管道裂纹漏磁场的有限元分析与试验研究

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目前,世界管道总长度已超过了世界铁路总里程,成为能源运输的主要方式。在全球已铺设完成的240多万公里油气管道中,有近50%已趋于老化,因裂纹引发的恶性安全事故时有发生,及时、准确地对管道裂纹进行高效检测,己引起人们广泛的关注,所以对油气管道裂纹进行快速、高效检测非常必要,这也一直是无损检测界关注的焦点。 漏磁检测因其具有在线检测能力强、自动化程度高、满足管道运行中连续、快速和在线检测的要求等特点,所以在管道无损检测中得到了广泛的应用。由于裂纹的漏磁检测结果受多种因素的影响,给管道裂纹的准确检测和评价增加了很大难度,研究这些因素对裂纹漏磁检测的影响就显的尤为重要。 本文在电磁场有限元理论分析的基础上,首先利用ANSYs分析了管道裂纹漏磁场信号的特点,并研究了裂纹的形状参数(长度、宽度、深度)、传感器探头提离值及两平行裂纹间距对裂纹漏磁场信号幅值的影响。结果表明,裂纹漏磁场的幅值随着裂纹的深度、宽度、长度的增加而增加,随着传感器提离值的增加而减小;当两平行裂纹间距大于5mm时,每条裂纹漏磁场信号的幅值基本保持不变。其次,针对水冷壁管的结构特点,研究了内螺纹及壁厚对裂纹漏磁场信号的影响。当有内螺纹存在时,漏磁场呈周期性变化,其中峰值代表螺纹根,波谷代表螺纹牙,在裂纹处则有信号的突变。当内螺纹齿高与壁厚之比小于15%时,内螺纹对水冷壁管的裂纹漏磁场信号几乎没有影响。最后,建立了应力一磁耦合场的有限元分析模型,确定了祸合场的计算步骤,通过对管道加载不同的应力,得到了应力对裂纹漏磁场信号幅值的影响曲线,结果表明裂纹漏磁场信号的幅值随着应力的增加而减小,并用试验进行了验证。
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