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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

油管漏磁检测有限元仿真及分析

在石油石化行业中,油管长期服役,因此极容易出现缺陷,作为铁磁性材料的油管,利用基于磁学原理的漏磁检测方法进行检测可以有效地防止油管在工作过程中发生失效。选取油管作为研究对象,利用ANSYS有限元软件对其进行了三维仿真分析。分别改变电流强度,线圈匝数,缺陷深度以及缺陷直径,分析这些参数对缺陷处漏磁场信号的影响规律。分析结果表明漏磁信号随着缺陷的深度增加而增长,磁通量分量的峰值与电流和线圈匝数呈线性递增关系。     

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。     

焊接缺陷的金属磁记忆法检测

目前在俄罗斯各工业领域得到应用的金属磁记忆法是一种无损检测方法,它基于焊接过程中自然形成的固有漏磁场,是根据金属结构不均匀性、残余应力分布和焊接缺陷等综合评估焊缝力学性能的惟一依据.简要介绍了金属磁记忆法的使用设备.通过检测实例阐述了焊接工件固有磁场参数与缺陷特点之间的联系,进行了金属磁记忆法与传统无损检测方法检测结果的比较.提出了用金属磁记忆法评估管道焊接质量的准则.     

基于有限元分析的油管螺纹区磁化方法研究

根据油管螺纹区的结构特点建立了相应的分离式漏磁检测模型.利用电磁场有限元分析方法对油管螺纹区漏磁检测模型进行计算,分析了模型的磁场分布规律和特点,对每个检测模型中的各项参数进行了计算和优化设计,其结果对油管螺纹检测传感器的结构设计和后续信号处理有一定的参考价值.     

基于ANSYS的多层管柱电磁探伤方法研究

根据电磁探伤技术的基本原理,利用有限元分析软件ANSYS作为仿真分析工具,对不同缺陷所产生的漏磁信号进行分析,实现了常见缺陷漏磁场的模拟。基本思想是把待分析问题模型进行单元剖分,通过建立一个与电磁场矢量偏微分方程等价的能量泛函,并在一近似的函数空间内求此泛函的极小值,转化为求解以离散区域内各网络节点的未知矢量磁位为变量的代数方程组来解决。结果表明,该方法适用于多层金属管柱的损伤检测,不同缺陷所产生的漏磁信号不同,缺陷参数与其所产生的漏磁信号参数之间有一定的对应关系。     

基于金属磁记忆效应的钻机起升滑轮无损检测

钻机起升滑轮在受力和地球磁场的共同作用下,应力集中区域和缺陷表面会产生微弱的磁场泄漏现象,这种微弱的漏磁场具有定向和不可逆的特性,且不会因为外界受力的消除而消失。对滑轮表面漏磁场强度变化率进行检测,计算滑轮磁参数,并比较与其材料磁参数的关系,确认滑轮应力集中的程度。介绍了基于金属磁记忆效应的钻机起升滑轮无损检测技术及其应用。     

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。     

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。     

连续油管缺陷综合检测传感器的磁路设计

为了在现场能同时检测连续油管金属截面损耗缺陷 (LMA)和连续油管局部缺陷 (LF)两类磁特性完全不同的缺陷 ,做了连续油管缺陷综合检测传感器的磁路设计。传感器的励磁源选择具有较高性价比的钕铁硼永磁体NdFeB ,选用多回路励磁方式。为了获得较好的缺陷检测信号的信噪比 ,经过对磁路的理论计算和磁化曲线的分析 ,提出连续油管检测时磁场强度应选在磁化曲线的近饱和区。磁路尺寸参数设计时 ,磁轭和极靴的尺寸应尽量小 ,但又不能进入饱和区     

漏磁探伤设备端部增磁和增益在钢管检测中的应用

为了解决Amalog-SonoscopeⅡ漏磁探伤设备在钢管探伤过程中,钢管两端磁场比中间磁场弱,易出现端部缺欠漏检的问题,对该漏磁探伤设备的参数、检测原理进行了介绍,对横、纵向探伤机在钢管探伤校准时,端部增磁及增益的应用情况进行了分析。分析表明,通过端部增磁增加管端磁场,以及端部增益放大缺陷检测信号,可以提高探伤过程中设备的灵敏度,防止出现端部缺欠漏检的情况。     

基于Maxwell 2D的抽油杆漏磁检测仿真研究

抽油杆的无损探伤多采用漏磁检测方法,简述了在Maxwell 2D仿真软件中建立抽油杆漏磁检测仿真模型的方法、励磁线圈尺寸的设计方法以及缺陷检测的仿真过程。在传统检测方法的基础上对磁路进行优化设计,并对优化前后抽油杆的磁化效果和缺陷检测结果进行了仿真对比。结果表明,优化后的磁路结构能够有效地缩小端部效应,并能够有效地提高缺陷检测的灵敏度。     

一种高精度套管漏磁检测仪

详细介绍了国外一种高精度套管漏磁检测仪,该高精度套管漏磁检测仪是基于线性霍尔漏磁检测传感器与辨别传感器,在磁路、电子部分和机械机构方面的改进,其中采用有限元分析并结合套管检测的特点完成磁路设计,缺陷的分类采用管道常采用的按照长宽比例的分类。最终通过现场试验证实了仪器满足现场操作的技术要求和进行现场检测的性能要求。     

再制造抽油杆高精度漏磁无损检测系统

国内大部分抽油杆检测装备仅是拾取缺陷信号而未对其进行准确有效的区分,并且对可修复的杆体采用一般的修复工艺,无法恢复其疲劳寿命。为此,提出了一种旧抽油杆的再制造新工艺———冷拔复新制造工艺,同时针对旧抽油杆再制造的特殊性设计了一套基于漏磁检测原理的无损检测系统。该系统采用穿过式线圈对抽油杆励磁,用开合式探头机构进行缺陷检测,可高精度处理探伤信号,实现抽油杆杆体表面缺陷的检测、分类以及轴向定位。现场应用结果表明,基于漏磁检测原理的无损检测系统具有检测精度高、配置简单和成本低等特点,可较好地指导抽油杆再制造过程中的工艺安排。