兩倍，但不同頻率的相位變化很小，根據(jù)腐蝕信號(hào)和外部劃痕信號(hào)相位的不同來(lái)分辨兩者是可行的。大量數(shù)值模擬結(jié)果表明，盡管不同腐蝕區(qū)域的信號(hào)的相位有所不同，但都有上述相似特性。這表明利用相位變換算法可能降低檢測(cè)信號(hào)中的腐蝕噪聲。

圖5　內(nèi)部腐蝕區(qū)域數(shù)值結(jié)果（長(zhǎng)5mm，深60μm）Fig.5　Numerical results for an inner corrosion region (5mm side length, 60μm depth)

比較圖3、圖4和圖2，不難發(fā)現(xiàn)裂紋的深度和類(lèi)型同樣可導(dǎo)致信號(hào)幅值和相位變化，但同一類(lèi)型裂紋（內(nèi)面或外面）的相位變化較頻率變化導(dǎo)致的相位變化小的多。另外，雖然內(nèi)、外面裂紋信號(hào)相位變化很大，由于實(shí)際應(yīng)用中主要考慮外面裂紋的檢測(cè)和識(shí)別（內(nèi)面裂紋信號(hào)比腐蝕噪聲大很多，不存在識(shí)別問(wèn)題），這種不同類(lèi)型裂紋導(dǎo)致的大的相位變化不會(huì)影響利用相位變換算法進(jìn)行噪聲降低和缺陷識(shí)別。

圖6　內(nèi)部腐蝕區(qū)域數(shù)值結(jié)果（長(zhǎng)2.5mm，深60μm）Fig.6　Numerical results for an inner corrosion region (2.5mm side length, 60μm depth)

2　數(shù)據(jù)處理方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

2.1實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

本文使用老化的核電熱交換管加工了10個(gè)管段試件，如圖7a所示，通過(guò)電火花加工和旋轉(zhuǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)在這些試件中部導(dǎo)入了人工刻槽和人工疲勞裂紋。電火花加工刻槽試件設(shè)計(jì)參數(shù)，如圖7b所示，圖中管件的右側(cè)具有嚴(yán)重腐蝕而其他部位進(jìn)行了洗凈處理腐蝕不顯著。在管道有腐蝕噪聲區(qū)域和正常區(qū)域都加工了電火花刻槽（軸向和周向），兩種刻槽在圓周上相距180°布置?？滩凵疃确謩e為管壁厚的30%、40%和50%。本文將以此試件為例進(jìn)行渦流檢測(cè)信號(hào)的測(cè)量和處理。

為模擬實(shí)際情況，還應(yīng)考慮管道中的應(yīng)力腐蝕裂紋和疲勞裂紋。由于銅-鎳合金耐應(yīng)力腐蝕性能較強(qiáng)，在銅-鎳合金管人工加工應(yīng)力腐蝕裂紋非常困難，因此本研究采用周向疲勞裂紋試件來(lái)考察對(duì)實(shí)際裂紋的適用性。為在管道中心區(qū)域加工疲勞裂紋，首先采用電火花加工導(dǎo)入一個(gè)微小周向劃痕（深度小于0.1mm），然后將試件固定在旋轉(zhuǎn)疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞在此試件中段導(dǎo)入疲勞裂紋。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)膹澢d荷和加載周期次數(shù)可將疲勞裂紋的深度控制在管道壁厚的30%左右。本研究成功制作了5個(gè)導(dǎo)入疲勞裂紋的試件，其中4個(gè)的裂紋深度均在壁厚的30%左右。

對(duì)于導(dǎo)入疲勞裂紋和人工刻槽的短管試件，采用實(shí)際檢測(cè)中使用的16通道Cecco5渦流檢測(cè)探頭對(duì)各試件進(jìn)行了渦流檢測(cè)，并將測(cè)得的ECT信號(hào)通過(guò)A-D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送計(jì)算機(jī)保存以備后續(xù)數(shù)字處理。圖8為探頭的第13通道（對(duì)應(yīng)周向刻槽的圓周位置）在60kHz頻率下的渦流檢測(cè)結(jié)果?？煽闯鲈嚰挠覀?cè)有幅值大于50%壁厚外部刻痕信號(hào)的腐蝕噪聲，從這一噪聲信號(hào)中很難分辨缺陷的存在。因此，適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理對(duì)腐蝕區(qū)域所含裂紋信息的識(shí)別必不可少。

圖7　包含電火花加工刻痕試件Fig.7　The design of the testpiece with EDM notches

圖8　包含腐蝕噪聲的電火花加工刻痕試件渦流檢測(cè)信號(hào)（13通道，60kHz，校準(zhǔn)前信號(hào)）Fig.8　A typical signal with large corrosion noise for EDM notch testpiece (channel 13, 60kHz, before calibrotion)

2.2渦流檢測(cè)信號(hào)處理方法

針對(duì)以上所得渦流檢測(cè)信號(hào)，本文提出了一種信號(hào)處理方法[12-15]，以實(shí)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕區(qū)域的裂紋缺陷識(shí)別。具體步驟包括信號(hào)自動(dòng)校正、信號(hào)降噪、從復(fù)合信號(hào)中分離出裂紋信息和從分離信號(hào)中提取裂紋特征量。信號(hào)自動(dòng)校正主要通過(guò)調(diào)整信號(hào)的幅值和相位以使周向全周刻槽在每一個(gè)渦流檢測(cè)通道中的輸出結(jié)果相同；信號(hào)降噪主要采用分段多項(xiàng)式濾波消除檢測(cè)信號(hào)中的漂移噪聲。而信號(hào)分離和裂紋特征量提取較為復(fù)雜，需要開(kāi)發(fā)獨(dú)特的信號(hào)處理方法。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出了相位優(yōu)化裂紋信號(hào)分離方法和基于相似度的裂紋特征量抽取方法，具體過(guò)程如下。

2.2.1相位優(yōu)化法分離裂紋信號(hào)

從上節(jié)數(shù)值計(jì)算結(jié)果可以看出，渦流檢測(cè)裂紋信號(hào)與腐蝕噪聲的相位特性有著較大差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明盡管腐蝕噪聲信號(hào)與裂紋信號(hào)有著相似的空間變化頻率，但腐蝕噪聲在某一區(qū)域具有多發(fā)性特征。在嚴(yán)重腐蝕區(qū)域，大量腐蝕噪聲信號(hào)在較長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)。然而與蒸汽發(fā)生器管道支持板部位渦流檢測(cè)信號(hào)不同（支持板信號(hào)處處幾乎一樣），不同脫鎳腐蝕區(qū)域的腐蝕噪聲也不同。因此，多頻演算方法很難用來(lái)實(shí)現(xiàn)腐蝕噪聲的去除和降低。

為解決這一問(wèn)題，本文提出了一種新的信號(hào)處理方法?；舅枷胧菍ふ乙粋€(gè)最佳的相位變換角使得檢測(cè)噪聲信號(hào)在y軸上最小，也就是將腐蝕噪聲信號(hào)全部變換到x軸上。在嚴(yán)重腐蝕區(qū)域，由于信號(hào)主要來(lái)自腐蝕噪聲（噪聲的多發(fā)性），最佳變換角取決于腐蝕噪聲。這種情況下，由于裂紋信號(hào)和腐蝕噪聲具有不同的相位特性，檢測(cè)信號(hào)在進(jìn)行相位角變換后裂紋信息就會(huì)集中在y軸上。同時(shí)，考慮到軸向不同部位的不同腐蝕狀況，相位角優(yōu)化處理需在軸向分段進(jìn)行。

然而，在沒(méi)有明顯腐蝕噪聲的信號(hào)中，裂紋信號(hào)同樣會(huì)被最小化到x軸。為避免這一問(wèn)題，需提前求出每個(gè)信號(hào)段的平均變換角。若優(yōu)化后的相位角與平均值相差較大，那么檢測(cè)信號(hào)中可能僅存在裂紋信息。這種情況下，只要用平均變換角取代優(yōu)化相位角進(jìn)行信號(hào)變換就可避免裂紋信息在y軸上的丟失。

相位優(yōu)化算法可按如下具體步驟實(shí)現(xiàn)：

（1）抽出經(jīng)自動(dòng)校正和降噪后的選定通道信號(hào)進(jìn)行處理。

（2）將抽出信號(hào)分割成n段。每一信號(hào)段的最

2.2.2基于相似度參數(shù)的裂紋特征信號(hào)提取

通過(guò)相位優(yōu)化處理后，大部分腐蝕噪聲可從變換后的y軸分量上剔除。然而，y信號(hào)中還可能存在幅值大于30%外部裂紋信號(hào)的噪聲。傳統(tǒng)的基于幅值的信號(hào)提取方法可能產(chǎn)生過(guò)多誤報(bào)，因此還需特殊算法從變換后的y信號(hào)中提取裂紋信號(hào)。

基于相位優(yōu)化濾波器對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的結(jié)果表明：若裂紋長(zhǎng)度不是很大，不同寬度和方向的裂紋信號(hào)相位變換后的y分量的波形沒(méi)有明顯差別，而變換后的噪聲信號(hào)的y分量則與裂紋信號(hào)具有明顯不同的波形。基于這一發(fā)現(xiàn)，本文提出采用簡(jiǎn)單相似度參數(shù)進(jìn)行裂紋特征信號(hào)提取的模式匹配法[14,15]。具體處理過(guò)程如下：

（1）實(shí)測(cè)酸洗部位電火花刻槽試件（無(wú)腐蝕噪聲部位），獲取標(biāo)準(zhǔn)裂紋信號(hào)s(xk), k=1,2,…,m（m為數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)）。

（2）將對(duì)象信號(hào)f(xk), k=1,2,…,n，分割為n/m段（對(duì)象信號(hào)總點(diǎn)數(shù)為n），計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)裂紋信號(hào)與測(cè)量對(duì)象信號(hào)間的相似度（每個(gè)信號(hào)段的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)裂紋信號(hào)相同）為

（3）若ρ(l)＜ρ0，設(shè)ρ(l)=0。通常選取0.6≤ρ0≤0.8。

2.3實(shí)驗(yàn)信號(hào)處理結(jié)果

圖9所示為經(jīng)自動(dòng)校正和降噪處理后的周向刻槽（第13通道）的渦流檢測(cè)信號(hào)，激勵(lì)頻率為60kHz。由于試件右側(cè)檢測(cè)信號(hào)中包含較大腐蝕噪聲，無(wú)法直接獲得裂紋信息。通過(guò)相位優(yōu)化算法處理后信號(hào)的y軸分量如圖10所示，可以看出試件右側(cè)的腐蝕噪聲被分離且出現(xiàn)裂紋信號(hào)特征。

圖9　校正后的周向劃痕信號(hào)（60kHz，第13通道）Fig.9　Signal of circumferential slit after calibration (60kHz, channel 13)

圖10　相位變換后的y分量信號(hào)（13通道，60kHz，校準(zhǔn)后信號(hào)）Fig.10　The y signal after phase optimization (channel 13, y sigrnal, 60kHz, after phase optimization)

圖11為上述信號(hào)經(jīng)裂紋特征提取后的處理結(jié)果，圖11a為標(biāo)準(zhǔn)裂紋信號(hào)，圖11b為相似度大于0.6的信號(hào)，圖11c為信號(hào)提取濾波器，圖11d為最終提取的裂紋特征信號(hào)。與圖7中的預(yù)設(shè)裂紋信息比較可知所有裂紋均被準(zhǔn)確檢出。

圖11 裂紋信號(hào)提取濾波器相關(guān)結(jié)果Fig.11　Results related to the crack signal extraction filter

如圖12a、圖12b所示為包含外面周向疲勞裂紋（深度約為壁厚25%，長(zhǎng)約10mm）試件的渦流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)相位優(yōu)化處理后的x軸分量和包含裂紋信息的y軸分量的信號(hào)；圖12c為經(jīng)模式匹配法處理后的裂紋信號(hào)。盡管ECT信號(hào)中包含較大脫鎳腐蝕噪聲，相位變換后仍能很好識(shí)別裂紋，再經(jīng)信號(hào)提取濾波器處理，裂紋信息被準(zhǔn)確識(shí)別。

圖12　疲勞裂紋試件測(cè)量信號(hào)數(shù)據(jù)處理結(jié)果（7通道，x、y軸分量，60kHz，校準(zhǔn)后信號(hào)）Fig.12　Data processing results for the signal of a fatigue crack testpiece(channel 7, x、y sigrnal, 60kHz, after phase optimization)

3　結(jié)論

本文基于數(shù)值仿真和對(duì)包含人工裂紋試件的渦流檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，提出了一種從包含脫鎳腐蝕噪聲的渦流檢測(cè)信號(hào)中識(shí)別管壁裂紋的信號(hào)處理方法。相位優(yōu)化算法和模式匹配法可分別用來(lái)從摻雜腐蝕噪聲的檢測(cè)信號(hào)中分離裂紋信號(hào)和最終提取裂紋特征信號(hào)。通過(guò)處理大量包含較大腐蝕噪聲和管壁外面裂紋試件的渦流檢測(cè)信號(hào)，表明了這一方法的有效性。

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Data Processing of Corrosion Noise Polluted ECT Signals for Heat Exchanging Tubes of Cu-Ni Alloy

Tian Shuxia1,2Chen Zhenmao1
（1. State Key Laboratory for Strength and Vibration of Mechanical Structures Xi’an Jiaotong UniversityXi’an710049China
2. Zhengzhou University of Light IndustryZhengzhou450002China）

Based on numerical analyses and experiments, a scheme for automatic processing of eddy current testing (ECT) signals of a Cu-Ni alloy heat exchanging tube including large Ni corrosion noises is proposed and verified in this paper. Through numerical simulation, the features of the Ni corrosion noise are evaluated, and it is found that its major difference with that of crack signal is on the phases and the waveforms characteristics, and it is difficult to identify crack information from the polluted testing signals with conventional signal processing method. Based on this knowledge, a piecewise phase transformation algorithm and a pattern matching technique are proposed to extract the crack information from the noise polluted ECT signals. As validation experiments, test-pieces of tube segments taken from an aged practical heat exchanger are fabricated, and the proposed signal processing method is adopted for the measured ECT signals. The experimental results shown that the proposed signal processing method can identify and extract the crack information effectively from the testing signals with large Ni corrosion noises, and the proposed method is suitable for practical application to inspection of aged Cu-Ni alloy tubes.

Heat exchanging tube, eddy current testing, corrosion noise, artificial crack, phase transform algorithm

TM154

田淑俠女，1984年生，博士，講師，研究方向?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)及其信號(hào)處理方法。

陳振茂男，1964年生，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向主要為結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)和評(píng)價(jià)、電磁力相關(guān)的電磁機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和振動(dòng)問(wèn)題、大型核電站裝備的維護(hù)理論和應(yīng)用等。

國(guó)家自然科學(xué)基金（51277139、11321062、51577139和11502239），國(guó)家磁約束核聚變（2013GB113005）和鄭州輕工業(yè)學(xué)院2014年博士基金（2014BSJJ001）資助項(xiàng)目。

2013-11-13改稿日期 2014-01-03