【摘要】：管道運輸是國際石油、天然氣運輸的主要方式之一。管道的安全維護是管道運營的核心問題。從近年來國際管道事故的分析來看,新建管道事故頻發(fā),常規(guī)的無損檢測技術在管道的缺陷檢測、事故預防等方面發(fā)揮了重要的作用,但只能發(fā)現已成形的宏觀體積缺陷,無法對尚未成形宏觀體積缺陷的應力集中區(qū)域實施有效的評價,從而無法避免由于應力損傷而引發(fā)的突發(fā)性事故。此外,管道在應力作用下產生塑性變形并萌生腐蝕裂紋,殘余應力或應變使裂紋尖端快速向金屬材料內部擴展,由于管道中的周向應力約為軸向應力的兩倍,軸向裂紋比周向裂縫更具有危害性。傳統(tǒng)漏磁管道內檢測技術主要采用軸向勵磁,磁力線平行于裂紋穿過,造成軸向裂紋漏檢,為管道安全運營的埋下重要隱患。磁記憶檢測技術作為無損檢測領域的新興技術,與現有應力檢測技術(如超聲、射線、矯頑力等方法)相比,支持非接觸、動態(tài)在線檢測,在長輸油氣管道應力內檢測技術領域具有很好的應用潛力,因此研究磁記憶信號對材料應力集中損傷及管道裂紋的表征、在檢測過程中的傳遞特性及其影響因素,可以為管道應力內檢測器探頭提離值的設定提供科學依據,為管道裂紋內檢測的科學性和可靠性提供理論依據,對管道應力內檢測信號的分析具有重要意義,同時推動磁記憶檢測技術在其他非接觸在線檢測領域的科學應用。本課題基于磁荷理論建立了三維磁平衡磁力學模型,描述了應力集中區(qū)磁記憶信號分布特征;定量分析了應力集中區(qū)磁記憶信號不同分量的傳遞特性,對比了不同介質對磁記憶信號傳播規(guī)律的影響。此外,建立管道裂紋磁記憶信號數值模型,計算了不同尺寸、不同取向的裂紋對磁記憶信號特征及磁記憶檢測信號傳遞規(guī)律的影響;并進行了系統(tǒng)的實驗研究。研究結果表明:磁記憶信號隨傳播距離呈一階指數關系下降。傳播過程中,力磁一一對應特性穩(wěn)定,切向信號衰減快,法向信號較穩(wěn)定,適于定位應力集中區(qū)。與非鐵磁介質相比,鐵磁介質中的磁記憶信號衰減更快。在裂紋尖端,裂紋磁記憶磁信號軸向分量具有一組波峰波谷,徑向分量具有極值。兩個分量的波幅隨裂紋深度與長度增加均線性增加。信號衰減同樣符合下降指數函數,裂紋深度越小信號衰減越快,最終趨于穩(wěn)定。與軸向有角度的裂紋,其不同通道磁記憶信號有等位移間距排列特點。
【圖文】：

對管道應力內檢測信號的分析具有重要意義，同時研究成果將很好地推動磁記憶檢測技術在其他非接觸在線檢測領域的科學應用。圖1.1 管道內檢測器結構示意圖Fig.1.1 Schematic diagram of pipeline internal detector structure1.2 國內外磁記憶檢測技術研究現狀1.2.1 國外研究現狀1997 年在美國的第 50 屆國際焊接會議上，俄羅斯的 Dubov 教授首先提出了金屬磁記憶檢測技術[27]。金屬磁記憶法主要用于地面和采掘油氣管道的檢測。而非接觸式管道磁檢測技術是 2002 年俄羅斯專家首次正式提出的[28,29]，主要用于在非開挖條件下探測埋地管道缺陷。M. Roskosz 對鐵磁性材料試件施加連續(xù)載荷后采用金屬磁記憶方法進行檢測，此外，還對焊接裂紋中的磁記憶信號和應力分布進行了研究，通過與射非鐵磁樹脂介質磁記憶管傳壁感器磁記憶傳感器非鐵磁樹脂介質管壁

40a 切向分量分布 b 法向分量分布圖2.5 傳遞因子f分布Fig.2.5 Distribution of transfer factor f由圖2.5可以看出，，在應力集中區(qū)磁記憶信號因子出現異常，其中，切向傳遞因子出現最大值，法向傳遞因子過零點（出現正負峰值）。根據應力損傷區(qū)的磁記憶信號數值模型分析，當應力一定時，磁荷密度一定，即因數K為常數，因此計算結果的特征與應力集中區(qū)的磁記憶信號特征一致。根據圖2.5選取磁記憶信號峰值處X和Z軸坐標，取提離值（y）范圍1-30mm（間隔1mm），計算對應的切線切向分量fx及法向分量fy，將得到的磁記憶信號峰值隨提離值變化的關系分別進行擬合
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE973.6

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本文編號：2603846