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1、第24卷第6期2011年11月機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與剴新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProduct8Vol。24，No。6Nov．，2011文章編號(hào)：1002—6673(20r1)0611l塒基于三維漏磁測(cè)量的腐蝕檢測(cè)探頭設(shè)計(jì)曹熙，劉紅旗，胡鐵華，吳哲(機(jī)械科學(xué)研究總院，北京100044)摘要：在傳統(tǒng)一維漏磁檢測(cè)的基礎(chǔ)上，為了獲取更多特征信息以提高漏磁檢測(cè)對(duì)缺陷的識(shí)別能力，提出了三維漏磁檢測(cè)新方法。較傳統(tǒng)一維檢測(cè)，三維漏磁檢測(cè)對(duì)信號(hào)采集系統(tǒng)有著更高的要求
2、，本文適時(shí)提出了一種適應(yīng)三維漏磁檢測(cè)的磁場(chǎng)測(cè)量探頭的設(shè)計(jì)方案，并已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)得到應(yīng)用。關(guān)鍵詞：管道；三維；漏磁；檢測(cè)；低功耗中圖分類號(hào)：TP274文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：lO．3969／j．issn．1002—6673．2011．06．045DesignofaMetal-lossDetectionProbeBasedon3DMFLMeasurementCA0Xi，LIUHong-Qi，HUTie-Hua，形UZhe(ChinaAcademyofMachineryScienceandTechnology，B
3、eijing100044，China)Abstract：Foracquiringmorefeatureinformationtocontributetotheidentificationofdefects，themethodof3DMFLmeasurementhasbeenproposed．ComparingwiththetraditionalOne—dimemionaldetection，Three—dimensionaldetectionhashigherrequirementsforthesi刪Ac
4、quisitionSystem．ThispaperproposesadesignplanforthemagneticfieldprobeadaptedtoThree—dimensionalMFLdetection．Theprobeabovehasbeenappliedintheexperimentalfield．Keywords：pipeline；three—dimension；MFL；detection；lowpowerconsumption0引言近年來(lái)，中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于原油天然氣需求攀升
5、。伴之而來(lái)的是油氣運(yùn)輸需求的增加，而管道運(yùn)輸是石油天然氣的主要運(yùn)輸方式【ll。油氣管道長(zhǎng)期服役后，會(huì)因外部干擾、腐蝕、管材和施工質(zhì)量等原因發(fā)生失效事故翻，安全隱患極大。隱患的早期排查主要依靠管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)，在眾多管道內(nèi)檢測(cè)技術(shù)中，漏磁檢測(cè)(MFL)技術(shù)最為成熟，穩(wěn)定性最高，應(yīng)用最廣泛131。漏磁檢測(cè)的基本原理是利用外加磁場(chǎng)使管道材料磁化．當(dāng)材料有缺陷時(shí)導(dǎo)磁率將發(fā)生變化，導(dǎo)致磁力線彎曲畸變，并有一部分磁力線泄漏出材料表面。通過(guò)檢測(cè)該泄漏磁場(chǎng)就能有效地識(shí)別出缺陷的形狀和深度14】。目前，國(guó)內(nèi)采用的油氣管道漏磁
6、檢測(cè)器主要是基于一個(gè)維度方向上漏磁場(chǎng)的檢測(cè)嘲．利用主磁場(chǎng)方向的漏磁通來(lái)確定缺陷情況。雖然能基本定性找出缺陷，但是卻忽略了另外兩方向漏磁場(chǎng)分量．而此分量信號(hào)能量比較集中，攜帶了大量缺陷信息，對(duì)于我們更精確的確定缺收稿日期：2011-09—28基金項(xiàng)目：科技部科研院所技術(shù)開發(fā)專項(xiàng)項(xiàng)目(2209004siJ)作者簡(jiǎn)介：曾熙(1987一)，男，在讀研究生。主要研究方向：無(wú)損檢測(cè)；劉紅旗。男，博士，研究員、博士生導(dǎo)師。陷的形狀和位置有著重要作用。1三維探測(cè)新方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)漏磁檢測(cè)原理如圖1所示。漏磁場(chǎng)作為空間中連續(xù)
7、分布的一種向量場(chǎng)，可以用磁偶極子模型來(lái)推演Iq．該模型認(rèn)為缺陷的漏磁場(chǎng)由極性相反的偶極子產(chǎn)生。鐵芯以二維的矩形槽為圈1管道漏磁檢測(cè)示意圖例，兩個(gè)磁偶極子位于缺陷兩側(cè)，磁荷密度分別為+Q和一Q，由此可得空間中任一點(diǎn)M(x，y)處產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)為：B=BJ+BF衛(wèi)rl+—乓r2(1)4百r1上orI4仃p吣r2式中：‰一真空中磁導(dǎo)率。由式(1)可知，B為空間中的一個(gè)矢量．通常把其正交分解到x—Y—Z方向來(lái)進(jìn)行分析。對(duì)于管道軸向磁化模式，漏磁場(chǎng)Bx是平行予試件表面。與外加磁場(chǎng)方向平行的分量，為主磁場(chǎng)分量；漏磁場(chǎng)B
8、y是平行于試件表面并與外加磁場(chǎng)方向垂直的分量，為副磁場(chǎng)分量；漏磁場(chǎng)Bz是一Q+Q圖2偶極子模型示意圖11l·測(cè)試與控制·垂直于試件表面并與外加磁場(chǎng)方向垂直的分量。場(chǎng)分量。如圖3所示。圈3三維漏磁場(chǎng)示意圖2三維漏磁檢測(cè)探頭的設(shè)計(jì)與分析為副磁目前，我國(guó)應(yīng)用的油氣管道腐蝕檢測(cè)器主要是基于一個(gè)維度方向上漏磁場(chǎng)的檢測(cè)，受電池容量限制，沿管道圓周最多布置500個(gè)傳感器，傳感器間距5—10mm，對(duì)于缺陷形狀和深度檢測(cè)精度還存在不足。特別是對(duì)
