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。     

油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真分析

为了提高油气管道漏磁检测的准确度,应充分考虑检测器行进速度对漏磁信号的影响。根据三维有限元分析原理,建立了漏磁检测系统的瞬态数学模型,并对油气长输管道裂纹检测过程进行了仿真研究。由麦克斯韦方程组推导出管道裂纹静态漏磁场的分布模型,对由漏磁检测器运动产生感应的管壁环向涡流进行了定量分析,计算其形成的"逆磁场"及其对外加磁场的影响,推导出动态磁化条件下的裂纹漏磁场有限元仿真模型。由实际物理实验得到与仿真分析相一致的漏磁信号,这表明所建瞬态仿真模型的有效性。利用该模型,获得了不同裂纹所产生的漏磁信号检测结果。根据检测结果,分析了裂纹几何特征,如深度、宽度等与漏磁信号峰谷值之间的对应关系,并给出了关系曲面图。为实际利用漏磁信号检测油气长输管道裂纹提供了重要的依据。     

补偿检测仪速度对管道缺陷漏磁场影响的方法

分析了油气管道漏磁检测中检测仪速度对缺陷漏磁场的影响．构造了补偿速度干扰漏磁场的滤波器模型，验证了方法的有效性，有利于漏磁信号波形的识别。     

基于响应面法的油气管道磁化特征研究与退磁

为了研究油气管道缺陷与其他漏磁参数对磁化特征的影响及永磁铁退磁的可行性,建立了基于Maxwell的仿真模型与响应面分析模型,设计了一种管内退磁机构,并开展了永磁铁退磁试验。研究结果表明:当缺陷深度一定时,半径越大,其X方向与Z方向磁通量密度也越大;当缺陷半径一定时,深度越大,其X方向与Z方向磁通量密度也越大;衬铁高度与缺陷深度对缺陷中心磁场强度有显著影响;随着外部磁场增大,钢板两端切向磁通与法向磁通极性有增强的趋势;用永磁铁退磁对钢板两端极性有一定的削弱作用,达到了较好的退磁效果。研究结果可为油气管道退磁方法研究提供参考。     

基于双励磁场的管道应力内检测工程应用研究

超声、射线、磁记忆等方法可以检测管道的表面应力，但是在管道在线应力内检测上暂无应用。基于漏磁内检测器的结构，提出不同励磁强度的2节磁化内检测器在管道内检测的应用方法。通过试验及实际工程检测结果对应力检测的有效性进行了验证，对比了磁记忆、矫顽力检测管道应力的有效性。应用结果表明：双励磁场管道内检测器能够有效地进行长输油气管道的在线检测，通过一次检测得到管道的体积缺陷与应力损伤信息；体积缺陷可以通过漏磁检测进行识别，应力异常可以通过弱磁检测进行识别；在进行管壁应力验证时，矫顽力检测与双磁场应力内检测方法的结果有较高的一致性。磁记忆检测能够识别管道防腐层剥除后未打磨前的管道原始应力分布，检测结果与双磁场应力内检测方法有较好的一致性。研究结果可为管道应力内检测提供参考。     

油气管道划痕非饱和漏磁检测与识别

油气管道在线检测技术可有效检测出金属损失缺陷,但对腐蚀和机械损伤划痕识别区分能力有限。针对现有管道检测技术存在不足的问题,提出了一种直流磁轭式非饱和漏磁检测技术。建立了管道机械损伤划痕部位的瞬态力学三维有限元模型,仿真结果显示在管道划痕部位产生明显的压应力。搭建了非饱和漏磁检测试验装置,同时开展了非饱和磁化下油气管道划痕和腐蚀两种缺陷的对比试验。试验结果表明：与腐蚀漏磁信号相比,在划痕区域中间部位信号产生畸变,由应力作用引起的峰值占整个负峰值的40%;非饱和漏磁检测技术不仅能有效检测出腐蚀及划痕缺陷,而且实现了对二者的识别区分。研究结果可为非饱和漏磁检测技术应用于油气管道腐蚀和机械损伤划痕的检测与识别提供技术支撑。     

基于有限元法的输气管道漏磁场分析

漏磁检测是输气管道无损检测的常用方法之一，也是实现管道在役检测的有效方法。建立了输气管道漏磁检测的实体模型和有限元分析的数学模型；推导出适合齐次自然边界条件下泊松方程的有限元方程；通过对输气管道缺陷进行有限元方法分析计算，可知有限元法能分析计算任意形状缺陷的漏磁场，能方便地建立大量形状不同尺寸不一的缺陷识别库，给出了磁场强度矢量图、磁力线分布图和漏磁场分析结果。同时,利用有限元法分析计算了不同尺寸不同形状缺陷的漏磁场，得出了随着缺陷宽度、深度的增加峰峰值也随着增大的结论。分析结果可为缺陷的定量检测打下基础。     

基于磁记忆方法的油气管道内检测试验研究

管道内检测技术是应用最为广泛的维护管道安全性与完整性的有效方法。鉴于目前管道内检测采用超声波、漏磁检测方法对于管道损伤评价存在的局限性,提出采用金属磁记忆方法进行检测。金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下的金属构件表面的漏磁场信息,可对构件微观缺陷和应力与变形集中区进行辨别。应用自主研发的610mm管道磁记忆内检测装置进行了现场牵拉试验研究。结果表明,所设计的内检测装置具有良好的可靠性与管道通过性,并能通过多通道数据分辨出不同类型的缺陷特征,采用磁记忆方法进行管道内检测在技术上是可行的,具有良好的开发应用前景。     

油气管道周向励磁漏磁检测技术优势与发展前景

为了研究周向励磁漏磁检测技术的适用性,基于漏磁检测原理分析了该技术对于检测轴向导向缺陷的潜在优势,以及存在的技术局限性。周向励磁在管壁产生的磁场是非均匀磁场,临近磁极的磁场强度大,远离磁极的磁场强度小,缺陷漏磁通与缺陷距磁极的距离相关,两磁极间仅存在一段有效检测区域,要求传感器探头必须具有很小的间距和较高的测量精度;周向励磁产生的磁力线垂直于管道轴线,信号采集对检测装置的运行速度提出了更高的要求。从励磁方式、磁场分布状态、检测适用性和技术成熟度四个方面对比分析了周向励磁与轴向励磁漏磁检测技术,得出结论:两种检测技术的本质区别在于励磁方式和磁场分布状态的不同,且分别对轴向导向缺陷和环向导向缺陷敏感;轴向励磁漏磁检测技术更成熟且应用更广泛。最后,阐述了周向励磁漏磁检测技术的国内外技术发展与应用现状。     

基于有限元的油气管道漏磁检测器励磁结构影响分析

设计长输管道漏磁内检测器时,因管径尺寸限制,其励磁结构尺寸往往会受磁饱和强度、检测灵敏度、通过能力等多重因素限制。为分析励磁结构对缺陷漏磁场的影响,建立了不同管道尺寸参数的三维有限元分析模型,计算出不同励磁结构尺寸下缺陷漏磁场径向磁通量密度分布曲线。得出永磁铁厚度、永磁铁宽度,两磁极间距对缺陷漏磁场分布的影响规律,为励磁结构的优化设计提供必要的理论基础。     

基于磁记忆技术的油气管道缺陷检测研究

采用金属磁记忆方法对管道缺陷进行精确测定,是当前无损检测领域的研究热点和难点。文章介绍了磁记忆检测的优势和原理,分析了采用磁记忆仪检测油气管道缺陷的结果,并对磁记忆检测的影响因素进行了研究。检测试验结果表明,磁记忆检测仪能比较准确地定位管道缺陷;提离对金属磁记忆检测的影响比较明显,随着提离值的增加,磁场信号越来越弱;扫描速度对检测信号影响较小;不同的检测姿态对磁记忆检测信号特征值的影响效应存在较大差异,这对磁记忆检测信号特征量的提取极为不利,建议开发三维探头进行检测。     

油气管道缺陷二维轮廓重建及处理技术

目前,我国油气管道缺陷的检测主要是通过漏磁检测装置来完成,检测人员根据经验分析波形以了解管道缺陷状况。但这种方式的数据分析工作量大、效率低。介绍了漏磁检测装置的工作原理,对管道漏磁检测装置在φ457mm管道中实际采集的数据进行了预处理和图形转换,将漏磁检测数据重建生成二维缺陷轮廓,并用图形编程软件Labview对上述图像进行噪声消除、平滑、滤波、锐化处理,这样可以直观和清晰地显示根据磁漏生成的缺陷轮廓,提高了管道监测数据分析效率及可靠性。     

基于磁记忆效应的新型管道机器人

目前国内管道内检测技术水平低,无法满足日益增长的油气管道检测需求,为此,研制了一种基于磁记忆效应的新型管道机器人。该装置由机械行走机构、信号采集与处理系统、姿态控制与定位系统、辅助系统4部分组成。机械部分提供支撑与动力,信号部分采集并处理管道漏磁场信号,姿态部分确定缺陷的位置,辅助系统提供电力,并可进行应急定位。试验情况表明,该装置可有效识别各种管道缺陷,具有检测精度高、定位准确、通过性能好、结构简单和稳定可靠等优点,达到了设计要求,这对于保障我国油气管道安全运行,推进管道完整性管理具有重大意义。     

高清晰度油气管道腐蚀检测器数据分析系统设计

及早对油气管道管壁缺陷进行识别、定位和量化统计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使用行进于管道内部的漏磁检测器来进行检测。安装霍尔元件探头的管道漏磁检测器本身是缺陷漏磁信号的采集装置，采集到的数据最终要送到计算机上进行分析和处理。介绍了用于直径1016 mm的国内第一台高清晰度油气管道腐蚀检测器数据分析和处理的软件系统的设计。该软件能够自动完成检测数据的分析和处理工作，从而最大限度地节约数据分析人员的时间并提高了数据分析的准确性和可靠性，满足管道检测自动化的整体需求。     

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。     

长输管道漏磁内检测缺陷识别量化技术研究

为了识别和量化管道漏磁内检测的缺陷信号特征,利用有限元分析方法对缺陷特征量与漏磁信号的关系进行仿真,分析了缺陷长度、缺陷深度对缺陷漏磁场的影响规律。通过对每个通道的检测数据求平均值来判断环焊缝,利用金属增加与减少在频域中的不同形态,建立了漏磁内检测中金属损失的信号识别和量化模型。缺陷尺寸模型以漏磁场轴向分量的两峰谷间距量化缺陷长度,长度尺寸与特征量呈线性关系;以轴向峰谷值和缺陷长宽比来量化缺陷深度,在长宽比一定的情况下,深度尺寸与特征量呈线性关系。在含有42个预制金属损失的标样管上进行了牵拉试验,结果表明该模型对金属损失识别率为100%,量化准确率满足90%的置信度要求。     

漏磁探伤规律在油管检测中的应用

油管在服役过程中将会产生某些类型的缺陷,根据缺陷性质和产生的部位,主要采用漏磁法检测。漏磁场的大小会受到磁场强度、缺陷类型、工件材料及状态、表面覆盖层等诸多因素影响。通过对检测波形进行分析,验证了漏磁检测的三条规律,为实施油管整体评价提供了依据。     

基于BP神经网络管道磁记忆检测模式识别

为区分管道母材及焊缝处不同损伤形式磁记忆信号,运用BP神经网络对管道缺陷检测信号的模式进行识别。以X80管线钢作为试样材质,分别从X80管道母材及焊缝部位取样,加工无缺陷及含裂纹等两种形式的试样并对其进行磁记忆检测。采用有限元分析软件获得其磁场分布,对磁记忆检测信号进行特征参数提取并采用BP神经网络对特征参数进行聚类,建立了管道磁记忆检测模式识别方法。研究结果表明:不同损伤部位及形式的试样,其磁记忆检测信号分布有较大差异;磁记忆检测信号分布与试样表面形貌及损伤形式密切相关;运用BP神经网络能够有效识别管道不同位置及损伤形式的磁记忆检测信号。研究结果为磁记忆检测技术应用于管道内检测并进行管道典型缺陷信号识别提供了新的思路和方法。     

管道漏磁检测中缺陷尺寸对漏磁信号的影响

介绍了缺陷检测及磁敏元件工作原理;分析了管道缺陷外形尺寸与形状对漏磁场的影响规律,在现场工程检测中利用得出的规律对检测数据进行判读分析和开挖验证,其分析结果能够比较真实地反映出在役管道的缺陷状况.     

漏磁检测技术在长输管道维护中的应用

介绍了油气长输管道的发展状况及在维护管理中存在的主要问题,智能管道检测技术在美国和英国等发达国家的发展状况和国内在智能管道检测方面的研究进展。叙述了管道漏磁检测技术的基本原理,以研20mm智能管道检测器为例说明了智能管道检测器（漏磁检测器）的基本结构及主要功能、机械性能指标、检测性能指标;介绍了漏磁检测器研发中磁路优化设计、检测系统和数据处理硬件、无损压缩算法、缺陷重构技术、漏磁信号成像、信号特征库和几何成像等关键技术。以研20mm管道为例介绍了管道漏磁检测技术的实施过程、检测数据分析、现场开挖验证及管道腐蚀状况评价等内容。