硕士论文--管道漏磁检测的数值模拟及实验研究.pdf

罱摘要在钢管诤裎洗鳸作大量不同类别的样本缺陷用于实检测样机在试验中有较高的检出率,具有较高的灵敏度,且与仿真信号的一致性较好。油气管道在使用过程中,由于传输介质腐蚀、应力、施工破坏等原因会造成管壁上产生腐蚀缺陷,这些缺陷对管道正常运行具有潜在的危害性,及早对腐蚀缺陷进行检测是指导管道维修工作、维护管道完整性的重要手段。目前,针对管道腐蚀和金属损失缺陷,比较成熟的在役检测方法是漏磁检测法。但缺陷的漏磁检测定量化、智能化的难题一直是无损检测技术领域的研究重点,本文结合油气管道检测现场的实际情况,通过理论分析和现场试验,系统地分析了管道缺陷漏磁检测技术。本文利用有限元数值仿真与现场试验相结合的方法,将有限元方法应用到缺陷漏磁场分析,实现了管道样本缺陷漏磁场的数值模拟,并进行了检测样机现场试验,具体内容如下:基于管道漏磁检测原理,以①娓竦墓艿滥诩觳馄魑Q芯慷韵螅运用有限元分析方法建立漏磁场的数学模型,采用砑⒙磁检测装置的二维实体模型,应用静态磁场仿真方法,计算分析矩形缺陷产生的漏磁信号及磁力线分布;对管道缺陷的漏磁场信号进行分析,为确定缺陷的几何参数与漏磁信号涞墓叵担⑾嘤Φ娜毕菅究狻0ň匦尾邸⑻菪尾邸倾斜槽、三角形槽、半圆孔等缺陷,分析了缺陷参数对漏磁信号的影响规律,比对了不同类型相当大小缺陷的变化规律。仿真结果表明不同的缺陷引起不同的漏磁信号,漏磁信号特征与缺陷特征之间的有特定的关系,通过该方法对缺陷的漏磁信号进行量化分析;际检测试验,采集了缺陷漏磁的相关信号,并分析处理。结果表明,该关键词:漏磁检测;缺陷;有限元分析;霍尔传感器韭曼曼曼曼曼驶事蔓曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼毫曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼
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,管道投入运行的早期和后期是事故的高辛骷觳夥↙蹦涡流检测是以电磁场理论为基础的一种新型检测技术。如图所示,其基本原理是利用通有交流电的线圈畔呷产生交变的磁场,使被测金属管道表面产生涡流,而该涡流又会产生感应磁场作用于线圈,从而改变线圈的电参数,管道运输在经济建设中起着重要的作用。然而,由于管道工作环境非常恶劣,容易发生管道扭曲和结构变形、管道内外壁腐蚀、磨损以及意外损伤等原因导致的管道泄露事件频频发生,不仅造成了巨大的经济损失,而且严重污染环境,危害人类的身体健康。所以对现有的石油、天然气等管道系统进行在役无损检测具有很大的意义。发期,特别是后期,管道因腐蚀破坏而造成的穿孔泄漏事故时有发生,管道事故发生的可能性是随着管道运行时间的增加而急剧增加。在我国多数管道都已有多年,已到了事故的高发期【浚A舜锏蕉怨艿雷纯鲇腥孀既返牧私猓乐管道事故的发生,长期以来人们为此研究开发了许多方法和技术,使管道检测水平不断提高。管道检测根据检测设备所处位置不同可分为管道外检测和管道内检测两大类【。所谓管道外部检测主要是指在地面不开挖条件下,对埋地钢质管道外覆盖层以及阴极保护效果进行检测评价【;而管道内检测是将无损检测设备投入管道中,介质推动设备沿管道运行,利用计算机系统采集并记录探测到的管道缺陷信号,对数据分析可得到管道缺陷所在准确部位和大小。还可用于监督施工质量,提供运营期监测管道服役状态的基础数据,为研发管道和施工提供有益的参考。目前,最常用的管道腐蚀检测方法【坑形辛骷觳夥⒊ḿ觳夥、电磁超声检测法和漏磁检测法只要被测管道表面存在缺陷,就会使涡流环发生畸变,通过感受涡流变化的传感器觳庀呷测定由励磁线圈激励起来的涡流大小、分布及其变化就可以获取被测管道的表面缺陷和腐蚀状况。第颐嗦一:
表面缺陷的探伤,不能做到对管壁完全检测,而且如果在金属表面的腐蚀产物中在发展中的基于涡流检测理论的新技术主要包括:多频涡流检测技术、阻抗平面根据其基本特性可看出,由于受集肤效应的作用,适宜于管道表面缺陷或近有磁性垢层或存在磁性氧化物,就可能给测量结果带来难以避免的误差。目前正显示技术、深层涡流技术和远场涡流技术。人们在远场涡流检测技术方面开展了一些研究,不同于常规涡流检测技术,它是利用两次穿越管壁的低频磁场作为检测信号,不受集肤效应的限制,对管道内外表面裂纹缺陷具有相同的检测灵敏度,能有效克服常规涡流检测法的局限性。ḿ觳夥ā超声波检测技术是利用超声波在匀速传播且可在金属表面发生部分反射的特性进行管道探伤检测的,其原理如图所示。检测器在管内运行时用检测器探头发射的超声波通过输送介质耦合分别在管道内外表面反射后被检测器探头接收。检测器的数据处理单元便可通过计算探头接收到两组反射波的时间差乘以超声波传播的速度,得出管道的实际壁厚。金属工件图猯涡流检测原理图ḿ觳庠涡流北京等搜。≯宦偕曩体曩含介质,