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钢管漏磁检测新原理及其应用

孙燕华  
【摘要】: 作为一种高效的无损检测方法,漏磁检测已被广泛应用于各种铁磁性材料的缺陷检测与评估中,特别在自动化钢管探伤上优势显著。迄今为止,漏磁检测研究已接近100年,随着探伤需求的增加,检测指标的提高,漏磁检测方法的深入研究和新原理的发现具有重要的理论意义,同时也是寻求钢管漏磁无损检测新方法的途径之一 首先,以电磁学中基本磁作用及其物理特性为切入点,结合已有漏磁检测方法及设备工作特性的梳理和分析,将缺陷漏磁场的形成机制描述为三个主要过程:磁折射、磁扩散和磁压缩,形成缺陷磁泄漏成因的新机制;通过数学推导、有限元仿真及试验对该机制展开了剖析与论证;从中得知背景磁场会消弱磁折射却会增强磁压缩,导致缺陷漏磁场的减小,为提高漏磁探伤灵敏度提供了理论依据。 进一步地,形成一种新的磁真空泄漏原理及检测方法。在清除较强的背景磁场后,待检体内磁通在缺陷处发生最大化偏转磁折射,且在无反向磁压缩的环境中顺利扩散到体外磁真空区域中,让磁敏感元件拾取到最强的漏磁信号,同时降低了由背景磁场引发的信号噪声。在采用有限元仿真及试验验证上述方法的过程中,发现了缺陷漏磁场的异变与失真现象,为漏磁场检测信号的解释找到了根源。 在上述研究基础上,以钢管高速探伤为例,提出了基于正交磁化的钢管非旋转高速正漏磁检测方法,成功应用于连续油管在线探伤中。进而,发明了基于单一轴向磁化的钢管非旋转高速漏磁检测方法,成功应用于钢带的在线探伤中。上述两套设备已在全球第三条我国第一条连续油管生产线上连续运行了一年多。 在寻找钢管内外伤区分方法的过程中,提出一种永磁扰动无损检测原理,用简单的结构、最小的代价实现了铁磁性构件表面伤的检测,进一步地发明了一种永磁扰动和漏磁检测方法相结合的钢管内外伤检测信号区分方法,解决了钢管内外伤的100%区分问题,实现了钢管内外伤损伤当量的统一评判。 最后,为了挖掘缺陷漏磁检测信号的细微特征,采用了逐步细化的多层空气层建模有限元法对缺陷漏磁场进行了细致的计算与分析,获得了检测信号特点及形成原因的准确解释,为定量漏磁检测奠定了基础。


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