基于ACFM的隔水管表面裂纹链式阵列检测探头设计与试验研究
本文关键词: 交流电磁场检测 隔水管 链式 巨磁电阻 应力腐蚀裂纹 出处:《机械工程学报》2017年08期 论文类型:期刊论文
【摘要】:隔水管是海洋钻井的关键设备,由于经受复杂交变应力和腐蚀环境,隔水管很容易产生应力腐蚀裂纹。针对海洋钻井隔水管应力腐蚀裂纹的特点,提出一种基于交流电磁场检测(Alternating current field measurement,ACFM)的链式阵列检测探头,建立针对隔水管表面裂纹的ACFM仿真模型,提取裂纹特征信号并分析U形载流磁心激励区域和裂纹区磁场影响范围,为阵列探头设计提供理论支持,在此基础上利用巨磁电阻(Giant magneto resistance,GMR)传感器设计基于ACFM的隔水管表面裂纹链式阵列探头检测系统,并开展隔水管裂纹检测试验。仿真和试验结果表明:单个U形磁心的激励区域为+/-40 mm,阵列激励磁心的设计间距应不大于80 mm;裂纹上方畸变磁场影响区域为+/-5 mm,传感器排布间距应不大于10 mm;利用GMR传感器设计的链式阵列ACFM探头可快速大面积定量、定位检测隔水管表面裂纹。
[Abstract]:Riser is the key equipment of offshore drilling. Because of the complex alternating stress and corrosion environment, the riser is easy to produce stress-corrosion cracking, aiming at the characteristics of stress corrosion cracking in offshore drilling riser. A chain array detector is proposed based on AC electromagnetic field testing (AC electromagnetic field testing) and alternating current field measurement (ACFM). The ACFM simulation model for surface crack of riser is established to extract the characteristic signal of the crack and analyze the excitation region of U-shaped current carrying core and the magnetic field of crack zone to provide theoretical support for the design of array probe. On this basis, Giant magneto resistance is used. GMR-based sensor is used to design a chain array probe detection system for surface crack of riser based on ACFM. The simulation and test results show that the excitation region of a single U-shaped core is between -40 mm and the design spacing of the array excitation core should not be greater than 80 mm. The area affected by the distortion magnetic field above the crack is -5mm, and the arrangement distance of the sensor should not be more than 10mm. The chain array ACFM probe designed by GMR sensor can detect the surface crack of riser quickly and quantitatively.
【作者单位】: 中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心;中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司;海洋石油工程股份有限公司;
【基金】:国家自然科学基金(51574276) 中央高校基本科研业务费专项资金(15CX05024A) 山东省自然科学基金英才基金(ZR2015EM009) 国家重点研发计划(2016YFC0802300,2016YFC0303800)资助项目
【分类号】:TE951
【正文快照】: 0前言* 交流电磁场检测(Alternating current field measurement,ACFM)技术利用激励探头在金属结构 物表面形成局部均匀电流场,当电流经过缺陷附近时会发生偏转,偏转电流引起空间磁场扰动,其中X方向的磁通密度Bx在裂纹中心出现一个波谷,Z方向的磁通密度Bz在裂纹两端出现相反
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,本文编号:1451398
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