【摘要】：油管是油、氣、水井生產必不可少的常用材料,工作在具有腐蝕性介質的井下。在活塞效應、鼓脹效應、溫度效應和螺旋彎曲的作用下,油管柱承受復雜載荷,造成油管失效,出現油管斷、脫、漏、卡等問題。油管的主要失效形式按照缺陷延伸方向分為橫向缺陷和縱向缺陷。缺陷切割磁力線的角度越接近正交,其漏磁場強度越大,缺陷檢測效果也最好。因此,要想對油管缺陷進行全面檢測,必須進行橫向(周向)及縱向(軸向)兩個方向的磁化。本文以工程φ73油管為檢測對象,設計了一種電磁與永磁組合式的油管缺陷磁化檢測裝置。首先,選擇無損檢測技術中的漏磁檢測技術作為油管缺陷檢測方式,以電磁場基本定理和麥克斯韋方程組為基礎,建立了解析法下的有限元模型和數值法下的有限元模型。并對磁化技術和測量元件的選擇進行了研究。其次,采用直流線圈磁化方式對油管進行縱向磁化,通過線圈磁化理論計算,對線圈參數進行了設計及選型;采用永磁磁化方式對油管進行橫向磁化,通過磁路設計初步確定了永磁磁化裝置的材料及結構尺寸。利用Anosoft軟件對磁化過程進行有限元分析,油管滿足缺陷檢測磁化要求,驗證了缺陷磁化裝置理論計算的正確性。再次,對油管橫縱向缺陷漏磁檢測進行了仿真分析。包括探頭提離值和缺陷幾何尺寸對缺陷信號的影響研究。針對油管檢測為動態(tài)檢測過程,利用Ansoft對油管橫向缺陷和縱向缺陷進行動態(tài)仿真分析,根據仿真結果對油管缺陷檢測的直線速度和轉速進行了選擇。最后,進行了油管橫縱向缺陷檢測實驗,制定了實驗方案,包括缺陷磁化裝置部分,缺陷檢測探頭部分,缺陷信號采集與存儲部分的設計。采用數銑的方式加工了不同缺陷尺寸的人工缺陷。并對缺陷進行了檢測實驗。實驗結果與仿真結果基本相同,驗證了仿真分析的正確性和磁化檢測裝置的可行性。
【圖文】：

針對超聲檢測的耦合問題，人們提出了水柱耦合、輪耦合和電磁超聲等方法。以輪逡逑耦合為例，輪耦合是指輪子中充裝如類似水，油等物質，利用輪中水，油等液體實現從逡逑傳感器到被檢測對象的超聲耦合，如圖１－２所示，輪子里面的填充液體與輪緣一起作為逡逑超聲耦合劑。隨著輪胎的運動，輪胎中耦合劑通過從動的方式帶著輪中的超聲傳感探頭逡逑運動。超聲輪耦合技術的優(yōu)點是在油氣管道中可以直接運用，但其缺點是探頭尺寸大，逡逑因此在超聲探頭輪中可以安裝的探頭數量少，對缺陷的檢測分辨率不夠高，而且探頭在逡逑多次檢測中容易發(fā)生磨損破壞，嚴重時還會造成輪中耦合劑泄漏，導致檢測探頭失效。逡逑因此，超聲波檢測的技術性能還有待在實際的缺陷檢測應用中驗證和考察。綜上對超聲逡逑波檢測的調研與分析，針對本文所檢測的井下０７３油管，不能解決其檢測中耦合劑的問逡逑題，因此超聲檢測方法不適用。逡逑填充液輪胎逡逑ＩＳ波傳輪緣逡逑＇邐１軸雙輪的傳感器ｉ置逡逑管壁（沿圓周截面）逡逑圖１－２超聲波耦合原理圖逡逑１．２．２渦流檢測法逡逑當導體靠近交變的磁場或者導體作切割磁力線運動時

渦流檢測廣泛應用于各種金屬，非金屬導電材料及其制量控制環(huán)節(jié)。由于渦流是電磁感應產生的，因此進行渦測工件接觸在一起，不需要耦合劑，檢測過程也不影響同其他無損檢測方法相比較，，渦流檢測主要特點有：對靈敏度高；應用范圍廣，對影響感應渦流特性的各種物條件下可以反應有關裂紋深度信息；可在高溫、零件內測方法不適用的場合實施檢測。雖然渦流檢測有以上一形狀稍復雜的機械零件進行全面檢測時，渦流檢測效率渦流檢測通常也很難區(qū)分缺陷的種類和形狀。綜上對渦所檢測的井下０７３油管，渦流檢測不能定性的區(qū)分油管較低，因此渦流檢測方法也不適用。逡逑法逡逑以及大型儲罐缺陷檢測中，漏磁檢測技術憑借其檢測效據了一席之地。作為無損檢測技術之一的漏磁檢測技術聚集顯示鐵磁性材料及其工件表面近表面缺陷的無損檢
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TE931.2;TG115.28

【參考文獻】

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本文編號：2688715