石油和天然气等能源需求量的增长及结构的调整,使我国油气长输管线的建设量与日俱增。管道在焊接的过程中难免会出现焊缝缺陷,其中危险性最高,最容易威胁管道运行安全的缺陷类型是焊缝裂纹缺陷。由于长输油气管道在运输的过程中内部压力高,运输的介质通常具有可燃性和易爆性,管道在运行的过程中极易引发裂纹处的爆裂或撕裂,更严重还会导致爆炸,造成人员伤亡,因此必须对管道焊缝进行检测来确保油气管道可以安全使用。金属磁记忆检测技术可以有效地实现应力检测,凭借着支持非接触测量、检测效率高、无需励磁结构等特点受到了广泛的发展及应用,在降低石油天然气管道检测成本和提高管道检测灵活性等方面具有重要的意义。磁记忆检测技术对应力的变化极为敏感,可以通过检测异常的应力集中来判断管道焊缝处的应力损伤或微小裂纹,在长输油气管道焊缝检测领域具有良好的应用潜力。本文首先基于J-A理论建立了管道磁力学数值模型,计算了应力与磁化强度的对应关系,然后通过有限元法计算了管道焊缝和焊缝裂纹处的残余应力大小,并建立了三维管道焊缝和焊缝裂纹磁学模型,分析了焊缝的厚度和宽度对磁记忆信号的影响;分析了裂纹的宽度、深度及位置对磁记忆信号的影响;分析了裂纹的产生对焊缝磁记忆信号的影响;分析了管道内压对焊缝磁记忆信号的影响。然后进行系统的研究验证了有限元计算的正确性。研究结果表明:焊缝裂纹处磁记忆信号是由焊缝信号和裂纹信号叠加而形成的,磁记忆信号的轴向分量存在一个峰值,径向分量具有两个正弦波动的信号特征,裂纹的产生导致了内侧的信号特征,通过对比焊缝和焊缝裂纹的磁记忆信号特征,可以明确识别焊缝处是否存在裂纹;焊缝的厚度和宽度对焊缝磁记忆信号具有一定的影响,磁记忆信号特征值随着焊缝宽度和厚度的增加而增加;焊缝处裂纹的宽度、深度及位置对焊缝裂纹磁记忆信号具有一定的影响,磁记忆信号特征值随裂纹宽度和深度的增加而增加,和裂纹在焊缝处的位置具有一一对应的关系;焊缝处裂纹的产生不会影响焊缝磁记忆信号的大小;焊缝和裂纹磁记忆信号的特征值都随着管道内压的增加而增加,裂纹对内压的敏感程度要高于焊缝。