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金属包覆层管道外壁损伤低频漏磁检测技术

北京工业大学学报 2018年第12期44卷 1471-1477页

作者：焦敬品常予李光海石福涛何存富吴斌北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京100124 中国特种设备检测研究院北京100013

针对带有散热铝片等包覆层结构的铁磁性管道外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术.根据包覆层管道的结构特点,研制了管内检测用低频漏磁传感器.通过数值仿真和检测实验,研究了传感器对管外壁不同深度、不同宽度缺陷的检测能力... 详细信息

针对带有散热铝片等包覆层结构的铁磁性管道外壁损伤检测问题,发展了一种低频漏磁检测技术.根据包覆层管道的结构特点,研制了管内检测用低频漏磁传感器.通过数值仿真和检测实验,研究了传感器对管外壁不同深度、不同宽度缺陷的检测能力及包覆铝管对缺陷漏磁检测的影响.结果表明:检测信号幅值和谐波畸变率均可用于缺陷尺寸的定量表征,且当包覆铝管内存在感应涡流时,管外壁缺陷引起的漏磁场强度增加,即外加包覆铝管时,缺陷检测信号增大.因此,低频漏磁传感器对实际工况中包覆层管道的外壁损伤检测具有更佳效果.

关键词：包覆层管道外壁缺陷低频漏磁传感器无损检测

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带包覆层管道脉冲涡流检测技术参数优化研究

带包覆层管道脉冲涡流检测技术参数优化研究

作者：严超操南昌航空大学

学位级别：硕士

带包覆层管道在石油、化工和电力等行业具有广泛使用，而腐蚀等原因造成的管道壁厚变薄威胁着其运行的可靠性和安全性，常规的检测技术需要去除包覆层，效率低且成本高。脉冲涡流检测带包覆层管道具有无需拆卸包覆层、不需要停机、成本... 详细信息

带包覆层管道在石油、化工和电力等行业具有广泛使用，而腐蚀等原因造成的管道壁厚变薄威胁着其运行的可靠性和安全性，常规的检测技术需要去除包覆层，效率低且成本高。脉冲涡流检测带包覆层管道具有无需拆卸包覆层、不需要停机、成本低、安全性能高及需要的人工少等优点。本论文研究应用脉冲涡流检测技术对带包覆层管道进行检测时，不同的检测参数变化对脉冲涡流检测的影响，从而优化检测参数及方法。应用ANSYS有限元分析软件建立仿真模型，分析探头管道和保护层铝皮上的磁场及不同接收位置的检测灵敏度图，根据结果得出接收传感器的合适位置，并在探头设计中予以应用。研究了不同接收传感器对检测的影响。通过分析桩号-电压剖面图和检测灵敏度，分析了不同接收线圈匝数对检测灵敏度的影响，得出合适的接收线圈匝数范围。应用TMR探头在不同包覆层厚度管道上进行脉冲涡流检测实验，并对TMR磁传感器探头放置角度对检测的影响进行了实验。最后比较线圈接收探头与TMR探头的检测性能。研究了激励电流和激励频率在不同金属保护层及不同包覆层厚度等条件下对于检测的影响，通过分析桩号-电压剖面曲线和检测灵敏度曲线图，得出优化的检测参数。最后，对论文进行总结，并提出一些建议。

关键词：脉冲涡流包覆层管道电流频率探头

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基于脉冲涡流的包覆层管道无损检测技术研究

基于脉冲涡流的包覆层管道无损检测技术研究

作者：徐博哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

管道是能源运输业的重要运输设施之一。为了达到节能保温的效果，管道外部通常会加装一层包覆层。对于包覆层下管道的检测更加复杂困难，安全问题更为突出。一旦管道出现缺陷损伤，极易发生爆炸事故，将会产生很大的安全隐患、造成生命... 详细信息

管道是能源运输业的重要运输设施之一。为了达到节能保温的效果，管道外部通常会加装一层包覆层。对于包覆层下管道的检测更加复杂困难，安全问题更为突出。一旦管道出现缺陷损伤，极易发生爆炸事故，将会产生很大的安全隐患、造成生命及财产损失。因此，定期对包覆层管道进行无损检测尤为重要。脉冲涡流检测技术采用方波信号作为激励，激励信号频谱丰富，渗透能力强，能够弥补包覆层引起的检测提离距离大的不足。本文研究用于包覆层管道的脉冲涡流检测技术，开展以下研究：　　在脉冲涡流检测原理的基础上，推导脉冲涡流趋肤深度公式，建立发射-接收(Transmit-Receive，简称T-R)式检测探头组合下的脉冲涡流解析模型。推导均匀多匝激励线圈在空间产生的磁矢位分布，进而求解T-R式检测探头在实际非理想脉冲激励下的检测电压时域表达式。利用建立的解析模型可以分析不同提离、不同厚度试件情况下检测电压变化规律。　　针对待测试件中的缺陷检测需求，建立脉冲涡流检测探头的有限元模型。采用COMSOL有限元仿真软件建立脉冲涡流检测模型，通过仿真分析脉冲涡流下降沿后的导体内涡流分布，分析不同缺陷深度、不同提离距离下脉冲涡流检测电压的变化情况，验证脉冲涡流探头应用于缺陷检测的可行性。　　优化设计脉冲涡流检测探头参数及激励信号参数。基于解析模型分析线圈内外径、高度、匝数等不同线圈参数对检测效果的影响。利用建立的有限元模型，优化激励、检测线圈参数，分析其对检测灵敏度的影响。在此基础上，分析脉冲激励信号幅值、占空比、下降时间、频率等对检测灵敏度的影响。为后续设计检测探头及激励信号各参数提供依据。　　设计脉冲涡流无损检测系统，完成脉冲涡流无损检测实验。设计基于LabVIEW的上位机软件，完成脉冲涡流检测系统设计。在不同提离条件下，对不同类型、不同深度缺陷进行检测，验证不同提离条件下脉冲涡流探头的有效性。分析缺陷类型、深度及提离效应对缺陷检测结果的影响。对不同厚度导体进行测厚检测，验证解析模型的正确性及探头测厚的可行性。对实际工业管道壁厚腐蚀减薄缺陷进行检测，证明可以采用设计的探头检测实际工业管道缺陷。

关键词：脉冲涡流无损检测包覆层管道

脉冲涡流技术对带包覆层压力管道无损检测方法研究

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脉冲涡流技术对带包覆层压力管道无损检测方法研究

作者：原鹏新疆大学

学位级别：硕士

包覆层的金属压力管道在石油、燃气、化工等行业用于传输原油、水、蒸汽、液汽态等产品,其内部通常是高温、高压、腐蚀的工作环境,易造成管道内外表面易出现结垢、裂纹、穿孔、应力腐蚀等缺陷,这些缺陷的长期存在会导致管道失效,容易引... 详细信息

包覆层的金属压力管道在石油、燃气、化工等行业用于传输原油、水、蒸汽、液汽态等产品,其内部通常是高温、高压、腐蚀的工作环境,易造成管道内外表面易出现结垢、裂纹、穿孔、应力腐蚀等缺陷,这些缺陷的长期存在会导致管道失效,容易引发安全事。为了更好的确保管道安全运行,急需一种安全、可靠的无损检测技术。脉冲涡流(pulsed eddy current,PEC)作为新兴的无损检测技术,脉冲激励源是含有丰富频率成分的方波信号,检出信号中包含更多关于试件性质信息,由于脉冲涡流检测法无需将探头和被测试件接触,也无需要耦合剂,其检测具有穿透力强、范围广、能力强、速度快等优势。所以在工业现场检测中无需剥离管道外部的包覆层,可以满足包覆层下管道在线检测需求。本学位论文采用脉冲技术对带包覆层管道不同类型缺陷和焊缝进行检测研究。通过数值模拟和实验验证实现了对于包覆层下管道缺陷和焊缝检测。首先从电磁感应理论分析出发,利用有限元软件COMSOL建立二维管道不同类型缺陷和焊缝的有限元模型,研究包覆层管道亚表面缺陷、不同宽度/深度的表面缺陷、不同宽度/高度的焊缝对脉冲涡流检出电压信号影响,仿真结果表明:随着亚表面缺陷深度增加对应的检出电压峰值在减小;随着表面缺陷宽度/深度增加检出电压峰值呈现出下降趋势;随着试件焊缝宽度/高度的增加对应的检出电压峰值在减小。其次基于脉冲涡流系统检测平台,设计出两组脉冲涡流探头用于带人工缺陷和焊缝的管道实验检测,并对检出电压信号特征值进行提取与有效处理分析,两组脉冲涡流探头实验结果和COMSOL仿真结果一致,结果表明检出电压峰值在包覆层管道的缺陷和焊缝处变化比较明显,两组脉冲涡流探头可以利用检出电压峰值实现包覆层管道缺陷和焊缝检测。最后将实验获得的检出电压信号峰值进行多项式拟合用于预估包覆层管道的缺陷和焊缝。综合表明本课题提出的脉冲涡流技术利用检出电压信号峰值可以有效地用于包覆层管道检测,对解决包覆层下管道检测具有广泛的工程应用价值。

关键词：脉冲涡流包覆层管道缺陷检测焊缝检测

带包覆层地面钢质管道损伤谐振磁场检测技术研究

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带包覆层地面钢质管道损伤谐振磁场检测技术研究

作者：党伟北京工业大学

学位级别：硕士

带包覆层地面钢质管道广泛应用于石油、化工和电力等行业,随着包覆层管道运输业的发展,首要解决的就是管道运输安全性的问题,为有效避免管道泄漏事故的发生,有必要对管道进行定期检测,然而,包覆层的存在给检测带来极大困难。针对带包覆... 详细信息

带包覆层地面钢质管道广泛应用于石油、化工和电力等行业,随着包覆层管道运输业的发展,首要解决的就是管道运输安全性的问题,为有效避免管道泄漏事故的发生,有必要对管道进行定期检测,然而,包覆层的存在给检测带来极大困难。针对带包覆层地面钢质管道的损伤检测问题,本论文提出一种新的无损检测方法谐振磁场检测技术,该检测技术具有无需停机、无需拆除包覆层、灵敏度高、可靠性强、安全性好、无接触检测等优点。本论文围绕带包覆层地面钢质管道的损伤检测问题,对谐振磁场检测技术进行了系统的研究。首先,研究了谐振磁场检测技术的基本原理和检测方法,对检测探头进行结构设计,包括探头激励装置、探头磁芯材料的选择、探头检测装置、探头阵列结构的设计等,对检测探头进行磁路分析,磁饱和计算,通过参数计算优化了探头结构,确定检测探头激励线圈的线径、匝数和实验安全电流值。其次,基于COMSOL多物理场仿真软件对存在缺陷的带包覆层钢质管道模型周围的磁场信号进行仿真分析,总结管道模型中的磁场分布规律以及检测探头沿管道方向移动时的磁场分布规律,并研究了激励电流值、激励电流频率、管道包覆层厚度、激励线圈匝数等参数对检测探头沿管道方向移动检测时的磁场分布影响规律。再次,搭建了谐振磁场检测系统实验平台,基于谐振磁场检测技术对带包覆层地面钢质管道进行实验探究,分析x轴、y轴、z轴三轴检测磁场的分布规律,并用MATLAB对所采集的数据进行数据分析和信号处理,信号处理包括滤波去噪、小波分解重构、混合信号分离等,使缺陷处磁场信号直观明显。通过实验探究管道金属保护层对检测结果的影响,采用双探头差分形式进行实验,减小谐波激励信号对缺陷信号的影响。最后,针对实验中检测探头外露和由手持检测探头进行实验容易产生实验误差的问题,设计了一种管道检测扫描器,方便于工程应用,设计内容包括内部结构体、调节结构体、滑行结构体三部分,通过参数计算确定了最终尺寸及能够检测的管径范围,列出了具体实施步骤。通过上述研究,认为提出的谐振磁场检测法及设计的检测系统能够实现针对带包覆层地面钢质管道的损伤检测,具有很好的工程应用价值和推广应用前景。

关键词：包覆层管道谐振磁场探头设计信号处理缺陷检测管道扫描器

基于EEMD的管道脉冲磁涡流检测信号噪声机理与降噪方法研究

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基于EEMD的管道脉冲磁涡流检测信号噪声机理与降噪方法研究

作者：白波中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

我国石油、石化行业发展迅速,各行各业对于油品的需求都十分的庞大。管道作为石油长途运输最可靠、最快捷、最方便的方式之一,在我国得到了很多的应用,目前油气管网遍布全国,管道的使用量逐年增加。但是,随着管道使用年限的不断增加,受... 详细信息

我国石油、石化行业发展迅速,各行各业对于油品的需求都十分的庞大。管道作为石油长途运输最可靠、最快捷、最方便的方式之一,在我国得到了很多的应用,目前油气管网遍布全国,管道的使用量逐年增加。但是,随着管道使用年限的不断增加,受自身腐蚀、应力的影响寿命和可靠度不断下降,外加周围复杂环境的变化以及人为的破坏,管道在运输的过程中容易出现裂缝、凹坑、管壁减薄等危险因素,导致管道内介质泄露,引起环境污染,造成经济损失和生命安全。为了延缓管道失效的时间,包覆层管道因此得到大量的应用,在管道外表面覆盖保温层以及铝皮给予管道较好的保护,但是也给管道缺陷检测增加了相应的难度。脉冲磁涡流检测方法与其他常规检测方法相比,有着信息丰富、非拆卸、安全性好、成本低等优点。鉴于在复杂的工况下,比如介质温度、压力、电磁干扰、环境影响等,检测到的数据通常不可以直接用于分析管道的缺陷情况,需要对现场采集到的脉冲涡流信号做相关的分析和处理,使得信号更加平稳,易于对缺陷的识别。信号降噪的方法有很多种,本文针对脉冲磁涡流信号非平稳,非线性的特点,考虑到各类算法的优缺点,提出一种基于改进EEMD与奇异值分解相结合的信号降噪方法。首先对检测信号做CEEMD分解,得到IMF分量,根据相关系数法挑选出以噪声空间为主导的IMF分量,以及信号为主导的IMF分量。对高频的IMF分量进行奇异值分解降噪处理,最后将降噪之后的IMF与以信号为主导的IMF分量进行重构,得到降噪的信号。本文先对测试信号处理,对比信噪比,均方根误差以及平滑度等三项指标进行分析,得到了良好的降噪效果;再通过对实验信号进行分析处理,得到了高信噪比和低均方根误差的脉冲磁涡流信号,证明了本文方法的可行性和优越性。

关键词：脉冲磁涡流包覆层管道降噪方法集合经验模态分解

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磁致伸缩导波检测技术实验研究

磁致伸缩导波检测技术实验研究

作者：王良云华中科技大学

学位级别：硕士

近年来,磁致伸缩导波由于具有单点激励即可实现长距离检测的优点得到了广泛而深入的研究。本学位论文结合国家863项目“斜拉索锚固区磁致伸缩导波检测关键技术的研究”和科技支撑计划项目“带保温层管道腐蚀电磁导波检测技术研究与设备... 详细信息

近年来,磁致伸缩导波由于具有单点激励即可实现长距离检测的优点得到了广泛而深入的研究。本学位论文结合国家863项目“斜拉索锚固区磁致伸缩导波检测关键技术的研究”和科技支撑计划项目“带保温层管道腐蚀电磁导波检测技术研究与设备研制”,通过实验方法研究影响磁致伸缩导波传播的各种因素以及导波在不同构件上的传播特性和缺陷检测。论文首先论述了磁致伸缩导波的基本原理,构建了磁致伸缩导波的实验系统,对导波的频散和磁致伸缩线性工作区两个关键问题进行了论述。其次,通过设计不同的磁路结构,详细研究了磁化强度与导波检测信号之间的关系,得到了管道截面积与所需磁化面积的线性曲线,为磁致伸缩导波检测传感器设计提供了依据。在此基础上,对带包覆层管道中导波的特性进行了研究,将包覆层对检测的影响归结为提离效应,得到了传感器提离高度与信号衰减幅度的曲线。实验表明,对包覆层管道检测,需提高激励功率。最后,对工程常用的缆索构件进行了实验研究。对单根钢丝、平行钢丝和钢绞线的研究表明,缺陷截面积与缺陷回波峰峰值成线性关系,为缺陷定量检测提供了依据。采用抽油杆过渡区模拟斜拉索锚固区的结构,提出针对复杂结构信号的取参考点差分方法。最后对斜拉索锚固区进行了预实验,为磁致伸缩导波检测斜拉索锚固区的工程应用提供了一定的依据。

关键词：磁致伸缩效应导波缆索包覆层管道无损检测