油氣集輸管道所處環(huán)境特殊,一方面管內(nèi)輸送介質(zhì)具有較強(qiáng)的腐蝕性,另一方面管外土壤、雨水等因素也會(huì)對(duì)管壁產(chǎn)生影響。管道長(zhǎng)期處于該環(huán)境下,容易發(fā)生各種腐蝕現(xiàn)象,形成穿孔、凹槽、大面積減薄等缺陷。本文針對(duì)油氣集輸管道目前面臨的腐蝕問題,運(yùn)用遠(yuǎn)場(chǎng)渦流技術(shù)開展腐蝕缺陷檢測(cè)研究,保證油氣集輸管道的安全運(yùn)行。遠(yuǎn)場(chǎng)渦流技術(shù)在管道內(nèi)進(jìn)行缺陷檢測(cè),能實(shí)現(xiàn)整個(gè)管壁的檢測(cè),環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),無需耦合劑,比漏磁檢測(cè)技術(shù)靈敏度更高。遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)探頭在管內(nèi)激發(fā)磁場(chǎng),部分磁場(chǎng)能量會(huì)兩次穿透管壁到達(dá)遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū),放置在遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)的接收線圈拾取磁場(chǎng)信號(hào)判斷管壁缺陷信息。本文在對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流技術(shù)的檢測(cè)原理和管道缺陷檢測(cè)數(shù)學(xué)模型的分析下,利用有限元仿真軟件COMSOL開展仿真實(shí)驗(yàn),并搭建遠(yuǎn)場(chǎng)渦流管道缺陷檢測(cè)系統(tǒng),開展管道人工傷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。首先,以遠(yuǎn)場(chǎng)渦流管道缺陷檢測(cè)原理和數(shù)學(xué)模型為依據(jù),并以實(shí)際的待檢測(cè)管道為對(duì)象,利用多物理場(chǎng)耦合軟件COMSOL建立有限元仿真模型。然后,對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流在管道內(nèi)的磁場(chǎng)分布、管內(nèi)磁場(chǎng)軸向和徑向分量、全周向軸對(duì)稱凹槽缺陷下的磁場(chǎng)分布、缺陷深度與磁場(chǎng)信號(hào)關(guān)系、內(nèi)外壁缺陷信號(hào)的關(guān)系等開展了仿真實(shí)驗(yàn)研究。最后,仿真出管道內(nèi)磁場(chǎng)的分布形式和磁位谷節(jié)點(diǎn),與檢測(cè)原理和數(shù)學(xué)模型相符合,證實(shí)了仿真實(shí)驗(yàn)的可行性;比較出管內(nèi)磁場(chǎng)軸向分量Bz比徑向分量Br更適合進(jìn)行缺陷檢測(cè);對(duì)磁場(chǎng)軸向分量Bz進(jìn)一步研究,找出了遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)在管道內(nèi)精確的分布形式;針對(duì)全周向軸對(duì)稱凹槽缺陷,仿真分析了缺陷附近磁力線的改變情況;研究了缺陷深度變化下的磁場(chǎng)信號(hào),兩者之間存在近似的正比關(guān)系;對(duì)同一參數(shù)缺陷分別存在于管道內(nèi)壁和管道外壁分析,兩種情況下缺陷檢測(cè)靈敏度一致;針對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流探頭長(zhǎng)度過長(zhǎng)的問題,對(duì)探頭設(shè)計(jì)作優(yōu)化仿真,在近場(chǎng)區(qū)加設(shè)磁場(chǎng)屏蔽盤,發(fā)現(xiàn)高磁導(dǎo)率材料制作的屏蔽盤比高電導(dǎo)率材料制作的屏蔽盤更能有效提前遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)。搭建遠(yuǎn)場(chǎng)渦流缺陷檢測(cè)系統(tǒng),主要包含激勵(lì)信號(hào)發(fā)生與功率放大部分、檢測(cè)探頭、信號(hào)差分放大以及相敏檢波和信號(hào)顯示部分。重點(diǎn)對(duì)檢測(cè)探頭詳細(xì)介紹:設(shè)計(jì)了三類不同形式的接收線圈,以獲得最佳的磁場(chǎng)信號(hào)接收線圈形式;接收線圈均采用雙線圈差動(dòng)形式,可以有效減弱部分噪聲信號(hào);依據(jù)仿真結(jié)果,在距離激勵(lì)線圈一定位置處設(shè)置近場(chǎng)屏蔽裝置,縮短探頭長(zhǎng)度�；诜抡鎸�(shí)驗(yàn)結(jié)果和搭建的遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)系統(tǒng),開展多組管道人工傷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。針對(duì)三類不同形式的接收線圈,進(jìn)行缺陷檢測(cè)能力對(duì)比試驗(yàn),得到了最佳的接收線圈形式。對(duì)管壁上最具代表性的三類缺陷開展被檢難易度分析實(shí)驗(yàn),結(jié)果顯示周向延伸的缺陷最容易被檢測(cè)到,軸向延伸的缺陷最難被檢測(cè)。分析缺陷深度與檢測(cè)信號(hào)的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明缺陷深度與檢測(cè)信號(hào)電壓幅值成近似指數(shù)關(guān)系,與電壓相位成近似正比關(guān)系,可實(shí)現(xiàn)缺陷深度的定量化研究。針對(duì)探頭檢測(cè)靈敏度不夠高的問題,對(duì)探頭結(jié)構(gòu)改進(jìn)并開展試驗(yàn),探頭靈敏度得到了一定地提高,但還需更深一步的分析研究。目前,國(guó)內(nèi)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流技術(shù)主要用于檢測(cè)熱交換器等細(xì)小且薄壁的管道,在油氣集輸管道中的應(yīng)用還不夠成熟。本文以管外徑和壁厚分別為108mm和5mm的鐵磁性管道為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,開展了部分遠(yuǎn)場(chǎng)渦流缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn),以期對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)渦流管道檢測(cè)方面提供一定的參考。
【學(xué)位單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TE977
【部分圖文】：

圖１－１三類不同的腐蝕形式??

圖１－２本文主要研宄思路??全文章節(jié)與研宄內(nèi)容安排如下：??

圖２－１遠(yuǎn)場(chǎng)渦流缺陷檢測(cè)原理示意圖??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2892015