管道非接触式磁记忆检测技术是一种基于金属磁记忆原理的新的管道外检测方法。该方法通过在地面上收集和分析铁磁管道在地磁场中磁化产生的自漏磁场信号,识别管道缺陷。因此,该技术能够实现管道缺陷的非开挖检测与早期诊断,不需要额外磁化、能够克服内检测器在管道中易受管道走向,尺寸等限制的缺点。但目前,该技术的研究和应用尚处于起步阶段,缺陷的判别以定性分析为主,不能通过自漏磁场定量识别管道缺陷。解决该问题的关键在于确定“管道-自漏磁场”和“缺陷-自漏磁场”之间的定量关系,即正演理论。因此,有必要开展正演理论方面的研究,从而提高该技术在应用中的准确性、可靠性和适应性。论文首先对管道非接触式磁记忆检测技术的机理进行了分析,并基于J-A模型建立了管道在地磁场中的应力磁化模型;然后基于磁偶极子理论建立了无缺陷管道和含缺陷管道自漏磁场的正演模型和方法;通过对模型求解与分析,得到了自漏磁场与管道和缺陷之间的变化规律;最后,在正演理论分析的基础上,结合现场应用,对检测设备进行了改进,对缺陷判别方法进行了完善。具体的研究内容和主要成果如下:(1)基于管线力学,磁机械效应和电磁学相关理论对非接触式磁记忆检测技术的机理进行了研究,确定了自漏磁场产生的原因和影响因素,以及缺陷自漏磁场异常变化的本质原因。此外,在机理分析基础上,基于磁机械效应理论,借助J-A模型,建立了管道在地磁场中的应力磁化模型。(2)基于应力磁化模型和磁偶极子理论,采用微元与数值积分的方法,推导建立了无缺陷管道自漏磁场正演理论模型。通过模型求解和参数分析对无缺陷管道自漏磁场的特征进行了分析,得到了无缺陷管道自漏磁场的变化规律。(3)针对含缺陷管道应力状态,铁磁材料体积及铁磁材料分布状况不连续性变化引起自漏磁场异常变化的特点,基于网格离散的思想,建立了含缺陷管道自漏磁场的正演方法。该方法首先将缺陷及其影响区的部分管道进行网格离散,然后分别求解每个网格单元的自漏磁场,最后通过矢量叠加得到整个含缺陷管道的自漏磁场。采用这种正演方法,对含金属损失缺陷和含凹陷缺陷管道的自漏磁场进行求解,从而分析得到了两类含缺陷管道自漏磁场的特征和变化规律。(4)通过现场实际检测分析,对本文所提出的正演模型和方法进行了验证,结果表明该方法能够获得管道自漏磁场的主要特征;自漏磁场梯度模量极大值的最大误差为9.6%,能够满足现场应用的要求。应用本文提出的正演方法,结合现场实际,对现有的检测方法进行了分析,指出了目前工程应用中的不足,进而改进了检测设备和检测方式,完善了缺陷判别方法,为进一步的缺陷定量与非开挖识别研究奠定了基础。