缺陷深度对X70管线钢压磁信号的影响规律研究

作     者：金鹏飞 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：包胜

授予年度：2020年

学科分类：080706[工学-化工过程机械] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：压磁信号 漏磁 力磁耦合效应 缺陷深度 

摘      要：海洋管道是海洋油气输运的生命线,在油气资源开发中占据重要地位。海洋管道长期受海水、输送介质等的腐蚀作用,在管壁上易形成各类腐蚀坑。腐蚀坑的存在会导致油气泄露,严重时可使管道失效,造成巨大的经济损失。因此,定期检测海洋管道的腐蚀坑的数量、大小,对于评估管道剩余寿命和及时修补具有重要的工程意义。传统的无损检测方法如超声波检测、X射线检测等由于成本高、耗时长等原因,在海洋管道腐蚀缺陷检测中存在一定的局限性,而基于压磁效应的磁信号检测技术通过检测腐蚀缺陷处的畸变磁场信号,能有效识别缺陷。国内外学者对于缺陷长度和宽度变化引起的磁场畸变开展了大量研究,发现切向磁场峰值、法向磁场梯度等磁场参数与缺陷的形状参数存在密切联系。然而,目前关于缺陷深度对磁信号的影响规律研究较少,且主要以数值模拟为主,缺乏相关的实验验证。本文通过实验和数值模拟相结合的方式,探究缺陷深度对磁信号的影响规律,证明使用压磁磁场定量识别铁磁性钢缺陷深度具有潜在可能性,以期进一步推动该技术在工程领域的应用。本文的主要研究内容如下:(1)静载拉伸荷载作用下X70试件周围的空间磁场分布研究。通过拉伸试验机对X70标准拉伸试件施加循环荷载,同时采用2个磁探头测量试件上下端、中部正反面等处的压磁磁场,分析压磁磁场的空间分布规律。此外,改变探头与试件之间的距离,研究距离变化对压磁信号的影响规律,为后续研究奠定基础。(2)静载拉伸荷载作用下X70缺陷试件表面的力磁对应关系研究。通过拉伸试验机对不同缺陷深度的X70试件逐级施加预定荷载,并采用磁探头测量每一级荷载下试件表面的压磁磁场,分析荷载与压磁磁场之间的关系,研究钢材弹性阶段与塑性阶段中试件表面的压磁磁场演变规律。使用绘图软件O RIGIN绘制磁场分布云图,同时采用有限元软件ABAQUS模拟试件表面的应力分布,通过比较试件正面和背面的磁场分布与应力分布,研究力磁之间的对应关系。(3)缺陷深度与压磁磁场特征参数的相关性分析。将实验数据和理论模型模拟的结果作比较,分析产生差异的原因,揭示缺陷深度与压磁磁场的内在联系。通过数据分析,提出磁特征参数,建立磁特征参数与缺陷深度之间的函数关系,证实通过磁信号反演缺陷深度这一技术具有可行性。