MMMT—2磁记忆检测系统及在钻机检测中的应用

石油钻机关键受力零部件承受载荷大,载荷性质和使用工况恶劣,一旦发生事故,将造成重大财产损失。磁记忆检测技术能够检测出铁磁性构件的应力集中区,并能够对应力集中程度进行评估。为此,阐述了应力与铁磁构件磁场状态之间的内在联系和磁记忆检测的基本原理,给出了MMMT—2磁记忆检测系统的构成和主要技术参数。通过对在役钻机关键零部件的实际检测,表明磁记忆检测技术可以检测出钻机零部件的应力集中区,并且能够对应力集中程度进行评估,对钻机关键零部件进行早期诊断,及时发现可能的损伤源,对钻机的安全使用能起到较好的预警作用。     

基于欧拉反演法的金属磁记忆油气管道检测研究

油气管道应力集中区定量化研究一直是无损检测的热点和难点,本文为利用金属磁记忆检测技术定量化地反演油气管道应力集中区的位置,首先建立了油气管道应力集中区的磁偶极子模型,通过油气管道表面漏磁场及其梯度张量数据,使用欧拉反演法,采用多点联合反演,快速准确地反演出了油气管道应力集中区的位置,为油气管道的早期定量化无损检测提供了理论依据。     

基于金属磁记忆检测技术的油气管道检测研究

油气管道内的应力集中区如果不进行早期诊断,将逐渐演变成宏观裂缝从而导致结构破坏,而传统的漏磁检测不能进行有效的检测[1],本文以金属磁记忆检测技术为基础,建立了油气管道的应力集中区磁偶极子模型,并对模型进行了matlab正演和反演仿真,通过检测点处的漏磁场量,定量的反演出了应力集中区深度,为油气管道的早期无损检测提供了理论依据。     

非接触式磁检测技术在长输管道外检中的应用

长输管道在失效断裂前往往会在相应的位置出现应力集中的现象,而传统的无损检测方法和漏磁检测技术无法对应力集中做出相应预警。非接触式磁检测技术利用铁磁材料具有金属磁记忆的特性,对管道上方的空间磁场梯度进行采取和分析,可以找到材料的应力集中区,从而发现材料的早期隐形损伤。非接触式磁检测技术成功地检测出了广西天然气管道的应力集中区,并利用金属磁记忆检测仪对较大隐患点进行开挖验证,验证结果和非接触式磁检测技术结论一致,证明了非接触式磁检测技术是检测铁磁材料应力集中的有效手段。     

漏磁探伤规律用于油气管道的缺陷检测

油气管道在服役过程中会产生某些类型的缺陷,根据缺陷性质和产生的部位,采用超声、磁粉、涡流、漏磁等无损检测方法对管道缺陷进行检测,其中漏磁检测是比较好的检测方法,可检测管体的裂纹、孔洞、磨损等缺陷。通过探测漏磁场来获取缺陷漏磁场的量值,从而可对缺陷进行量化,实现缺陷识别智能化。漏磁探伤有以下规律性:同等大小的缺陷,上端距工件表面距离越近,产生的漏磁场越大;缺陷方向越接近垂直于磁场方向,漏磁场越大;同样宽度的缺陷,如果深度不同,产生的漏磁场不同。对检测波形进行分析,验证了漏磁检测的规律性,为实施油气管道整体评价提供了依据。     

高强度连接螺栓金属磁记忆检测

金属磁记忆(MMM)检测技术,是一种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位及缺陷的快速无损检测方法.介绍金属磁记忆检测原理以及磁记忆检测设备技术特性,依据电磁学理论,运用带磁偶极子等效计算了在拉伸作用下螺栓应力集中区域产生的漏磁场数学模型,并介绍了MMM检测技术在连接螺栓实际检测中的运用,检测结果与常规无损检测结果相吻合,并节省75%的时间.     

油气管道缺陷漏磁检测有限元模拟

为了研究油气管道缺陷的漏磁信号特征,基于漏磁检测技术基本原理,采用有限元方法,应用ANSYS软件对含裂纹和气孔缺陷管道磁化后产生的漏磁场进行模拟仿真,得到了描述漏磁场特征的磁通密度径向和轴向分布曲线。通过改变裂纹和气孔的尺寸,得出这两种缺陷形式不同尺寸下的漏磁场分布规律。结果表明,随着裂纹深度增加,磁通密度径向、轴向分量的峰值强度均明显增大;在距管壁表面相同深度下,气孔缺陷磁通密度的峰值随孔径增加而显著增大;相同孔径时,气孔距表面越近,漏磁信号越强。为管道漏磁检测过程中的裂纹和气孔缺陷的特征识别提供了理论基础和实践依据。     

钻杆管体在线漏磁检测

漏磁检测技术的基本原理是铁磁性材料在磁场中被磁化时,材料表面的缺陷使导磁率发生变化,从而使磁路中的磁通相应发生畸变,在漏磁场处直接使用特殊的测磁装置可探查并记录漏磁通的存在.漏磁检测技术可对钻杆管体横向缺陷、壁厚变化进行检测,并对管体圆周外径、内径伤痕、剩余壁厚、腐蚀等状况做整体性评价.     

基于SAFI的液压缸起升式井架起升过程分析

通过对液压缸起升式井架起升过程的分析计算,阐明了起升力变化趋势,便于液压缸参数的选择以及井架的受力分析。利用有限元计算分析软件(SAFI)对井架起升工况进行了模拟计算,校核了起升工况下的井架强度,标明了起升工况下井架的薄弱点。与钢丝绳井架起升方式进行对比,指出了两者起升受力形式的不同之处,为液压缸式起升钻机的设计提供理论参考。     

金属磁记忆技术在埋地金属管道应力集中区检测中的应用

在埋地金属管道检测中,非开挖状态下如何检测应力集中区是一个亟需解决的问题。金属磁记忆技术可以检测地磁场作用下的埋地金属管道应力集中区,通过分析检测到的管道表面磁场法向分量及其梯度值可确定应力集中区位置。利用TSC-4M金属磁记忆检测仪分别对位于小区占压、林地和穿跨越区域的埋地管道进行了应力检测,管道应力集中区检测结果与开挖验证结果相符。检测结果表明,金属磁记忆检测技术可以在非开挖状态下进行埋地金属管道应力集中区检测,能够对管道进行早期诊断,检测结果准确可靠。     

X80管线钢凹坑-划痕缺陷的磁记忆检测研究

为了研究不同机械损伤类型的力磁耦合特性,设计了带凹坑和划痕缺陷的X80管线钢试样,通过静载拉伸试验,对比分析两种缺陷在不同载荷作用下的磁记忆信号特征。结果表明:凹坑缺陷处切向磁场强度出现峰值,梯度值过零点,磁记忆信号的畸变程度随载荷的增加而降低;划痕缺陷在初始状态未表现出磁信号异常,但随载荷的增加,其切向磁场分量的应力集中特征渐趋明显;两种缺陷处,切向磁场梯度的峰谷值差与试样的损伤程度存在近线性关系,但变化趋势相反,这一特征可为X80管线钢机械损伤程度的定量评估提供参考依据。     

地磁环境下井内装备的磁化磁场强度及影响

邻井套管受到地磁场磁化产生磁化磁场,影响附近的地磁场,并影响测斜仪的磁测量参数,对钻井施工中井眼轨迹防碰和定向施工造成影响。建立了邻近油井为磁干扰源的磁场模型,分析结果表明:竖直井筒在地磁场作用下受到磁化产生的磁化磁场在一定区域内对地磁场产生了干扰,从井筒外壁到距离井筒轴0.5m为强干扰区域,距离井筒轴0.5～2.0m为少量干扰区域,距离井筒轴2～3m为无干扰区域,设计的井间距应2m。     

油罐底板焊缝的磁记忆检测

介绍了焊缝检测的磁记忆技术及设备,并对一座2500m3立式钢质油罐进行了现场检测,结果表明,该罐底板焊缝应力集中区域主要集中在边缘板附近。利用磁记忆检测技术可有效地检测底板焊缝的应力集中区域,为维修提供决策依据。     

复杂工况下4(2)/1 REG涡轮轴连接螺纹断裂分析

为预防和减少涡轮钻具的涡轮轴在解卡过程中连接螺纹发生断裂,需对其断裂原因进行分析。根据长庆油田A井所用涡轮钻具轴连接螺纹的结构,建立了带螺旋升角4 1/2 REG锥形螺纹的三维力学模型,基于连接螺纹弹塑性本构关系和有限元控制方程,分析了涡轮轴连接螺纹在压扭、拉扭、弯扭复合载荷工况下的应力分布。研究发现:涡轮轴连接螺纹部位在扭矩一定的情况下,随着钻压增大,涡轮轴外螺纹所受应力呈增大的趋势,且螺纹牙的应力分布不均匀,整圈螺纹牙上的应力波动较大;当涡轮轴受到的拉力一定,随扭矩增大,外螺纹台肩部位第一牙处应力增幅较大,存在疲劳失效的风险;在扭矩为25 kN·m条件下,当井眼曲率为10和20（°）/100m时,外螺纹的最大应力为700.0 MPa,涡轮轴螺纹连接部位比较安全,但当井眼曲率为30°/100m时,螺纹台肩内外螺纹牙最大应力为903.6 MPa,接近材料的屈服极限。研究结果表明,涡轮轴连接螺纹在弯扭载荷作用下易在外螺纹第一牙处出现应力集中现象,导致其失效,因此应避免在井眼曲率较大井段使用涡轮钻具。      

X52管线钢接触损伤的磁记忆检测试验研究

接触损伤会对油气管道的完整性和安全性造成严重威胁,采用磁记忆检测技术可实现损伤的早期诊断,为此对X52管线钢试件不同接触载荷下的磁记忆信号特征进行了试验研究。结果表明:在接触损伤点磁记忆信号的法向分量过零点,切向分量出现极值;通过与摩擦损伤的磁记忆信号进行对比分析,说明压应力集中对磁记忆信号的影响更大;利用法向分量的峰-谷值差和水平间距两个特征参数随接触载荷增加而增大的特点,可以表征接触损伤的严重程度和影响范围。通过对X52管线钢接触损伤与磁记忆信号之间的关联性进行分析,为油气管道接触损伤的无损定量化评价奠定了基础。     

钻铤螺纹连接疲劳失效研究

钻铤螺纹连接失效是钻铤失效的主要形式，在整个钻具失效事故中占很大比重。从分析螺纹载荷分布和螺纹应力分布入手，得出造成钻铤螺纹连接疲劳失效的原因是螺纹连接载荷分布极不均匀和应力局部集中，并据此提出了通过降低啮合区螺纹牙高度和采用不同摩擦系数的螺纹脂使载荷分布更合理、加工应力减轻槽改善应力分布和对螺纹表面进行处理预防钻铤连接疲劳失效的工艺技术措施。     

磁记忆信号用于高压金属密封的密封性检测

为了实现金属密封圈密封状态的在线检测和早期诊断,采用金属磁记忆检测技术监测法兰螺栓所受应力。法兰受内压作用时,金属密封圈弹性变形量发生改变,从而使螺栓所受应力发生改变,因此可由螺栓所受应力判断金属密封的密封状态。磁记忆检测结果分析表明,金属密封环的密封性与螺栓应力状态相关联,可通过检测螺栓应力状态反映金属密封环的密封性;便携式磁记忆监测装置可以很好地同时监测法兰盘上多个螺栓的应力状态,进而实现对密封圈密封状态的快速在线检测。通过对磁记忆检测结果的分析,结合螺栓应力状态与金属密封性之间的关系,得到了高压金属密封密封性失效的磁记忆判定准则。     

兰成渝输油站弯管震后金属磁记忆检测

兰成渝输油管道担负着西南片区成品油供应,由于其特殊性,常规的无损检测方法(超声波、磁粉、渗透检测等)不适于对输油管道的在线检测,并且不能检测出管道的早期应力集中。应用金属磁记忆检测技术对兰成渝输油站弯管进行"5.12"汶川大地震震后应力集中检测分析,可以定性评价震后兰成渝输油管线的安全性,为管道的维护提供重要的参考依据,同时也为金属磁记忆检测技术在管道检测方面的推广应用奠定了基础。