高分辨焊缝漏磁检测数值模拟研究

基于漏磁检测原理,利用有限元对管道焊缝漏磁进行计算分析,分别研究探头提离和缺陷深度对漏磁场及其分布情况的影响。计算结果表明,探头提离对漏磁场信号值有很强的影响作用,随着探头提离的增大,漏磁场先快速减小后变化缓慢;改变焊缝上缺陷的深度,漏磁场强度会随着深度增加而增大。通过分析数值信号和探头提离的非线性关系,以及缺陷的漏磁信号在对称位置上的对称关系,可借此设计交错阵列排布的一种焊缝漏磁检测的高分辨探头。     

不锈钢构件脉冲涡流检测信号特性分析

脉冲涡流(Pulsed Eddy Current,PEC)检测技术已经应用于铁磁性构件检测中,但在带包覆层不锈钢构件检测中应用较少。基于自主研发的脉冲涡流检测仪器,本文开展了不同厚度的304不锈钢平板试件在不同提离高度的检测实验研究,在定性分析不锈钢厚度和提离高度变化的检测信号特性的基础上,采用计算信号衰减段斜率的方法对脉冲涡流信号进行了定量分析。结果表明,厚度决定信号后期的衰减速率而提离决定信号后期整体幅值大小。当厚度较大时,斜率可作为表征厚度的特征量;厚度较小时,提离高度对斜率影响不可忽略。从而为脉冲涡流检测应用于不锈钢构件检测提供了支撑。     

基于有限元分析的便携式漏磁检测周向磁化器设计

对于工业架空管道检测,若采用目前广泛应用的轴向磁化漏磁检测方法,管道规格繁多造成探头规格多样,不利于现场操作。为解决这一问题,本文提出将周向磁化漏磁检测应用于工业管道检测,周向磁化漏磁检测的核心是磁化器设计。为优化便携式周向磁化漏磁检测磁化器设计,采用三维有限元方法,仿真研究周向磁化下管道磁化场分布特征,分析磁铁厚度与宽度、衔铁厚度、磁极间距、磁铁提离等参数对管道磁化场分布影响,得到探头下方管道磁感应强度大小及磁化均匀区域大小随磁化器几何尺寸和磁铁提离的变化规律,并通过实验对设计的磁化器进行验证,结果表明通过有限元仿真得到的磁化器满足检测要求。     

漏磁检测技术的研究与发展现状

漏磁检测技术是一种用来检测铁磁性材料表面腐蚀、凹坑、凹槽、裂纹等缺陷的电磁无损检测方法,已被广泛应用于大型常压储罐、压力管道及元件和钢丝绳的检测。本文给出了漏磁检测技术的原理及特点;综述了国内外漏磁检测技术的理论研究和应用研究现状及漏磁检测信号的放大、滤波、处理方式和缺陷识别等处理方法;分析了影响漏磁检测结果的磁化强度、提离、扫查速度、缺陷位置及形状、表面状态等各种影响因素;介绍了国内外钢管(棒)生产线自动化漏磁检测设备、钢丝绳漏磁检测仪、储罐底板漏磁检测仪、管道外部漏磁检测仪、管道内漏磁检测器等仪器设备和相应的检测标准;最后指出漏磁检测技术目前仍然存在的问题和发展趋势。     

油气储罐罐壁焊缝静载拉伸检测试验研究*

为建立磁记忆信号与罐体焊接缺陷演变的对应关系,获得以非接触方式检测焊缝处的磁记忆信号来实现对罐体的早期预警和无损检测技术,开展罐壁焊缝试样静载拉伸试验,研究油气储罐在静载拉伸过程中焊缝的磁记忆信号变化规律,并结合有限元模拟仿真进行磁场分布规律的分析。结果表明:磁记忆信号梯度值会在焊缝缺陷处产生突变;随着裂纹深度的增加,磁记忆信号梯度峰峰值呈线性增加,并且峰值随着拉伸载荷的增加而线性增加。     

可变径管道漏磁检测有限元仿真与实验研究

为了更好地支持压力管道检验,降低事故率,本文基于漏磁检测原理,利用有限元分析软件建立了管道外漏磁检测模型,对管道漏磁检测进行了仿真计算,得到了缺陷处漏磁场特征曲线,模拟了圆柱形缺陷对管道外壁漏磁场的影响,得出了不同参数缺陷对漏磁场的影响规律,并且基于理论和有限元计算结果试制了可变径管道外漏磁检测仪的样机,利用该检测仪对壁厚为8mm的带有人工缺陷的管道进行扫描检测,研究不同参数缺陷对漏磁场信号的影响规律。结果表明,所得结果与有限元仿真的结果吻合良好,且缺陷检测精度及效果满足要求,另外,检测装置对内外壁缺陷检测同样可行有效,适合特种设备（压力管道）检测的工程应用。     

基于机器学习的天然气钢质管道缺陷检测方法研究

针对天然气钢制管道缺陷超声检测模式识别问题中，传统方法对信号进行分解并提取分解后本征模态函数的特征时，直接忽略残差信号这一问题，提出首先对检测回波信号进行经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD),并对比时域残差信号，直接对残差信号进行统计特征提取。其次，用天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search algorithm, BAS)优化的最小二乘支持向量机(Least Square Support Vector Machines, LSSVM)进行分类试验。试验结果表明，基于EMD-BAS-LSSVM的天然气钢质管道缺陷检测方法针对人造缺陷的识别准确率为75.71%,针对天然气站场和抢险维修中心现场的管道缺陷检测准确率为65.78%,有效识别了天然气钢质管道腐蚀缺陷。     

埋地管道缺陷的自漏磁场计算方法研究

基于现有的埋地管道缺陷自漏磁场计算方法把缺陷处的磁荷假设为均匀分布,对于计算结果与实际检测存在较大误差的问题,通过采用ANSYS软件对管道缺陷进行有限元分析,根据材料力磁关系和磁荷理论,提出1种考虑磁荷实际分布的缺陷自漏磁场计算方法,并将该计算方法应用在某埋地管道磁记忆检测中。研究结果表明:该方法计算结果与实际值之间的峰值相对误差为6.9%,相对于现有方法16.4%的相对误差,准确度更高。研究结果有助于在管道磁记忆检测中,提高管道缺陷量化的准确性,对埋地管道缺陷非开挖识别与剩余寿命评价有重要意义。     

电磁法在埋地管道磁记忆检测中的应用研究

为提高埋地管道磁记忆检测的准确性,减少外界因素对磁记忆信号的干扰,基于强化磁记忆检测技术,研究电磁法对埋地管道磁记忆的影响。首先,通过管道磁化原理,分析管道磁化强度随外磁场的变化关系;然后,建立电磁法下管道磁感应强度梯度模量的计算模型,并分析电流大小对磁感应强度梯度模量的影响;最后,在某埋地管道磁记忆检测中应用电磁法,并与地磁场下的检测结果进行对比。结果表明:在地磁场下,管道磁化强度的增长率较大;应用电磁法能加强管道的磁化强度,增大缺陷处的磁感应强度梯度模量,起到凸显缺陷处磁记忆信号特征和抑制干扰因素影响的作用,从而提高埋地管道磁记忆检测的灵敏度。     

不拆包覆层钢质管道缺陷识别方法

本文基于谐波激励源和对称差分式磁聚焦谐波磁场检测探头搭建的实验平台,提出基于合成孔径雷达技术的数据处理方法。将低频正弦信号搭载高频正弦信号的谐波激励信号加载在探头上,激发谐波磁场进行管道检测,信号处理系统将数据点相量化,使其具有方向和大小,经过计算可得数据点的实部和虚部,进而可得检测过程的相位变化以表征管道的缺陷信息。通过管道缺陷检测示例可以验证此种处理方法的有效性,该算法灵敏度高,具有较高工程实用性。     

45#钢金属磁记忆信号变化特征分析

为研究铁磁试件在不同应力下的磁化特征，对无预制缺陷的45#钢平板试件进行拉伸试验，并在线测量了不同应力水平下试件表面的漏磁场分布，分析了试件表面漏磁场分布与应力分布之间的关系，以及应力对磁记忆信号的影响；在磁记忆特征值提取方面，利用传统的磁场梯度K值，可以有效的检验应力集中部位，实验证明，可以通过此特征值对试件的安全性做出检测及评估。     

储罐壁板缺陷的漏磁场信号研究

为实现储罐壁板腐蚀缺陷检测,保障储罐安全运行,开展罐壁腐蚀缺陷漏磁检测技术研究。基于漏磁检测原理,利用ANSYS仿真分析在壁板外侧周向励磁与轴向励磁方式下,不同位置(内壁、外壁)不同形状(圆柱形、圆锥形、半球形)的罐壁腐蚀缺陷漏磁场信号;并在实验室条件下开展缺陷检测试验,对仿真结果进行验证。研究表明:试验与仿真结果相同,周向励磁和轴向励磁2种励磁方式下所产生的缺陷漏场信号无明显差异;缺陷均能被检出;外壁缺陷的漏磁场信号强于内壁缺陷;缺陷直径、深度相同时,体积越大漏磁场信号越强。     

基于Faster R-CNN的海底管道智能检测方法

为提高海底管道缺陷及组件的检测精度并实现智能化海底管道安全检测,提出一种基于快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)的海底管道智能检测方法。首先,通过基值校正和分段映射-伪彩色化方法,将漏磁检测信号转化为伪彩色图,以增强漏磁信号的关键特征;其次,基于多模态数据增强来提升检测模型的泛化能力;然后,基于多模态数据增强后的样本训练改进的Faster R-CNN网络,建立最优的智能检测模型;最后,以试验场和渤海在役管道为例,验证所提方法的有效性。结果表明：所提方法的平均检测精度可达93.8%,相较原始的Faster R-CNN算法提高8%,且平均交并比达到0.75,能够精准地实现海底油气管道多目标检测,保障海底管道的安全运行。     

基于磁记忆检测方法的连续油管刻伤试验研究

随着连续油管的大规模投入使用,油管损伤引起的安全事故与日俱增。为了及时对油管使用过程中产生的缺陷进行检测、识别及定位,基于磁记忆检测方法,对连续油管进行管壁刻伤试验,结合workbench有限元方法模拟刻伤处的应力分布,对比分析不同刻伤类型产生的典型信号特征及信号特征值变化趋势。结果表明:刻伤部位的磁记忆信号曲线与应力分布曲线的特征及峰值变化趋势一致,随着刻伤宽度的增加,磁记忆信号曲线及应力分布曲线由单峰向双峰过渡,磁记忆信号峰值及应力峰值呈降低趋势;随着刻伤深度的增加,磁记忆信号曲线及应力分布曲线峰峰值增加,磁记忆信号峰值及应力峰值呈升高趋势。     

表面缺陷开放漏磁场空间分布特性研究

为了检测构件表面缺陷,根据永久磁铁在构件表面产生的开放磁场现象,采用有限元方法,建立表面缺陷开放磁场磁化模型,得到缺陷漏磁场空间分布特性。通过改变缺陷深度、宽度以及气隙高度,研究表面缺陷参数对开放磁场的影响,分析磁通量密度分量以及幅值等参数变化规律。在实验室条件下进行人工模拟表面缺陷的检测试验。结果表明,试件缺陷位置处磁通量密度较大,磁通量密度随缺陷深度、宽度的增加而增大,且气隙高度越大,磁通量密度越小。有限元研究分析结果与试验结果一致。     

基于电涡流效应的钢质体应变实时检测技术研究

为避免特种设备中的钢质体结构因交变载荷过大而产生应变,从而造成局部区域应力集中、降低钢质体强度和承压能力,提出1种利用涡流效应评价钢质体应变状态方法,并研制出由涡流探头和信号处理系统组成的应变检测装置。利用万能拉伸机对Q235钢试件进行拉伸应变实验,分析电压有效值、拉力值随采样时间的变化规律,进而得到相关线性方程。研究结果表明：该装置能够敏感检测出钢质体不同应变阶段,且在弹性阶段内可通过直线拟合方程定量检测应变量。因此,可有效预防因应变过大而造成的钢质体结构失效,从而避免特种设备危险事故发生,一定程度上保护人们生命及财产安全。     

高峰矿提升机用钢丝绳无损检测方法的研究

介绍了利用漏磁场原理检测钢丝绳断丝 ,磁桥回路测量钢丝绳磨损信号 ,并实现在一个传感器中对上述多种缺陷的综合检测。在信号处理方面 ,结合不同信号特征 ,设计了相应的电路和处理软件 ,实现了缺陷的定量检测     

脉冲涡流检测技术在工业管道检测中的应用

压力管道腐蚀减薄对工业生产造成重大安全隐患,而传统的无损检测方法不能有效地对带覆盖层的工业管道进行在线检测,本文从对脉冲涡流检测技术的最新发展综述出发,通过分析几种传统无损检测技术和几种无损检测新技术的特点,确定采用脉冲涡流检测技术对一批带保温层蒸汽管道进行腐蚀检测,在腐蚀位置再利用电磁超声检测和其他无损检测方法进行缺陷验证,从而可以准确检测出带保温层蒸汽管道的腐蚀情况。     

高压管汇磁致伸缩导波缺陷检测模拟研究

针对高压管汇导波缺陷检测问题，基于磁致伸缩效应，借助COMSOL有限元仿真软件，建立高压管汇直管段的导波缺陷检测模型，探究导波的激励条件及缺陷检测效果，分析不同参数对缺陷附近磁感应强度分布的影响。研究结果表明:在频率为10 kHz的正弦电流信号激励下，可产生沿管道轴向传播的T（0，1）模态导波，并能辨别缺陷处的回波信号。改变缺陷的尺寸参数时，缺陷附近的磁感应强度随着缺陷深度增加呈增大趋势，随轴向宽度增加呈减小趋势，不同形状的缺陷对应的磁感应强度存在一定的差异；改变激励条件，磁感应强度均随激励电流、激励频率的增加呈不断增加趋势。     

力磁效应下螺栓拉伸过程中磁信号检测试验

为探究高压设备在承压过程中法兰连接处螺栓受应力情况，基于力磁耦合效应，结合对螺栓拉伸过程中应力分布的有限元仿真，对螺栓进行了轴向拉伸过程中的应力检测，探究了螺纹连接不同位置的磁信号在拉伸过程的变化。试验结果表明:螺母前几扣处应力较大，后几扣处几乎没有应力集中；对螺栓六角头进行磁信号检测，发现六角头处应力集中不明显；对比42CrMo及35CrMo材料试样在相同拉伸及卸载载荷情况下的磁信号，反映了不同材料应力增大均可促进其磁信号发生变化；通过检测螺母有无铁磁性时螺栓拉伸过程中的磁信号，发现螺母所受压应力对磁信号变化影响较大。结果对工程应用磁信号检测金属法兰密封性具有指导性作用。