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油管漏磁检测三维有限元仿真及结构优化

胡恒  
【摘要】:油管是石油工业中常用的一种重要设备,是原油从地下底层到地面的运输通道。在采油作业中,油管的损伤将会给国家带来巨大的经济损失,所以对油管进行缺陷的无损检测,在出现漏油事故前及时的对油管缺陷进行辨识具有重要的意义。油管缺陷无损检测的方法有很多,漏磁检测法是众多检测方法中最为常用的一种,以麦克斯韦电磁学理论为基础,一般适用于高导磁材料。 本论文首先阐述了国内外无损检测的现状,详细研究了油管漏磁检测法的原理,探讨了缺陷处分界面上磁力线路径的数学公式。通过对油管漏磁检测技术现状的分析,指出漏磁法和有限元分析软件相结合是未来漏磁检测技术的一个发展方向。 随后,对油管上常见的缺陷进行了分类,分为坑状、横纹、纵纹、通孔、片状五大类型,应用有限元软件对所有的缺陷类型进行仿真,得到了漏磁场的仿真数据。针对得到的漏磁场仿真数据,对比五种缺陷的类型进行了整理和研究,提取出每种缺陷类型下的特征节点的数值。根据特征节点的数值应用MATLAB软件进行拟合与建模,得到了漏磁场的空间三维模型、漏磁场径向分量的三维模型、漏磁场周向分量的三维模型。根据模型结合仿真数据进行分析,得到了不同的缺陷类型和尺寸对漏磁场的影响。 最后,根据不同缺陷类型对空间漏磁场的影响规律,对原有的一套油管探伤设备进行了改进并应用有限元软件完成了设备内部漏磁场的仿真,为设备的优化和制造提供数据参考资料。


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