管道焊缝区域缺陷漏磁检测方法的研究

发布时间：2017-11-02 17:06

  本文关键词：管道焊缝区域缺陷漏磁检测方法的研究

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【摘要】：为了保证管道安全、可靠、正常的工作，管道厚度的变化的问题变得十分重要。管道使用前不检测，无法掌握其损伤程度，不能保证质量；管道使用中，管道壁厚的变化也关系着管道系统的安全系数。管道定时测量厚度可以及时反映出管道的健康状况，消除危险隐患，保证管道正常运行以及运行过程中发生意外的事故，增加了生命及财产的安全保障。同时，管道厚度检测也是为管道维修提供资源，降低了维修成本，减小了不必要的人力消耗，避免了管道频繁更换的费用，节省了资金，，提高了管道使用的经济效益，促进了我国管道石油的蓬勃发展。 管道焊缝作为管道厚度变化的一种特殊情况，在实际检测中，如果忽视管道焊缝以及焊缝区域缺陷的漏磁信号，很容易将其与缺陷漏磁场相混淆，往往会造成误判，影响检测结果的精确度。因此，对于管道焊缝区域即管道增厚特殊部分的漏磁信号的研究有重要的意义。本文研究了基于穿过式单线圈直流激励的漏磁测厚方法。为了减小测量误差，提出了双探头检测方式，增加了测量垂直空间点，通过对两点测量值进行标定，使测量结果值更加准确。通过分析线圈的电流大小对磁化能力的影响，确定了直流线圈励磁的最佳励磁强度，得出了管道漏磁强度与管道厚度变化之间的关系。应用Comsol软件对其进行有限元仿真，并搭建了试验平台，对工作原理、检测方法的可行性进行了论证。结果表明，管壁厚度与传感器的输出电压存在一定的关系曲线，即不直接测量管道壁厚，通过管道壁厚的不同变化而导致管道表面漏磁场不同变化来间接测量管道厚度，对工程上漏磁检测技术的优化设计提供了理论依据和理论参考。 采用Comsol Multiphysics有限元仿真，得到管道焊缝区域缺陷的漏磁场轴向、径向、周向分量的曲线图，云图，高度表达式，以及管壁厚度与管道表面磁感应强度大小之间的关系曲线。分别对比管道、焊缝无缺陷的情况以及焊缝区域有无缺陷情况的三轴分量曲线；不同管道厚度和不同励磁电流情况下，管道表面的漏磁场大小的变化。
【关键词】：管道漏磁检测 管道壁厚 Comsol Multiphysics 仿真分析 焊缝缺陷
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28;TG441.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究的目的及意义10-11
• 1.2 管道漏磁检测技术研究现状11-15
• 1.2.1 国外研究历史与发展现状11-13
• 1.2.2 国内研究历史与发展现状13-15
• 1.3 管道无损检测技术概述15-19
• 1.3.1 射线检测技术15
• 1.3.2 超声波检测技术15-16
• 1.3.3 红外检测16
• 1.3.4 低频检测技术16-17
• 1.3.5 涡流检测技术17
• 1.3.6 声发射检测技术17-18
• 1.3.7 漏磁检测技术18-19
• 1.4 课题的主要内容及章节安排19-20
• 1.4.1 课题的主要内容19
• 1.4.2 论文的章节安排19-20
• 第2章 管道漏磁检测理论分析20-40
• 2.1 缺陷漏磁场形成机理20-26
• 2.1.1 电磁场场论20-23
• 2.1.2 缺陷漏磁场23-26
• 2.2 铁磁性材料特性26-30
• 2.2.1 磁滞回线26-27
• 2.2.2 退磁原理及方法27-28
• 2.2.3 材料的剩磁特性28-29
• 2.2.4 技术磁化分析29-30
• 2.3 磁化方法的选择30-33
• 2.3.1 磁化方式分类30-32
• 2.3.2 单线圈磁场磁路分析32-33
• 2.4 影响管道漏磁场的因素33-36
• 2.4.1 影响漏磁检测信号的因素33-34
• 2.4.2 影响影响信噪比的因素34-36
• 2.5 漏磁检测的有限元分析36-39
• 2.5.1 静磁场的有限元分析36-37
• 2.5.2 有限元分析步骤37-39
• 2.6 本章小结39-40
• 第3章 直流励磁管道厚度漏磁检测技术40-53
• 3.1 管道厚度漏磁检测原理40-41
• 3.2 直流激励 COMSOL 仿真41-46
• 3.2.1 COMSOL仿真软件显著特点41
• 3.2.2 COMSOLMultiphysics创建模型41-46
• 3.3 管道厚度检测实验平台46-52
• 3.3.1 实验检测方案46-47
• 3.3.2 实验过程47-50
• 3.3.3 实验结果50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 管道焊缝区域漏磁检测分析53-66
• 4.1 管道焊缝缺陷的类型53-54
• 4.2 管道焊缝缺陷检测原理54
• 4.3 直流激励 COMSOL 仿真54-61
• 4.3.1 仿真过程54-57
• 4.3.2 COMSOLMultiphysics仿真结果分析57-61
• 4.4 对比结果61-65
• 4.4.1 管道无缺陷与焊缝无缺陷对比61-62
• 4.4.2 焊缝内缺陷的对比62-63
• 4.4.3 焊缝外缺陷的对比63-65
• 4.5 本章小结65-66
• 第5章 结论66-67
• 参考文献67-70
• 在学研究成果70-71
• 致谢71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 戴光;杨海英;于永亮;;基于有限元分析的管道漏磁检测信号识别技术[J];大庆石油学院学报;2010年05期

2 胡浪涛;何辅云;;油气管道磁化系统设计与研制[J];电子技术;2008年05期

3 龙宪春;张鹏;喻建胜;成磊;黄泳硕;;油气管道外检测技术现状与发展趋势[J];管道技术与设备;2012年01期

4 蒲明;;中国油气管道发展现状及展望[J];国际石油经济;2009年03期

5 丁战武;徐勇;邵大伟;;在用工业压力管道的无损检测新方法解析[J];管道技术与设备;2014年06期

6 宋志强;李著信;张镇;姜玉泉;;基于连续小波变换的输油管道裂纹缺陷漏磁检测研究[J];化工自动化及仪表;2010年07期

7 张永江;陈崇祺;赫广令;王同德;;高清晰度漏磁检测器的研制及应用[J];机电产品开发与创新;2008年04期

8 牛龙飞;李斌;张静;;三磁偶极子磁体舰船磁场仿真[J];计算机仿真;2009年03期

9 王勖成;高温结构的材料本构模型和有限元分析方法[J];机械强度;1995年03期

10 张旭辉,马宏伟;超声无损检测技术的现状和发展趋势[J];机械制造;2002年07期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 孙红春;抽油杆缺陷检测及模式识别的研究[D];东北大学;2008年

本文编号：1132364