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。     

集输管道腐蚀缺陷非开挖评价方法研究北大核心CSCD

为省去开挖取样步骤,以提升腐蚀缺陷检测过程的安全性与经济性,建立了一种集输管道腐蚀缺陷的非开挖评价方法。利用ANSYS软件进行有限元分析,结合铁磁学相关理论建立集输管道腐蚀缺陷磁信号模型;分析腐蚀缺陷影响参数对磁感应强度梯度模量的影响;综合模型与GB/T 35090—2018《无损检测管道弱磁检测方法》,建立该评价方法,并在新疆油田某管道进行了工程验证。结果表明,该方法计算出的腐蚀缺陷综合评价指数F与实际开挖后检测得出的腐蚀缺陷综合评价指数F绝对误差分别为-0.02和-0.01,相对误差分别为-3.13%和-1.61%。该评价方法较现有腐蚀缺陷评价方法可省略开挖取样点步骤,使检测过程更加安全、经济、环保。     

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。     

基于休哈特控制图的磁记忆早期损伤检测方法

为完善金属磁记忆检测早期损伤的定性定量评价方法,开展Q235钢圆棒试件扭转试验。利用应力集中磁指示仪,记录不同扭矩作用下的试件表面的磁记忆信号的切向分量Hx和法向分量Hy。进而提出基于休哈特控制图的磁记忆信号早期损伤检测方法。结果表明,磁信号在试件屈服时发生明显跳变,此时合成磁场梯度绝对值正好达到最大;借助休哈特控制图,能消除梯度值波动对信号判断的干扰,并能给出试件产生屈服时的准确异常预警范围,从而较好地实现磁记忆早期损伤的快速准确识别。     

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。     

平板及焊缝中裂纹磁记忆检测技术研究

为了将磁记忆技术用于裂纹缺陷的检测领域,应用试验研究和有限元分析相结合的方法,分析裂纹的深度、埋深、宽度以及扫描角度对平板中裂纹磁记忆检测的影响。针对45号钢板建立深度和宽度2个影响参量与磁记忆信号之间的量化关系。沿焊缝长度方向和垂直焊缝长度方向对焊接裂纹进行磁记忆检测,研究焊接裂纹的检测方法和信号特征。提出根据局部波形呈现正弦波形态判别缺陷的方法。研究结果表明,用磁记忆检测技术能够对裂纹进行定位,并根据波形信号特征量对裂纹深度、宽度进行量化评价。     

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。     

套管损伤磁记忆检测信号定量研究

在油气生产过程中,井下套管损伤会造成井况恶化,致使正常井转变为套损井。为了防止套损井的出现和安全事故的发生,有必要对套管进行早期损伤检测。采用金属磁记忆检测技术,开展了实验研究。实验中,通过对套管内壁环切,将套管壁厚设计为等值递增和不等值递增两种形式;根据实验数据,对磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量与壁厚、壁厚变化量的定量关系进行拟合。结果表明:磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量,可以很好的表征套管壁厚的变化情况;信号梯度值与套管壁厚呈线性递增关系;信号梯度波峰值和信号梯度峰宽值均与套管壁厚变化量呈线性递增关系。该试验结果有助于完善磁记忆检测技术的定量化研究和利用磁记忆原理检测套管损伤的评价体系。     

交通荷载作用下埋地含缺陷PE管道力学行为研究

为分析埋地含缺陷PE管道在交通荷载作用下的力学行为，选用Prony级数模拟管道，并采用ABAQUS有限元软件建立不同缺陷PE80管道模型和不同埋深的管土模型。通过对管道轴向与环向应力的研究，确定不同条件下管道的应力大小与分布。结果表明:当管道存在缺陷时，缺陷处会出现应力突变；不同位置的缺陷对管道的应力分布影响不同；缺陷相对深度改变会使缺陷处应力变化明显，通过建立多元回归方程得出对缺陷管道最大Von Mises应力影响程度为，缺陷相对深度（Q）>管道埋深（H）>车辆荷载（P）。     

腐蚀防护综合评价在输油管道检测中的应用

在详细分析埋地钢质管道腐蚀影响因素的基础上,采用层次分析法,确定影响管体腐蚀的外防腐层状况、阴极保护有效性、土壤腐蚀性、杂散电流干扰和排流效果的五个关键因素权重指标,构建科学合理的腐蚀防护系统综合评价体系,预测分析管体腐蚀状况,指导埋地钢质管道开挖坑管体腐蚀检测。本文介绍了一个成功的应用案例,该案例应用腐蚀防护综合评价成果,有效检测出管体腐蚀严重缺陷,说明在开展输油管道完整性检测时,通过层次分析法构建的腐蚀防护系统综合评价体系,有助于检验人员准确分析腐蚀缺陷的严重程度,提高检验的有效性和针对性,并为生产单位提供科学合理的维修计划。     

隔水管脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验研究

为研究深水钻井过程中隔水管疲劳失效的检测问题,将磁记忆技术应用于隔水管疲劳损伤检测。选用典型隔水管材料X80开展脉动冲击疲劳损伤磁记忆检测试验,使用光学显微镜观测试样表面形貌并测量裂纹长度;采集试样表面切向磁记忆信号并提取特征参数,建立基于磁记忆技术的疲劳损伤定量评估方法。研究结果表明:对比显微观测结果,切向磁记忆信号特征参数变化能够实现对疲劳损伤进程的准确表征且能够准确地检测裂纹的萌生及失稳扩展;切向磁记忆信号波谷值绝对值和梯度峰峰值绝对值均与裂纹长度呈线性递增关系。该方法可为进一步研究基于磁记忆技术的隔水管疲劳损伤早期诊断方法提供理论与数据支撑。     

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。     

对接焊缝缺陷漏磁场特征分析及识别研究

为实现钢板对接焊缝存在不同类型缺陷的识别研究,针对铁磁性焊缝的特点,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝不同类型缺陷。根据漏磁检测(MFL)原理,采用有限元方法(FEM),分别建立钢板对接焊缝中可能存在的裂纹、气孔、未熔合和未焊透等缺陷的三维FEM模型。研究钢板对接焊缝包含以上不同类型缺陷时所产生的漏磁场分布特征,得到漏磁场磁感应强度水平分量和垂直分量相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的识别研究;根据漏磁场磁感应强度分量的曲线特征,能够实现对焊缝缺陷的分类。     

基于漏磁内检测与分级理念的管道完整性评价

为保证埋地油气管道的安全运行,结合漏磁内检测技术与分级评价理念,建立管道完整性评价模型。首先,根据管道风险评价及高后果区评价结果,选择待评价管段,经过清管、投放检测器、检测数据分析和检测结果验证等环节,获取可靠的检测数据。然后,将检测数据作为管道剩余强度评价的数据源,由低级评价方程到高级有限元分析,逐级对管体缺陷进行评价。最后,应用所建模型对国内某成品油管道的一个管段进行完整性评价。结果表明,漏磁内检测与分级评价能够实现良好的数据对接,检测出的缺陷目前均处于安全状态。     

城镇燃气埋地含缺陷聚乙烯管道应力分析

建立了埋地含缺陷聚乙烯管道模型,应用有限元方法计算管道的应力和变形量,分别考虑管道内压、地面载荷和管道缺陷深度变化对管道应力和变形的影响。研究结果表明,管道最大应力随管道内压的增大而增大;随地面载荷的增加呈先减小后增大趋势;随管道缺陷深度增大而增大。管道变形量随内压增大而增大,但增长较小;随地面载荷增大而增大,增长较大;管道缺陷深度只对管道缺陷处变形量有影响。研究结果为确定城镇燃气聚乙烯管道工作能力提供了理论依据。     

一种基于动生涡流磁场的钢质管道管体损伤外检测方法

钢质管道缺陷严重影响钢质管道的安全运行，目前大多数钢质管道检测方法效率较低，为提升钢质管道管体缺陷检测效率，提出一种基于动生涡流的管道缺陷高速磁检测方法，并对动生涡流磁场的检测原理进行解释。利用有限元，建立高速磁检测模型，分析动生涡流在管体的分布特点，及其与原磁场的相互作用；分析不同检测位置的磁场分布情况，选取最佳的检测位置。选用适合高速检测的多匝线圈传感器，以提高灵敏度和信号幅值。设计缺陷高速磁检测试验平台，开展不同速度、不同提离高度和不同种类缺陷(盲孔与刻槽)下的检测试验。结果显示：相较于其他检测位置，磁铁后方的动生涡流磁场强度较高，动生涡流磁场分布也较均匀，对缺陷的检测效果最佳，因此选取磁铁后方为检测点；在25 m/s的高速下，该检测方法对设置的几种缺陷仍有良好的检测效果；缺陷信号峰峰值与缺陷宽度、缺陷深度及检测速度均大致成正比；缺陷信号峰峰值与提离高度成指数关系，提离高度越大，峰值越小；缺陷信号峰峰值间距与提离高度大致成正比。综合研究显示，动生涡流磁场的检测方法与其他传统方法相比，在检测速度上有较大优势。     

在役带保温层工业管道腐蚀检测技术的应用

本文介绍了工业管道的常见特点,简述了带保温层工业管道产生常见失效现象的原因,系统介绍了工业管道常见的几种无损检测方法的特征及局限性;提出了采用磁致伸缩低频导波结合电磁超声检测技术,对带保温层工业管道实施在线检测。通过低频导波对直管段部位进行快速全面扫查,电磁超声检测管道三通,弯头等典型管件壁厚,能够实现带保温层工业管道腐蚀缺陷的在线不停机检测。     

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。     

含腐蚀缺陷埋地管道在外力作用下的承载力研究

针对地质灾害对埋地管道安全运行的威胁,采用非线性有限元法,利用ABAQUS软件建立外力作用下含缺陷管道的有限元模型,研究缺陷长度、宽度和深度3个参数对含缺陷埋地管道承载力的影响,确定优化的物理实验工况参数;对含预制缺陷的管道进行全尺寸静载物理实验,研究含缺陷的管道在3点弯曲静力加载情况下的缺陷发展变化规律。研究结果表明:当缺陷深度系数达到0. 6、缺陷长度系数达到0. 5之后,缺陷深度和长度的增加对管道承载外力的影响已不明显;缺陷宽度系数对管道承载力的影响随宽度系数增加越来越显著。