电磁组合式油管缺陷漏磁检测技术研究

发布时间：2020-05-30 20:59

【摘要】：油管是油、气、水井生产必不可少的常用材料,工作在具有腐蚀性介质的井下。在活塞效应、鼓胀效应、温度效应和螺旋弯曲的作用下,油管柱承受复杂载荷,造成油管失效,出现油管断、脱、漏、卡等问题。油管的主要失效形式按照缺陷延伸方向分为横向缺陷和纵向缺陷。缺陷切割磁力线的角度越接近正交,其漏磁场强度越大,缺陷检测效果也最好。因此,要想对油管缺陷进行全面检测,必须进行横向(周向)及纵向(轴向)两个方向的磁化。本文以工程φ73油管为检测对象,设计了一种电磁与永磁组合式的油管缺陷磁化检测装置。首先,选择无损检测技术中的漏磁检测技术作为油管缺陷检测方式,以电磁场基本定理和麦克斯韦方程组为基础,建立了解析法下的有限元模型和数值法下的有限元模型。并对磁化技术和测量元件的选择进行了研究。其次,采用直流线圈磁化方式对油管进行纵向磁化,通过线圈磁化理论计算,对线圈参数进行了设计及选型;采用永磁磁化方式对油管进行横向磁化,通过磁路设计初步确定了永磁磁化装置的材料及结构尺寸。利用Anosoft软件对磁化过程进行有限元分析,油管满足缺陷检测磁化要求,验证了缺陷磁化装置理论计算的正确性。再次,对油管横纵向缺陷漏磁检测进行了仿真分析。包括探头提离值和缺陷几何尺寸对缺陷信号的影响研究。针对油管检测为动态检测过程,利用Ansoft对油管横向缺陷和纵向缺陷进行动态仿真分析,根据仿真结果对油管缺陷检测的直线速度和转速进行了选择。最后,进行了油管横纵向缺陷检测实验,制定了实验方案,包括缺陷磁化装置部分,缺陷检测探头部分,缺陷信号采集与存储部分的设计。采用数铣的方式加工了不同缺陷尺寸的人工缺陷。并对缺陷进行了检测实验。实验结果与仿真结果基本相同,验证了仿真分析的正确性和磁化检测装置的可行性。
【图文】：

原理图,超声波,原理图

针对超声检测的耦合问题，人们提出了水柱耦合、轮耦合和电磁超声等方法。以轮逡逑耦合为例，轮耦合是指轮子中充装如类似水，油等物质，利用轮中水，油等液体实现从逡逑传感器到被检测对象的超声耦合，如图１－２所示，轮子里面的填充液体与轮缘一起作为逡逑超声耦合剂。随着轮胎的运动，轮胎中耦合剂通过从动的方式带着轮中的超声传感探头逡逑运动。超声轮耦合技术的优点是在油气管道中可以直接运用，但其缺点是探头尺寸大，逡逑因此在超声探头轮中可以安装的探头数量少，对缺陷的检测分辨率不够高，而且探头在逡逑多次检测中容易发生磨损破坏，严重时还会造成轮中耦合剂泄漏，导致检测探头失效。逡逑因此，超声波检测的技术性能还有待在实际的缺陷检测应用中验证和考察。综上对超声逡逑波检测的调研与分析，针对本文所检测的井下０７３油管，不能解决其检测中耦合剂的问逡逑题，因此超声检测方法不适用。逡逑填充液轮胎逡逑ＩＳ波传轮缘逡逑＇逦１轴双轮的传感器ｉ置逡逑管壁（沿圆周截面）逡逑图１－２超声波耦合原理图逡逑１．２．２涡流检测法逡逑当导体靠近交变的磁场或者导体作切割磁力线运动时

原理图,涡流检测,原理图

涡流检测广泛应用于各种金属，非金属导电材料及其制量控制环节。由于涡流是电磁感应产生的，因此进行涡测工件接触在一起，不需要耦合剂，检测过程也不影响同其他无损检测方法相比较，，涡流检测主要特点有：对灵敏度高；应用范围广，对影响感应涡流特性的各种物条件下可以反应有关裂纹深度信息；可在高温、零件内测方法不适用的场合实施检测。虽然涡流检测有以上一形状稍复杂的机械零件进行全面检测时，涡流检测效率涡流检测通常也很难区分缺陷的种类和形状。综上对涡所检测的井下０７３油管，涡流检测不能定性的区分油管较低，因此涡流检测方法也不适用。逡逑法逡逑以及大型储罐缺陷检测中，漏磁检测技术凭借其检测效据了一席之地。作为无损检测技术之一的漏磁检测技术聚集显示铁磁性材料及其工件表面近表面缺陷的无损检
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE931.2;TG115.28

【参考文献】