三轴漏磁缺陷检测技术

针对轴向裂纹等管道缺陷类型的检测,基于漏磁检测原理,研究了三轴漏磁管道缺陷检测技术.通过对缺陷漏磁矢量场的研究,将漏磁场分为轴向、径向和周向三个分量.利用ANSYS仿真软件,建立励磁系统模型,仿真出三维磁场磁通密度矢量分布图,模拟缺陷漏磁场分布.研制实验平台,采用霍尔传感器制成三轴漏磁检测探头,检测出漏磁场三个方向的漏磁信号.结果表明,三轴漏磁缺陷检测技术可以反映较多缺陷信息,有助于检测特殊类型缺陷.     

基于ANSYS的漏磁模拟缺陷仿真以及特征值降维可视化

利用ANSYS有限元软件模拟了3种不同缺陷形状在不同参数下对于漏磁场的影响。分析了漏磁场径向分量以及轴向分量在不同参数下的变化曲线,根据其变化趋势选取了合适的特征值,为实现智能化识别缺陷提供了基础。分别建立了矩形凹槽、平滑凹坑和穿孔3种不同缺陷的漏磁场三维ANSYS模型,分别改变其磁化装置的气隙高度、缺陷宽度和缺陷深度3种参数,得到3种不同缺陷的漏磁场轴向曲线与径向曲线,分析研究了3种参数对于漏磁场的影响,根据其变化趋势选取了4种不同的特征值,通过t-SNE算法对4种不同特征值进行降维可视化,将其从高维空间降维至二维空间,验证了所选取的4种特征值能够明显地区分不同的缺陷类型,为通过计算机实现智能化识别缺陷类型提供了基础。     

钢丝绳典型缺陷的漏磁场有限元仿真

采用有限元仿真的方法,分析了提离距离、缺陷宽度和深度以及缺陷在钢丝绳内的深度等参数与漏磁场的关系,得出了提离距离并不是越小越好的结论;并且缺陷宽度与提离距离的和等于漏磁场径向分量峰一峰值间距;漏磁场轴向分量与缺陷深度近似成线性关系;漏磁场轴向分量与缺陷在绳内深度成线性关系。     

管道补板漏磁检测信号的研究

根据漏磁检测的原理,研究了漏磁检测有限元动态分析理论的计算公式,建立了有限元动态仿真模型,从有限元分析和试验研究的角度对管道缺陷及补板的漏磁场分布特征进行研究.在有限元分析模型中,分别从管道的径向和轴向研究了缺陷漏磁场和管道补板漏磁场的分布,并绘制了漏磁场分布曲线.搭建了管道漏磁内检测试验平台,对不同尺寸人工缺陷和补板...     

有限元方法在管道外漏磁检测中的应用

管道漏磁检测及其缺陷漏磁场的仿真技术研究具有十分重要的意义。在对各种漏磁场计算方法进行比较之后,选择了有限元法作为主要研究工具。叙述了漏磁检测的基本原理,介绍了漏磁管道检测装置的工作原理和基本结构,建立了管道漏磁检测中缺陷漏磁场计算的三维有限元模型,并以此为基础分别研究了缺陷漏磁信号特点、缺陷的几何尺寸与漏磁信号的关系、以及材料壁厚等对漏磁信号的影响等问题。通过对多磁化单元结构进行有限元模拟和试验仿真,发现多个磁化单元会造成磁场的叠加,磁化单元数量的增加会使缺陷处漏磁场增强,并且中间磁化单位的增加量要大于两侧。缺陷的几何尺寸影响漏磁场的分布,在一定缺陷直径范围内,缺陷深度与漏磁场信号强度呈近似线性关系。无论被测管道壁厚如何变化,相同几何参数的缺陷漏磁场轴向分量变化趋势仍然相同。适当选取提离值,将有助于获得良好的漏磁场信号。     

焊缝余高及缺陷对管道环焊缝漏磁检测的影响

基于轴向漏磁检测技术,采用有限元方法结合牵拉试验对管道环焊缝的漏磁场进行分析。通过改变焊缝余高以及焊缝中心处椭球型凹坑缺陷的尺寸,得到了描述漏磁场特征的磁通密度分布曲线。结果表明,焊缝中心无缺陷时,漏磁信号呈典型的增厚型特征,且随余高增加,磁通密度径向分量峰峰值、轴向分量峰谷值均非线性增大;焊缝中心存在椭球型凹坑时,漏磁信号出现复合现象,即表现为外侧焊缝的增厚型与中心缺陷的减薄型漏磁信号的叠加,且随余高增加,焊缝处缺陷的减薄型信号特征减弱。相同缺陷在管壁、熔合区、焊缝中心处的漏磁信号依次减弱,说明同样缺陷在焊缝中心时最不易被检出,该结果与牵拉试验结果一致。     

弱磁场下管件表面磁场的分布特征

根据磁偶极子理论，建立稳恒微弱垂直弱磁场作用下高压管类试件线状缺陷产生的漏磁场模型。根据磁偶极子空间磁场分布，导出了在外部垂直方向弱磁场下管状工件表面细长缺陷产生的弱磁场法向分量的计算公式。分析了不同纵向磁化强度下，作为磁记忆检测方法重要判据的磁场法向零值线形状及分布特点。     

基于有限元分析的压力管道外漏磁检测

针对石油化工行业中压力管道的运行特点,根据漏磁检测原理开展了管道外漏磁检测。首先利用有限元分析软件建立了双励磁结构管道外漏磁检测模型,得到了半球形缺陷漏磁场的空间分布特性。然后研究了缺陷体积、管道壁厚、气隙厚度、两磁化结构张开角度等因素对缺陷漏磁信号的影响规律,并进行了试验验证。试验结果与仿真结果均表明,缺陷漏磁场磁通密度随缺陷体积的增大而增大,随管道壁厚和气隙厚度的增加而减小;缺陷漏磁场磁通密度轴向分量随着磁化装置张开角度的增加而变小。试验所用的漏磁检测装置能够有效地识别半球形缺陷,并能够对半球形缺陷进行量化和定位。     

轴向磁化开口磁环在周期永磁聚焦系统中的应用

采用解析法和有限元法计算了轴向磁化永磁环中心轴上的磁感应强度分布,得到了开口磁环的磁场分布规律。完整磁环中心轴上的磁感应强度不存在径向分量B⊥,只包含轴向分量Bz。磁环开口后,轴向磁场的峰值降低,而径向磁场增加,其中心轴上的合成磁场体现出非轴对称性,不利于其在周期永磁(PPM)聚焦系统中的应用。基于轴向分量Bz和径向分量B⊥的分布特点,设计了新型的PPM系统结构,实现了带开口磁环的PPM系统的轴向周期磁场。实际制备PPM系统的轴向磁场测试结果为上述设计提供了有力支持。     

钛合金真空自耗熔炼过程中电流、磁场和电磁力数值模拟

采用有限元模拟软件Ansys Electromagnetics Suite中Maxwell 3D模块建立钛合金真空自耗熔炼过程电磁场数学物理模型,分析并掌握熔炼过程中电流、磁场和电磁力相互作用规律,并研究了熔炼电流和搅拌电流变化对磁场及电磁力的影响。结果表明：铸锭中电流均呈向心分布,且集中分布在铸锭上部350 mm范围内;熔炼电流产生切向磁场,搅拌电流产生轴向磁场,两者进行简单耦合;在熔炼电流及其自感磁场的作用下,产生径向和轴向电磁力;该电磁力又在搅拌磁场的作用下发生旋转,产生切向电磁力;随熔炼电流线性变化,磁场切向分量和电磁力的径向和轴向合力均呈线性变化;随搅拌电流线性变化,磁场轴向分量和电磁力径向分量均呈线性变化。     

一种改进的支持向量回归三轴管道漏磁缺陷量化方法

为了提高管道漏磁内检测缺陷量化技术的精度,基于三轴漏磁内检测器采集到的缺陷漏磁数据,设计了一系列针对管道轴向、径向以及周向的特征提取方法,为后续进行缺陷的高精度量化提供了数据基础.针对缺陷不同尺寸量化任务下特征冗余的问题,基于近邻成分分析提出一种特征选择方法,该方法能够有效地剔除原始特征集中的无关特征.在基于支持向量回...     

油管漏磁检测装置的改进研究

采用有限元法对油管漏磁检测装置进行优化设计。根据油管的特征参数和检测要求,设计直流线圈励磁型漏磁检测装置。建立了缺陷漏磁场的有限元仿真模型,研究了励磁线圈的形状、励磁电流对检测信号的影响,获得最佳的信噪比。提出了改善检测装置的端部效应,提高Hall探头检测灵敏度的两种改进措施,有效地提高了漏磁检测装置的检测能力。仿真数据同实验结果基本吻合,研究成果已经用在新一代油管漏磁检测设备的开发生产中。     

钢轨表面缺陷漏磁检测的三维磁场分析

漏磁检测技术通常测量垂直和平行于缺陷表面的漏磁场分量,来实现对缺陷的定量分析。然而,对于钢轨表面的复杂裂纹,传统的方法很难准确检测。为了克服这种检测方法存在的不足,采用三维磁场测量方法以及有限元法对缺陷漏磁场的三维分布情况进行了分析。在此基础上设计了一套适合钢轨表面缺陷检测的三维漏磁检测系统,并对人工缺陷样例进行了检测。结果表明,漏磁信号垂直分量包含重要的缺陷信息,特别是对于与钢轨走向不垂直的缺陷。     

浅薄缺陷的脉冲漏磁信号特征量提取

为提高脉冲漏磁对浅薄缺陷的检测能力,提出了一种处理检测信号的二次差分方法,分离出在涡流效应的阻尼作用下产生的脉冲漏磁信号中的涡流分量,即二次差分信号。从二次差分信号中提取出了浅薄缺陷深度的新特征量——峰值时间Pt,并验证了二次差分方法的可行性。试验结果表明,和信号幅值大小相比,将Pt作为浅薄缺陷特征量,在检测浅薄缺陷时对缺陷深度的分辨率较高,同时能够克服检测探头提离所引起的缺陷特征量分辨率严重下降的问题。     

脉冲漏磁检测管道技术的有限元分析

漏磁检测方法作为一种无损检测技术广泛应用于钢材等的检测。分析了脉冲漏磁检测原理,提出了脉冲交流磁化方式。采用有限元法对系统参数变化等影响缺陷漏磁场分布因素进行了仿真计算,分析了提离、缺陷深度及宽度等变化对脉冲漏磁检测结果的影响。结果表明在较大提离情况下,脉冲漏磁检测方法具有可提取较多检测信息、输出电压幅值高的优点,在钢管的缺陷检测中将有广阔的应用前景。     

基于神经网络及数据融合的管道缺陷定量识别

分析了管道缺陷的特征参数与漏磁信号的关系，研究显示管道缺陷的深度和长度分别与漏磁信号的幅值和宽度呈近似线性关系。将实际漏磁信号预处理以消除传感器提离值不同带来的影响，然后用已训练好的BP神经网络进行了管道缺陷的定量识别，识别结果的误差〈10％，完全满足实际检测要求。分别用加权平均和自适应加权平均两种方法将轴向和径向漏磁信号进行信号级融合，融合后基于BP神经网络的缺陷定量识别的精度和可靠性得到了明显提高，其中加权平均法更优。     

利用磁屏蔽效应改善钻杆漏磁检测信号信噪比

为了高效率地检测油田钻杆,设计了磁屏蔽器,电磁有限元分析表明,有磁屏蔽器存在时,钻杆漏磁信号将明显集中于缺陷附近,且永磁体元件之间通过空气介质耦合的背景磁通会大大降低。钻杆实物漏磁测试证实了这一分析结果,配有磁屏蔽器的探头可明显提高漏磁信号信噪比,有利于提高缺陷漏磁识别率。     

抽油杆交流漏磁检测方法与装置研究

基于交流漏磁检测原理,采用穿过式线圈对抽油杆进行交变励磁,实现对其表面上多种类型缺陷的无损检测。实验结果表明,缺陷深度、激励磁场强度和提离值等参数对检测信号幅值产生较大的影响,并对各种参数产生的影响进行了分析。穿过式线圈磁化实现抽油杆全周向交流漏磁检测,其检测的灵敏度较高,可以对腐蚀产生的微小麻点进行评价,能实施对含腐蚀性环境下的抽油杆探伤。     

Variation of the stress dependent magnetic flux leakage signal with defect depth and flux density

The effects of uniaxial stress on the normal (radial) component of the magnetic flux leakage (MFL) signal induced by blind-hole defects for depths of 25%, 50% and 75% of the thickness of the pipe wall were investigated with a pipe wall flux density of 1.24 T. These three defects were on the same surface as the magnetizer and sensor for the MFL signal (near side). A fourth 50% defect was on the pipe wall surface opposite the sensor (far side). Changes of as much as 47% in the MFL signal due to stresses of up to 300 MPa were observed. Increased changes in the stress dependent MFL signal were observed with increasing defect depth. Comparison of the near side and far side 50% defects indicated similar changes in the MFL_pp signal as a function of stress, although the shape of the MFL signals was qualitatively different. The stress dependent MFL signal was also investigated for the near side 50% defect for pipe wall flux densities between 0.65 T and 1.24 T. A linear increase in the effects of stress on the MFL signal with increasing flux density was observed. Results demonstrated that the variation of the MFL signal with stress is primarily a bulk stress effect, although the effect of defect-induced stress concentrations upon the various MFL signals investigated could also be observed.