脉冲激励远场涡流管道检测技术的有限元仿真

研究了脉冲激励下的远场涡流管道检测技术,采用有限元仿真的方法对检测系统参数对检测结果的影响做了详细的分析。表明该技术将远场涡流和脉冲激励的优势有效结合,能提取较多检测信息,可同时测量管道内径和内、外壁缺陷信息,且具有信号幅值高,功耗低的优点。     

管道远场涡流安全诊断技术

简述远场涡流检测技术的基本原理,从检测理论模型、检测传感器、检测信号处理技术、检测信号影响因素、检测技术工程应用等方面,对远场涡流检测技术作出论述,并指出远场涡流检测技术的理论研究和应用研究的发展趋势。远场涡流检测技术采用内通过式检测方式,可对在役运行小直径钢管管道的缺陷进行检测,是一种有发展前景的管道无损检测技术。     

导电平板的远场涡流现象

远场涡流现象一直被认为仅在管道中才存在。本文运用有限元法对导电板中的远场涡流现象的形成和特性进行了计算机数值仿真研究,为导电板材远场涡流检测技术奠定了基础。     

金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。     

管道腐蚀脉冲涡流检测的三维仿真与试验

脉冲涡流检测技术具有非接触、对大面积腐蚀检测灵敏度高等特点,适合通过非开挖外检测方式对埋地管道腐蚀状况作出评价。利用ANSYS MAXWELL有限元分析软件建立脉冲涡流检测仿真模型,分析不同壁厚管道的信号变化规律,结合仿真结果制作了试验装置,并通过该装置对管径为108mm,壁厚分别为6,10mm的管道进行检测。结果表明:不同壁厚的脉冲涡流信号衰减曲线与仿真曲线基本重合。仿真结果为实际非开挖管道腐蚀检测器的设计、远场涡流探头的优化和腐蚀量化评估提供了有效参考。     

新型脉冲远场涡流传感器检测性能的仿真分析

远场涡流技术由于不受集肤效应的限制,其可实现原位检测的优点成为解决大厚度非磁性金属平板的有效途径。在前期研究工作基础上,介绍了新型非磁性平板构件脉冲远场涡流传感器的设计原理,并仿真分析了基于连通磁路传感器对不同走向缺陷及不同厚度平板的检测能力。结果表明:将脉冲远场涡流技术应用至非磁性金属平板检测时,检测信号所受扰动主要是缺陷对感应涡流的扰动,而非缺陷对磁场的扰动,这与其检测铁磁性材料存在根本的区别,同时,其可检测的板材厚度达到了25 mm,研究结果为脉冲远场涡流技术在航空领域的应用提供了有益的探索。     

油气长输管道管体损伤的高速涡流磁场检测

针对油气长输管道外壁缺陷影响管道安全运行的问题，提出了一种基于动生涡流磁场的无损检测方法。借助ANSYS Electronics有限元分析软件分析了管道表面缺陷参数、检测速度与动生涡流磁场之间的关系，发现在不同管道表面缺陷参数下，动生涡流磁场会根据缺陷形状、尺寸的差异反馈出不同的磁感应强度信号，缺陷尺寸越大，信号反馈越强烈；随着检测速度的提高，动生涡流的磁感应强度逐渐增大，但整体变化趋势基本一致。根据工程实际研制了基于动生涡流磁场的管道无损检测试验装置，开展了试验研究，得到了与仿真相同的规律性结果，从而验证了该技术的可行性，表明动生涡流磁场无损检测方法能够对管道缺陷进行精准定位与辨别。     

基于LabVIEW的远场涡流管道检测系统

为了提高管道无损检测的精度,实现管道内外壁缺陷的检测,采用远场涡流的检测方法,依据检测线圈接收到的信号是激励线圈产生磁场两次穿过管壁后的信号,携带了管壁内外缺陷信息的原理,设计了远场涡流传感器、检测信号处理电路。对检测线圈接收信号进行放大、滤波处理,信号采集;采用LabVIEW编程计算检测信号幅值,互相关算法计算检测信号相位,确定缺陷深度。对内径36mm的有伤管道进行了试验。结果表明,所设计的仪器能检测出管道上深度为0．5mm及以上缺陷。利用LabVIEW对相位差计算提高了检测精度,为实际应用提供参考。     

相位放大技术在远场涡流检测中的应用

远场涡流(RFEC)技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术,该技术适合于金属管道,尤其是铁磁性管道的在役检测.但是,由于远场涡流检测时频率低且相位变化微弱,为了更好地通过远场信号分析判断被检样品的不同缺陷,仪器必须具备相位放大功能.简要介绍爱德森公司研究开发的涡流相位放大技术.     

金属套管腐蚀缺陷的脉冲涡流近-远场复合检测

双层金属套管是石油、化工、航空航天等工程领域常见的一种管道结构,由材料不同的内、外管组成。服役中的双层金属套管易出现腐蚀等缺陷,严重影响结构的完整性,因此,对双层金属套管进行有效原位无损检测非常重要。围绕脉冲涡流近-远场复合检测方法,针对不锈钢-碳钢双层套管内、外管腐蚀缺陷的检测进行探究。通过系列仿真研究,在明晰脉冲涡流近-远场磁场信号及其特征与内、外管外壁减薄损伤参数间关联规律的基础上,提出套管减薄损伤识别及定量评估方法。基于所搭建的试验平台,试验验证了基于脉冲涡流近-远场复合检测的不锈钢-碳钢双层套管外壁减薄损伤识别及量化评估方法的有效性。     

Pulsed remote field technique used for nondestructive inspection of ferromagnetic tube

Remote field eddy current (RFEC) technique is an effective method for measurement of ferromagnetic tube. However, traditional RFEC is unable to differentiate the internal and external defect and the probe has a long length. Pulsed eddy current techniques excite the induction coil with a pulsed waveform and have the richness of frequency harmonics. The wideband excitation is thought to be a potential in providing more information about the flaw. In this paper, pulsed RFEC technique is used to inspect ferromagnetic tube. The finite element analysis and experiment method is used to give a thorough analysis of the influence effect with the variations of the system parameters. Results show that this technique effectively combines the advantages of RFEC and pulsed excitation, which not only acquires more inspection information, including measurements of inner diameter of tubes, internal and external defects, but also reduces the length of probe and power consumption. The agreement between simulation and experiment shows that the present method is correct.     

基于支持向量机和磁记忆技术的管道缺陷深度的定量化反演研究

金属管道表面往往存在不同深度的腐蚀缺陷。金属磁记忆检测技术是目前唯一能对铁磁性构件的早期损伤进行诊断的无损检测技术,然而磁记忆原始信号本身并不能直接实现对管道腐蚀缺陷深度特征的定量化识别,进而无法实现对管道腐蚀程度的预警。针对该问题,采用支持向量机方法建立了管道缺陷深度的定量化反演模型,利用该模型对管道上深度为1~15mm的腐蚀缺陷进行了多次反演,反演结果的平均误差为2.398mm,平均均方根误差为3.205mm,结果表明,模型对管道腐蚀缺陷深度的定量化反演是可行的。研究结果可为该领域的研究提供一定的参考,且具有较高的实际应用价值。     

远场涡流技术检测带翼片管的研究

远场涡流检测对高导电管的管壁上的缺陷非常敏感，具有透壁性。探讨应用远场涡流技术检测带翼片(散热片或金属隔板组件)钢管的有关问题，分析了管外翼片对远场涡流的耦合特性和缺陷信号的影响，得出了翼片响应信号与缺陷信号的关系及缺陷信号的提取方法。     

瞬变电磁法检测埋地金属管道腐蚀模型的ANSYS仿真

为探讨埋地金属管道腐蚀后瞬变电磁场响应,采用二维有限元数值模拟方法研究了不同壁厚埋地金属管道对瞬变电磁场的影响规律;利用ANSYS有限元仿真软件对模型进行了分析计算,考察瞬变电磁场对不同壁厚埋地金属管道的分辨能力。结果表明：埋地金属管道管壁越厚,磁场越强,且随时间增加管壁上磁场强度逐渐减弱;管道壁厚不同时,磁场强度曲线尾支明显分离;瞬变电磁法能有效检测埋地金属管道腐蚀程度并对其进行失效评价。     

小波分析与Kohonen神经网络方法在埋地管道防护层缺陷现场检测中的应用

对埋地管道防护层进行现场测试,以连续小波变换提取正弦电流激励响应中特定频率的信息,建立了Ko-hoen神经网络方法评价防护层状态的适合于现场检测的智能模型,并对埋地模拟管道及大港油田港沧输气管线管道防护层状态进行判断,验证了方法的准确性.     

管道漏磁检测缺陷信号的仿真分析与量化模型

为实现漏磁检测缺陷几何尺寸的量化,运用有限元Ansys软件仿真了管道缺陷的二维缺陷漏磁场,给出了漏磁场缺陷信号的基本特征,并对图形做出对应的解释;其次对内外缺陷漏磁场信号进行了对比,提出了合适的两个特征值;最后根据漏磁场不同特征值与缺陷长度的变化规律对缺陷长度进行了量化,通过对比不同量化模型,给出缺陷信号特征值与缺陷长度的一般关系模型,为管道强度以及剩余寿命评价等提供相关的参数,从而对管道进行维护。     

FEM Simulation of the Hydrogen Diffusion in X80 Pipeline Steel During Stacking for Slow Cooling

The influence of temperature on the hydrogen diffusion behavior in X80 pipeline steel during stacking for slow cooling was studied using electrochemical penetration method, the temperature field and the hydrogen diffusion in this pipeline steel during stacking for slow cooling were simulated by ABAQUS finite element method(FEM) software. The results show that in this process there is a reciprocal relationship between the natural logarithm of hydrogen diffusion coefficient and temperature. The cooling rate decreases gradually with the increase of steel plate thickness. The hydrogen content is higher at high temperature(500–400 °C) than that in low temperature region(300–100 °C). The FEM simulation results are consistent with the experimental ones, and the model can be used to predict the hydrogen diffusion behavior in industrial production of X80 pipeline steel.     

API X65管道深水铺设GMAW横向焊接温度场

为了应对管道深水铺设GMAW横向焊接熔池下坠、窄坡口、无衬垫等挑战,建立了管道三维模型并进行了网格划分,利用材料软件生成了API X65温度场材料数据库,通过模拟温度场云图与实际焊缝截面的匹配校核了Goldak双椭球热源模型,管道焊接温度场分布SYSWELD软件模拟结果与实际焊接过程相符合. 建立了焊接温度场测试系统,通过背孔法埋设的热电偶测量了API X65管线钢平板焊接的热循环曲线. 测试曲线与SYSWELD仿真曲线具有相同的温度升降趋势,上板节点温度也均明显低于下板节点温度. 采用焊缝截面平均热循环曲线作为热源进行了多道焊模拟,并进行了试验. 结果表明,多道焊焊接变形是由焊接工艺参数与残余应力释放共同确定的.     

Remote field eddy current technique applied to non-magnetic steam generator tubes

Unlike the impedance plane analysis form of common eddy current testing (ECT), the remote field eddy current (RFEC) technique is a through-transmission effect that reduces problems such as lift-off normally associated with ECT. In the inspection of steam generator (SG) tubes, the real issue is to detect the minute cracks growing up from the outside. However, using ECT, it is considered infeasible to accurately find them from the inside because of the limitations of penetration of eddy currents. This paper describes a finite-element approach to the solution of time-harmonic electromagnetic fields for the RFEC technique based on a magnetic vector potential and an electric scalar potential. A comparison is made of experimental and finite-element predictions of electromagnetic phenomena under the inspection of non-magnetic tubes. For the cracks outside demanding high sensitive and precise measurements in the SG tube inspection, numerical results are given for parameters to design a RFEC probe.     

拉应力作用下X80管线钢预制长槽缺陷周围局部腐蚀行为

目的评价在应力作用下,土壤中管道长槽缺陷周围的腐蚀速率。方法采用有限元方法分析了100%屈服应力下,X80管线钢垂直于应力方向的长槽形人造缺陷周围的应力分布。采用扫描电化学显微镜技术(SECM)测试了100%屈服应力下,库尔勒土壤模拟溶液中预浸40天的X80管线钢试件人造缺陷附近的腐蚀电化学活性,通过电流场模型和法拉第定律计算并估计了人造缺陷端部应力集中区和缺陷两侧在库尔勒土壤中的腐蚀速率。结果外加应力下,长槽形预制缺陷端部产生应力集中,缺陷两端局部应力达到试件所施加应力的2～3.4倍。在土壤模拟溶液中,缺陷端部应力集中区为阳极区,缺陷两侧低应力区为阴极区。预制缺陷端部应力集中区域作为阳极,有腐蚀加速的趋势,存在点蚀倾向。结论在拉应力作用下,库尔勒土壤模拟溶液中X80钢缺陷端部平均腐蚀速率可达0.12 mm/a,点蚀速率可达0.9～1.7 mm/a,分别为自然腐蚀速率的1.25倍和9.4～17.7倍,即在应力集中位置更易发生点蚀。