铁磁性管道裂纹检测系统设计

发布时间：2020-11-09 06:33

　　 铁磁性管道广泛应用于石油、天然气、化工、铁路基建和电力等产业,但其材质有局限性,很容易因腐蚀、外部应力产生裂纹。为了防止重大恶性事故的发生,减少人民生命财产的损失,对承压管道的应力集中和腐蚀减薄区域进行提前预测很有必要。针对目前其他无损检测方法效率不高,操作不便等问题,本文利用低频漏磁的原理,设计了两种针对铁磁性管道的裂纹检测系统,系统主要包括激励信号的产生、检测探头、信号处理和骨架等部分。主要研究内容包括:1、介绍了几种典型的无损检测方法,对低频电磁检测技术的工作原理进行了阐述,并对在已有的基于低频电磁的管道裂纹检测系统进行了简要介绍。针对已有的检测系统的有缺陷点设计了两种新型的铁磁性管道裂纹检测系统。2、对低频电磁检测技术在管道上的应用进行了理论的仿真研究。仿真以20#钢的管道作为研究对象,采用COMSOL软件建立管道缺陷检测模型,通过改变各种参数(线圈匝数、磁芯大小、提离高度等),对不同深度、形状的缺陷进行仿真求解。通过观察缺陷周围的磁场的变化,选取最优参数,为铁磁性管道的裂纹检测系统设计提供可靠的理论依据。3、设计了两种新型的铁磁性管道的裂纹检测系统。基于低频漏磁原理,采用20Hz频率的激励,通过放大后加载到激励线圈上,利用差分原理检测出磁芯两边磁场强度,当遇到缺陷时,磁场强度发生变化,通过对差分信号进行分析可判断出是否存在缺陷。4、设计了可随机拆卸、安装裂纹检测传感器以及可实现纵向、横向检测的三通道传感器骨架,使铁磁性管道的缺陷检测更加灵活和方便。5、利用LABVIEW软件设计了一个检测平台,实现系统参数设置、信号采集、缺陷识别与采集等功能,通过点状图显示是否存在缺陷。
【学位单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U178
【部分图文】：

气、管道之间形成一个磁路，当管道中存在缺陷的被挤出管道外，产生漏磁场，而这个漏磁场的幅值我们可以通过利用磁敏元件检测出漏磁场，并对检到缺陷的各种参数。电磁检测系统中，激励信号、激励线圈和磁敏元件的小、频率高低会影响检测信号的幅值，也会影响检、匝数的选择同样也会影响检测信号的强度，影响元件会影响检测的精度。低频电磁检测系统的检测个低频的激励信号、饱和磁化以及磁敏元件检测漏测系统的原理如图 2.1 所示，线圈在低频激励电流的，磁场磁化铁磁性试件。在激励线圈下方，放置一缺陷存在时，排除空间磁场的干扰，理论上来说，该为零。但当试件中出现缺陷时，因为缺陷的存在描到缺陷下方时就会检测到漏磁场。将检测信号经过显示就可以直观的看到是否存在缺陷。

图 2. 2 矩形线圈磁场计算图线圈的每一匝看成一个矩形环流，为了得到坐，同样可以利用叠加的原理，将矩形环流的四可就对由矩形线圈所产生的磁场分布情况进行原则，我们可以在线圈上建立坐标轴，如图 2.2应强度，可以通过公式 2.4 进行计算：B=μ04π∫J(X'+Y'+Z')eRR2dv'们可以计算得 r=xi+yi+zk，此结果即为场点即为源点的矢量，我们可以把矩形线圈的四条边点的磁场强度。由此我们可以推导出：空间任矩形线圈的四条边相互叠加得到。图 2.3 为矩形

图 2. 2 矩形线圈磁场计算图的每一匝看成一个矩形环流样可以利用叠加的原理，将对由矩形线圈所产生的磁场，我们可以在线圈上建立坐度，可以通过公式 2.4 进行B=μ04π∫J(X'+Y'+Z')eRR2dv'以计算得 r=xi+yi+zk，此点的矢量，我们可以把矩形磁场强度。由此我们可以推圈的四条边相互叠加得到。
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本文编号：2876037