激励参数对铁磁性管构件脉冲涡流检测的影响及其机理研究

发布时间：2019-07-26 09:24

【摘要】：国内外许多油水井，油气输送管道以及海底管道，大部分都使用铁磁性管道。随着使用时间增长，管道损坏逐年增加。目前，要对这些铁磁性管道，特别是油田上的油套管进行在线在役的检测，脉冲涡流检测技术是一种方便快捷的检测方法，，其不但可以对单层管道进行检测，还能有效地对多层管道同时进行检测。本文以脉冲涡流理论为基础，对影响铁磁性管构件脉冲涡流检测的主要激励参数进行研究；以实验和ANSYS有限元仿真相结合的方式，深入分析探头的摆放、检测线圈匝数、激励电流大小以及激励频率对铁磁性管构件脉冲涡流检测影响及其影响机理。通过纵向、横向探头以及变换横向探头方位对不同试件组合进行探头的摆放方式实验，并进行了仿真分析。结果发现：各探头对与其轴线相平行的裂缝缺陷有较好的检测能力；横探头对内管腐蚀的检测能力要优于纵向探头，但对外管腐蚀的检测能力却不如纵向探头；横向探头要与裂缝类缺陷平行而不是垂直才具有更高的检测灵敏度。检测线圈匝数增加可以有效提高检测线圈上的感应电压，但电压大于背景噪声后不能明显提高检测灵敏度。研究了不同大小激励电流对于检测的影响。首先使用0.5A、1A、2A、4A不同激励电流对J55和20#钢多组试件组合进行实验，发现在接收数据较大从而不被噪声影响的条件下，较小激励电流的检测效果要优于较大激励电流。其后进行了仿真研究，发现其机理主要为激励电流越大，磁场强度H越大，材料磁导率μ值相应变大，从而材料趋肤深度变小，影响到深层缺陷的检测灵敏度。激励频率主要是影响脉冲涡流的可检测深度，在2Hz、4Hz、8Hz、16Hz激励频率下进行实验并仿真分析发现：降低激励频率能有效增加检测深度，其涡流场主要影响区随着接收时间延长不断向外推移。从本质上讲，低频趋肤深度大，高频趋肤深度小。理论分析、实验结果以及仿真分析结果一致。本论文对影响铁磁性管构件脉冲涡流检测的主要激励参数进行了较为细致的研究，为今后开发我国自主知识产权的高水平铁磁性构件脉冲涡流检测仪提供了若干参考。
【图文】：

出现失效损坏的风险很大。油水井中的油管、套管长期置于地下百米乃至千米以下，长期受到地应力以及地下环境的影响，容易出现套管破裂或断裂、套管滑脱及粘扣、应力腐蚀开裂套管接头泄露以及套管磨损等（图 1-1）。

激励参数对铁磁性管构件脉冲涡流检测的影响及其机理研究

自然灾害 0 0 0 0 0 0 0.0其他外力 0 1 1 2 1 5 13.2%其他原因 0 3 1 3 1 8 21.1%海底油气管道从结构上分可以划分为单层管道、双重保温管道和三重保温管道（图 1-2）。由于海底油气管道处于海底，很多是埋设于海底土中一定深度，某
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TE973.6

【参考文献】