基于单一轴向磁化的钢管高速漏磁检测方法

介绍现有复合磁化漏磁检测方法与装置并分析其局限性:相对螺旋推进的扫查探伤方式限制探伤速度,也难以完成不宜作旋转运动或带直线焊缝的钢管的检测。针对此问题,通过有限元仿真和试验的方法,发现并证实单一轴向磁化下检测钢管上任意方向伤的可能性,尤其是探测钢管上平行于轴向磁感应场的纵向伤的可行性,使得相对直线扫查的探伤成为可能。研究在单一轴向磁化下钢管上纵、横向伤检测信号的特征及其归一化判断;提出一种无需检测探头或钢管旋转的漏磁检测方法并研制出相应的探伤装置,解决无缝钢管生产线上的高速或超高速探伤问题,尤其是自身难以作螺旋推进运动的如连续油管等钢管及焊缝管的直线焊缝上缺陷的快速探伤;同时简化统一传统漏磁检测方法,降低设备成本。     

涡流引起的钢棒磁化滞后时间理论计算

在漏磁检测中,当检测速度增大时,漏磁场随之减小。针对这一现象,对钢棒在瞬变磁场下的磁化模型进行分析,在线圈中通入方波电流激励模拟外磁场瞬间变化的情况。通过求解谐波形式的Maxwell方程组得到单频电流激励下钢棒内磁矢量及磁场强度分布;对方波激励情形,通过Fourier变换将方波分解成谐波的叠加,计算得到各频率下的响应函数,再通过逆变换得到磁场的时域响应;计算电导率、磁导率对磁场达到稳定所需时间的影响。结果表明,在外磁场瞬间变化时,钢棒表面处的磁场几乎随外磁场同步变化,而中心处的磁场明显滞后于外磁场的变化,这一滞后效应导致了高速检测时钢棒内磁化不足,从而进一步影响了漏磁场的大小。     

钢管饱和磁化下涡流检测有限元仿真研究

铁磁管道在进行涡流检测时,要预先进行饱和磁化,以降低其磁导率等影响,而本文通过有限元仿真发现,钢管在磁化后,其缺陷周围磁导率存在不均匀分布,且这种不均匀性分布和缺陷共同作用引起涡流阻抗信号的变化,通过信号差分发现由于磁导率不均匀分布的存在,其可能会导致饱和磁化后涡流检测缺陷的误判.     

钢管纵向伤高速高精漏磁探伤磁化方法

在钢管螺旋推进漏磁检测扫描中,检测速度越快,要求的检测探靴轴向长度越长,使得扫描覆盖范围超出了均匀磁化区,出现信号不一致的问题。针对钢管纵向伤检测中检测精度与速度相互制约的问题,以保证钢管纵向伤高速检测的信号一致性为目标,采用有限元仿真与实验验证相结合的方法,分析了周向磁化中磁极靴的结构对钢管表面磁场均匀性的影响。在此基础上提出了一种纵向伤漏磁检测磁化方法,扩大了钢管表面的均匀磁场区域,在同样的检测区域内提高了检测信号的一致性。     

高速漏磁检测饱和场建立过程及影响因素研究

在高速漏磁检测过程中,随着检测速度增加,有效磁化时间减少,导致被测构件饱和场无法建立,影响磁化效果。采用方波激励模拟外磁场瞬变情况,建立瞬磁场作用下钢管内部磁场响应模型,对钢管内部饱和场建立过程及影响因素进行研究;分析高速漏磁检测时缺陷漏磁场特征,利用有限元方法计算磁场强度和钢管材质对磁化滞后时间及缺陷检测的影响;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度和不同外磁场强度下钢管缺陷进行实验研究。结果表明,外磁场瞬变时,钢管内壁中心磁场明显滞后于外磁场,钢管内部饱和场建立时间与磁场强度和材料电导率有关,提高外磁场强度,可快速建立饱和场,减弱磁化滞后时间和涡流效应影响,提升缺陷检测效果和漏磁检测速度,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

管道周向磁化漏磁检测有限元分析

为优化管道轴向缺陷漏磁检测磁化器设计,运用三维有限元方法,仿真研究了周向励磁作用下钢管管壁磁化场的分布特征,分析了管道直径、壁厚等结构参数变化对管壁磁化场的影响,研究了不同周向励磁场与管壁磁化场、缺陷漏磁场及背号磁场间的作用关系。仿真研究结果表明：管径越大,管壁周向有效检测区域越大;而壁厚增加,管壁周向有效检测区域也增大,但其磁化强度急剧降低;同时,增加外加励磁强度有利于管壁轴向缺陷检测,但必须研究相应的信号处理算法,以消除背景磁场对缺陷漏磁检测信号的影响。     

基于复合电磁的高速轨道缺陷检测方法研究

钢轨表面和埋藏缺陷的检测与分类,对于保障铁路运输安全有着重要的意义.提出了一种将漏磁与涡流检测相结合的高速轨道缺陷检测方法,对表面和埋藏缺陷进行了识别与分类.设计了一种复合电磁检测探头,采用差分线圈同时检测涡流和漏磁信号.建立了复合电磁检测系统,在20～300 km/h速度下对高速铁路转台样例进行了检测.根据高频涡流更...     

基于有限元仿真的涡流探头特性研究

涡流检测在工业生产及设备运行维护等无损检测技术领域占有重要地位。文中介绍一种用于无损检测的涡流探头,探头由1个激励线圈与2个接收线圈组成。激励线圈在电压信号的激励下,在试件中产生感应涡流,试件中涡流随缺陷发生变化,接收线圈捕获到涡流产生磁场的变化,以此分辨试件表面缺陷。分别对涡流探头的激励线圈、接收线圈进行理论分析,使用有限元仿真软件Maxwell对传感器进行建模与仿真。采用数值方法分析探头在正弦波电压激励下的工作方式,铝试件与Q235试件表面涡流分布与探头输出特性。仿真分析了涡流效应对Q235材料探头输出的影响。对Q235试件中不同缺陷深度对探头输出电压大小的影响进行了分析。根据仿真结果,进行了探头实物制作,获得了探头在不同缺陷深度的输出信号,通过实验验证了探头对缺陷检测的有效性。     

钢管漏磁在线检测技术研究

本文首先分析了钢管漏磁在线检测装置的组成,检测信号的采集方法.对采集到的钢管漏磁检测信号采用特征分析和非线性方法对缺陷大小进行定量识别.最后介绍了几个钢管漏磁在线检测在管道腐蚀检测、无缝钢管探伤和石油套管缺陷检测中的应用实例.     

钢管旋转的横向伤高速漏磁检测方法与系统

提出了一种基于钢管旋转的漏磁检测方法,实现钢管中横向伤的检测,分析了基于该方法的检测系统设计方法,包括磁化器、脱套式探靴结构、探靴扫描轨迹和数控径向同步进给式横向探靴系统等。现场应用表明,相比现有的钢管直线前进瓦状探靴抱合式检测装置,该检测方法和探伤系统具有配置简单、成本低廉、更换规格时间短和适应高速探伤要求等特点。     

漏磁与涡流复合探伤时信号产生机理研究

提出一种直流漏磁和涡流复合探伤方法,以期通过信息融合提高检测灵敏度,但试验中发现涡流探头检测到了钢管的内壁裂纹,而钢管的涡流检测规范也认为信号由涡流效应引起的。采用有限元法和磁源的测试试验分析磁导率和漏磁场对涡流检测信号的影响,结果表明,认为检测信号为涡流效应引起的观点是有误的。应用等效源法对扰动磁场进行分析,理论分析表明,裂纹处由涡流效应引起的扰动磁场相比漏磁效应引起的漏磁场要小得多,裂纹的漏磁场导致检测线圈产生感应电动势从而获得检测信号,而此时涡流效应引起的信号被淹没在漏磁信号中,钢管在磁饱和状态下的涡流检测信号是由裂纹的漏磁场引起的,饱和磁化下铁磁性构件的涡流检测结果要重新认识。     

感生磁场对高速运动钢管磁化的影响机理

当高速运动钢管通过磁化线圈时会产生两种电磁感应现象:一方面,钢管电介质切割磁力线会产生感生涡流;另一方面,磁化线圈内部钢管磁介质总量发生变化而产生感生电流。钢管感生涡流和线圈感生电流产生的感生磁场会改变初始磁化场的强度与分布,进一步改变钢管的磁化状态,最终导致不同位置的同尺寸缺陷产生不同的漏磁场。为获得感生磁场对高速运动钢管磁化的影响机理,以楞次定律为基础,建立感生磁场的作用方程,获得钢管在不同位置处时钢管中感生涡流和磁化线圈中感生电流产生的磁场方向,并发现在钢管管头进入磁化线圈时,感生磁场方向与初始磁化场方向相反,而在管尾处两者方向相同,经磁场叠加后,钢管管尾处的磁化强度增强,管体处基本不变,而管头处减弱。利用钢管高速漏磁检测系统进行试验论证,缺陷检测结果与理论分析结论相同。     

管道外壁缺陷多磁化单元磁场数值模拟与参量分析

利用有限元方法对局部管道、磁化结构及外围部分空气进行三维实体建模,通过有限元求解计算,得到了单磁化单元模型和多磁化单元模型在管壁存在圆柱形缺陷时的磁场分布情况,并提取磁场强度H、磁感应强度B等参量进行对比,分析了各磁化单元间的相互影响,分析结果为漏磁技术应用于管道外壁检测提供理论依据。     

高压输电线破损检测传感器研究

论述用电涡流方法检测输电导线外层铝线,及用漏磁方法检测输电导线铜芯的原理与方法,得到了用电涡流方法检测外部铝股线的最佳激励频率。实验表明综合运用电涡流方法和漏磁方法检测输电线是可行的。     

钻杆内壁腐蚀的交直流复合磁化漏磁检测方法

钻杆长期服役后内壁出现的腐蚀是造成钻杆断裂的主要原因,针对钻杆内壁腐蚀的检测,提出了一种基于复合磁化的漏磁检测方法.该方法通过阵列感应线圈拾取钻杆外壁交流磁场的变化,进而评价内壁腐蚀产生的壁厚减薄状态,规避了强背景磁场下用霍尔元件测量磁场时量程范围不足、灵敏度不够等问题.利用有限元仿真软件分析壁厚减薄上方的相对磁导率分...     

基于三维有限元的换热管缺陷漏磁场数值模拟

目前,漏磁内检测技术对换热管检测鲜有应用,阐述了换热管漏磁检测原理,以有限元数值模拟为手段,建立换热管漏磁检测三维有限元模型。通过仿真分析,得出了缺陷尺寸（深度和直径等）、被测管壁厚度及支撑板等参数对漏磁场分布的影响规律,并给出漏磁场随以上参数变化的关系曲线。数值计算结果为漏磁内检测技术应用于铁磁性换热管检测提供理论依据,对缺陷后续的量化分析具有重要意义。     

轴向间距改变对压气机clocking效应影响的数值模拟

采用一种新型的环面叶栅计算方法对两级低速压气机中径处的非定常流动情况进行了数值模拟,针对第二排静叶在一个栅距内的8个不同的时序位置下,同时移动动叶在轴向相对位置,通过数值计算结果表明:在两级静叶间轴向间距不变的情况下,动叶的轴向位置对上游静叶尾迹输运过程有显著影响,在三个CASE计算中,动叶后移时,压气机效率整体最高.轴向间距的缩短对提高整机效率有益.此外环面叶栅计算结果跟平面叶栅结果总体上趋于一致,最高、最低时序位置也相同,但流场信息更为丰富合理;相对于通常的单流道计算,环面叶栅方法更能全面反映全流道周向流动情况,从而为叶轮机械设计及前后叶排间相互干涉研究提供理论依据.