永磁励磁的漏磁管道缺陷内检测关键技术研究

发布时间：2017-08-12 20:31

  本文关键词：永磁励磁的漏磁管道缺陷内检测关键技术研究

  更多相关文章： 磁路计算 特殊部件 信号特征 裂纹角度 管道漏磁场

【摘要】：随着我国经济发展,油气管道应用量不断加大,埋地管道长度的增加造成运行过程中会出现较多机械划伤、变形、腐蚀的影响,则需要及时对管道查勘方式进行改善,提高检测精度与效率,输油输气管道缺陷检测方法中漏磁检测法是比较有效且广泛应用的方法。在漏磁检测中,磁路计算问题、磁化方向与裂纹缺陷夹角大小对检测结果的影响问题、管道特殊部件及缺陷信号特征分析判定以及磁化装置优化等问题,解决这些问题对漏磁检测过程及结果分析具有重要意义。本文针对管道漏磁内检测几种关键问题,研究了漏磁检测技术及对磁路计算问题进行初步的研究。以麦克斯韦方程作为磁路计算的基础、磁性材料的选择、磁路中磁体工作点的确定与选择以及最终磁路近似计算,从整体上对磁路计算问题有了轮廓性的描述;通过永磁轴向励磁激励下的管道外壁不同取向裂纹检测结构的有限元仿真以及以10mm厚钢板为实验对象的不同角度裂纹检测的实验系统。对比钢板上不同取向裂纹的实验数据,得出霍尔传感器与钢板表面相距1mm的提离距离时,随着裂纹取向与磁化方向夹角的变小,检测到裂纹漏磁信号的幅值也成相应减小,当呈垂直状态时检测到漏磁场场强最大,当磁化方向与裂纹夹角在90°~30°时信号是可检的,夹角小于30°时检测不到有效的漏磁信号;利用Comsol仿真对磁路中有无钢刷、磁轭材料和磁轭厚度的不同对检测效果的影响;最后针对油气管道特殊部件的结构特点,分析了管道磁化后产生的漏磁场特征,基于管道漏磁内检测原理及麦克斯韦方程组,采用Comsol有限元仿真软件对管道特殊部件和缺陷进行仿真。研究了以漏磁信号轴向分量Bx的通道数目、Bx正负峰值出现的先后顺序、Bx幅值以及曲线轴向长度作为分析判别管道特殊部件与缺陷的依据,对管道特殊部件(以补板为例)上存在缺陷漏磁信号Bx分量进行特征分析得出缺陷信号Bx在补板信号Bx内侧且极性相反时视为补板缺陷,该实验结果表明管道特殊部件漏磁信号分析方法具有可行性。
【关键词】：磁路计算 特殊部件 信号特征 裂纹角度 管道漏磁场
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE973.6
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的背景和意义10-12
• 1.2 国内外漏磁检测技术现状12-16
• 1.2.1 国外现状12-14
• 1.2.2 国内现状14-16
• 1.3 课题研究的主要内容及论文的章节安排16-18
• 1.3.1 课题研究的主要内容16-17
• 1.3.2 论文的章节安排17-18
• 第2章 漏磁检测理论研究18-30
• 2.1 磁介质的介绍18-22
• 2.2 磁感线的折射原理22-24
• 2.3 管道漏磁检测原理24-25
• 2.4 漏磁场的理论计算25-29
• 2.4.1 缺陷漏磁场的磁荷理论模型25-26
• 2.4.2 缺陷漏磁场的有限元模型26-28
• 2.4.3 磁化方式28-29
• 2.5 缺陷漏磁场与某些因素之间的关系29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 永磁励磁管道漏磁检测关键技术研究30-43
• 3.1 永磁励磁管道漏磁检测关键问题分析30-32
• 3.1.1 管道裂纹与磁化方向存在夹角30
• 3.1.2 管道特殊部件缺陷漏磁检测原理及模型30-32
• 3.1.3 漏磁检测磁化装置优化问题32
• 3.2.永磁磁路计算问题研究32-41
• 3.3 永磁励磁管道缺陷漏磁检测装置41
• 3.4 永磁励磁管道缺陷的漏磁检测流程41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 有限元仿真分析与实验结果研究43-79
• 4.1 有限元法的介绍43-44
• 4.2 基于有限元的漏磁场数学模型44-45
• 4.3 关于Comsol软件仿真的研究45-47
• 4.3.1 Comsol软件介绍45-46
• 4.3.2 Comsol软件操作流程46-47
• 4.4 永磁励磁管道特殊部件和缺陷仿真47-54
• 4.4.1 永磁励磁管道特殊部件及缺陷模型的建立47-49
• 4.4.2 模型材料的赋予49-52
• 4.4.3 物理场的定义52-53
• 4.4.4 网络划分53-54
• 4.4.5 进行求解计算54
• 4.5 裂纹角度问题结果后处理及分析54-60
• 4.5.1 管道外不同角度裂纹模型54-55
• 4.5.2 管道外不同角度裂纹仿真图55-57
• 4.5.3 管道外不同裂纹角度对其漏磁信号的影响57-58
• 4.5.4 实验装置58
• 4.5.5 结果分析58-60
• 4.6 磁化器结构参数对管道磁饱和程度的影响60-63
• 4.7 管道特殊部件缺陷的仿真与实验结果分析63-78
• 4.7.1 特殊部件及缺陷模型63-64
• 4.7.2 管道特殊部件及缺陷仿真图64-67
• 4.7.3 管道特殊部件及缺陷漏磁信号的轴向分量对比分析67-74
• 4.7.4 实验装置74-75
• 4.7.5 实验结果分析75-78
• 4.8 本章小结78-79
• 第5章 结论79-80
• 参考文献80-83
• 在学研究成果83-84
• 致谢84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马树锋;;埋地管道的腐蚀与防护[J];全面腐蚀控制;2014年09期

2 付跃文;喻星星;;油套管腐蚀脉冲涡流检测中探头类型的影响[J];仪器仪表学报;2014年01期

3 陈宜生;杨晓龙;;对麦克斯韦方程组的理解[J];物理通报;2011年10期

4 王富祥;冯庆善;张海亮;宋汉成;陈健;;基于三轴漏磁内检测技术的管道特征识别[J];无损检测;2011年01期

5 杨理践;崔益铭;高松巍;孔丽新;;管道漏磁内检测装置的磁路优化设计[J];沈阳工业大学学报;2010年03期

6 王韫江;王晓锋;丁克勤;;管道腐蚀检测中新型脉冲漏磁传感器的设计与实验验证[J];传感技术学报;2009年10期

7 徐江;武新军;康宜华;;国外油管在线无损检测技术的研究与应用现状[J];石油机械;2006年05期

8 林俊明;;漏磁检测技术及发展现状研究[J];无损探伤;2006年01期

9 杨理践;管道漏磁在线检测技术[J];沈阳工业大学学报;2005年05期

10 杨理践,邢燕好,高松巍;高精度管道漏磁在线检测系统的研究[J];无损探伤;2005年01期

，

本文编号：663516