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《燕山大学》 2017年
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管道远场涡流检测实用技术仿真与试验研究

李大伟  
【摘要】:作为一种预防性的检测手段,远场涡流技术在管道安全评定中应用的潜力巨大。本文以电磁场理论为基础,以ANSYS、Ansoft Maxwell及实验仪器设备为工具,单层和双层压力管道为研究对象,围绕管道电磁分布进行仿真分析和试验研究,探索管道涡流信号的特征和规律,对缺陷进行量化分析,着手解决工程应用存在的问题以提高缺陷检出率,为缺陷特征信号的提取及探头设计提供数值依据。基于ANSYS软件,在无缺陷的二维模型中,应用控制变量法研究了检测信号各个影响因素的作用,揭示了检测信号变化的特征和规律。在此基础上,对不同位置、不同数量的缺陷以及整管腐蚀减薄的信号特征进行了定性分析。针对不同尺寸缺陷进行仿真,探讨了缺陷尺寸与检测信号及缺陷响应灵敏度之间的量化关系。通过数据拟合得出:检测信号特征量与缺陷深度近似满足指数关系,与缺陷宽度接近对数关系;缺陷响应灵敏度随缺陷深度变化近似按指数形式变化,随缺陷宽度变化近似按反比例函数形式变化。在双层管道的仿真分析中也得到了类似的结论,并且发现磁场信号对内外管不同位置缺陷的响应存在差异,探索了双层管道同时探伤的可行性。此外,分别在单层和双层管道中提出了探头优化方案,并分析了屏蔽盘结构对检测信号的影响。针对工程应用中存在的问题,研制了新型探头和辅助装置。利用Ansoft Maxwell建立三维场-路耦合模型并进行瞬态分析,从理论上证明了新型远场涡流探头对局部缺陷的环向定位能力。提出了将点探头与环形探头优势互补的点环式涡流探头设计方案。探伤测试中,两种探头对局部缺陷均能准确定位。研制了通过双电机联动实现探头轴向移动和周向转动以提高检测稳定性的辅助检测装置,研制了用于长管道探伤时输送探头用的机械式探头拔推装置。上述装置在测试环节表现出良好的性能,验证了其在工程实际中应用的可行性。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TH49;TG115.28

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