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。     

低频导波技术在炉管检测中的应用

炉管的两种主要失效形式是开裂和腐蚀减薄。本文通过人工缺陷样管检测实验和现场实验研究探索磁致伸缩超声导波技术在炉管检测中的可行性。结果表明:炉管结焦对导波传播影响很小,应用磁致伸缩超声导波技术检测时,无须对炉管内表面进行处理;磁致伸缩超声导波技术可以准确检出炉管开裂和腐蚀减薄类缺陷,并可进行轴向定位。磁致伸缩超声导波技术应用可使炉管检测更快速和有效。     

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。     

基于交流电磁场裂纹缺陷识别仿真研究

为了研究基于交流电磁场裂纹缺陷识别问题,调研了交流电磁场检测的国内外现状,结合交流电磁场技术,利用有限元分析软件ANSYS Maxwell构建常见的裂纹缺陷模型,进行仿真分析。研究了缺陷尺寸的识别以及不同缺陷簇群对交流电磁场(Alternating Current Field Measurement,ACFM）检测信号特征的影响,对提取的Bx和Bz（沿坐标轴X方向和Z方向的磁感应强度）特征信号的影响进行了分析与探讨,得到影响ACFM技术的核心参数,并建立了缺陷深度和长度的测量评估方法。研究结果表明:通过测量Bz曲线的峰谷间距可初步确定缺陷长度; Bx曲线检测同时受缺陷深度和缺陷长度的影响,对于缺陷深度检测灵敏度较低;ACFM技术虽能够实现对缺陷个数的识别,但难以准确识别缺陷尺寸的大小,当缺陷间的距离足够大时,才能准确实现缺陷的定量识别。     

12Cr1MoVG蒸汽管道蠕变的反射式非线性超声无损检测分析*

针对传统（收-发分置）透射式非线性超声检测方法在现场应用受到众多制约的问题,提出二次谐波（收-发合置）的反射式非线性超声检测思路,通过采集并分离超声检测信号一次底波的反射信号获取非线性超声检测中基波和二次谐波信号,并设计搭建反射式非线性超声实验系统,进行2万小时12Cr1MoVG钢高温蒸汽管道检测实验并与测试样品的里氏硬度值进行比对。研究结果表明:该管道测点的非线性参量β在0.005~0.03变化与其硬度值变化（420~440 HL）呈负相关,即随着试样性能下降β值增大,而硬度值下降。研究结果可为在役高温蒸汽管道蠕变程度的检测提供参考。     

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。     

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。     

缺陷深度对低频交流励磁检测结果的影响

文章针对承压设备常用铁磁性材料的腐蚀缺陷,进行了低频交流励磁检测方法的仿真和试验。基于低频交流励磁方法的仿真模型,分别研究了腐蚀缺陷位于上下表面时,缺陷深度变化对检测结果的影响。研究得出了磁场的幅值与相位值随缺陷深度的变化规律并进行了试验验证。结果表明,仿真结果与试验结果趋势相符。     

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。     

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。     

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。     

超声脉冲压缩法检测混凝土损伤的研究

为提高混凝土超声检测的信号噪声比,提高测量精度,研究脉冲压缩调频超声发射的方法。该方法发射具有包络的线性调频超声脉冲,在不提高发射声压的情况下增加了发射能量,可提高超声检测的有效作用距离和测量精度,提高信噪比。笔者给出脉冲压缩和解压的基本原理,设计了脉冲解压缩电路;经实验检测结果表明,脉冲压缩超声检测能在没有降低测量距离的情况下,明显提高检测的精度,检测到常规检测中不能发现的缺陷。     

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。     

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。     

码头压力管道损伤模式识别及检测技术综述

本文介绍了码头压力管道存在的主要损伤模式及针对性检测手段,重点分析介绍了超声C扫描、超声导波检测、漏磁检测等多种新型腐蚀检测手段,以及超声相控阵检测在管道焊缝内部缺陷检测中的应用。     

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。     

常压储罐底板泄漏检测技术

本文从一个常压储罐底板泄漏检验案例出发,结合不同无损检测新技术的应用,进一步论证了声发射在线检测技术、高频导波检测技术和开罐漏磁检测技术等新型技术在常压储罐底板检测的可行性。结果表明,储罐底板声发射检测发现2处疑似泄漏信号的可疑区域,为下一步开罐复核缩小检测范围,高频导波检测、漏磁检测各锁定1处缺陷位置,经真空试漏判断为漏点位置,为常压储罐开罐检测和在线检测提供了又一实际的工程案例。     

基于有限元分析的X80高钢级管道剩余强度计算公式构建

为了更加精确地计算X80高钢级管道剩余强度,以有限元分析理论基础为依据,采用ANSYS WORKBENCH软件对含腐蚀缺陷的X80高钢级管道进行仿真模拟。基于X80高钢级管道有限元模型计算结果,选用1stOpt软件,用拟合的方法构建出以腐蚀缺陷长度、腐蚀缺陷深度、管径、壁厚等因素为变量的X80高钢级管道剩余强度计算公式,将拟合公式与PCORRC,DNV RP-F101和LPC-1等3种评价方法的准确性进行对比、验证和分析。结果表明:拟合公式的误差较小,具有较好的适用性。研究结果对改进现有评价方法具有参考作用。     

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。     

场站架空管道点蚀组合检测技术及应用

点状腐蚀是石油天然气场站内极为危险的腐蚀类型,目前的全面检验过程中对于点蚀的检测普遍采用超声波壁厚的方法,检测有效性低,而且单点检测方式无法对一定距离内的管道开展全覆盖检测。本文对比分析目前常用的检测技术,提出低频导波、漏磁和超声波测厚组合检测的方法。经过现场应用,组合检测方法可以发挥各检测技术的优势,提高点蚀缺陷的检测有效性。