鋼板厚度對漏磁檢測效果的影響

郭義幫

摘要：考慮到油氣管道相對于外部磁場磁化到非飽和狀態時，本文主要介紹了漏磁檢測的一些相關原理和各部分的結構。相關技術人員通過利用裝置在一定程度上進行大量試驗，設計了試驗裝置的模型，在一定程度上進一步探究鋼板厚度對漏磁效果的影響。

關鍵詞：鋼板;漏磁;檢測;磁場;

引言：

由于輸送介質的腐蝕，油氣管道事故經常發生。目前，基于漏磁檢測的管道內部檢測方法在國際管道行業中得到了廣泛應用。相關技術人員通過將檢測設備送入管內，設備沿管內壁移動，實時檢測并通過后續數據處理描述管道狀態。為了滿足油氣管道可以進行高壓和水下管道作業的剛度要求，相關技術人員在填充時需要選擇一定標準的鋼管厚度。當磁化裝置的磁化能力固定時，管道厚度的增加使石油和天然氣管道變得困難。為了解決這一問題，用于檢測不同厚度的鋼板，相關技術人員需要模擬鋼管檢測情況。通過試驗，獲得漏磁信號的規律，并估算漏磁檢測裝置的實際情況，在一定程度上進一步完善漏磁效果檢測技術。

一、漏磁檢測原理

為了進行檢測，當管壁完好且管材料均勻時，永磁體磁化為待測部分。正常情況下，所有磁性電源線均組成磁路。目前來看，如果管壁上存在缺陷，穿過缺陷的部分磁電源線仍將穿過磁路，但少量磁電源線將在缺陷處變形，超出缺陷邊緣，離開管壁，泄漏到周圍空氣中。帶有磁性傳感器的檢測探頭連接到磁性軟鐵上。檢測時，探頭隨磁化裝置移動，在一定程度上進一步達到檢測目的。當探頭穿過有缺陷的自由管壁時，輸出電壓保持不變，因為漏磁通量沒有變化;當穿過缺陷管壁時，檢測到缺陷。一般的電壓變化主要是以達到故障檢測的目的，然后進一步通過分析漏磁信號可以準確地評估缺陷。

二、漏磁檢測裝置的研制

1.漏磁檢測裝置的結構

如果鋼板無限大，磁路設計合理，鋼板測得的面積仍可能達到磁飽和狀態，這為檢測漏磁所需的局部磁場成分條件提供了理論依據。對鋼板進行磁化，使其幾乎達到飽和。磁力線通過由鋼板、空氣、永磁體和波長組成的磁路形成回路。

2.放大系統

磁化系統由激勵源和波組成。永磁體是鋼板的磁源，可實現幾乎飽和磁化。形成一個完全閉合的磁路。通常由具有良好導磁性的低碳鋼制成。雖然永磁體和電磁鐵都可以用作加熱系統的激勵源，但電磁鐵需要外部電源。它具有磁性強、質量輕的優點。它是一種適合實驗設計的永磁體。

3.探測探頭

檢測探頭用于收集磁信號并以電信號形式傳輸。傳感器具有高靈敏度特性，滿足實驗設計要求。因此，選擇它作為磁通量檢測傳感器。走廊中的傳感器探頭根據具體設計進行，為確保檢測靈敏度，門傳感器應與耐磨底座緊密連接并封閉。

4.數據收集模塊

數據采集卡通常用在傳感器的輸出電壓。來自檢測設備的系統噪聲和引入檢測過程的多分量噪聲對檢測信號有重大影響。同時，來自漏磁的信號很弱，因此傳感器的電壓變化是非常小的。如果輸出信號未經濾波，磁通量輸出信號將在噪聲中關閉，無法有效識別。因此，有必要對輸出電壓信號進行濾波和放大，以減少和消除干擾，從而提高檢測次數。

5.顯示模塊

目前來看，在檢測過程中，顯示器實時顯示動態波形信息。數據采集程序由公里周期輸出脈沖控制。輸出信號經過濾波放大器后發送至數據采集卡。同時，它以數字量發送到計算機，以便處理和存儲在硬盤中，相關技術人員還應該及時觀察顯示試驗中的波形。當示波器用于顯示時，應確保與顯示的兩個信號對應的路徑傳感器通過缺陷。

三、鋼板厚度與信號振幅之比

試驗包括分析非飽和磁場的狀態，以及在確定磁化裝置時，通過改變鋼板厚度來分析不再可檢測的缺陷。試驗中未采用固定鋼板厚度和改變抗拉強度的試驗計劃隨著永磁體電壓的增加，永磁板與鋼板之間的磁拉力將顯著增加，而磁拉力的增加將使鋼板上的檢測設備非常差。永磁的設計有一個固定的值，所以說磁化強度的使用是非常困難的。根據數據分析，板厚的不斷增加，電壓的絕對值在一定情況下有可能減小，為了獲得缺陷漏磁場的實際大小，使用測量待測鋼板缺陷對側的漏磁場強度。結果表明，在電壓強度相同的情況下，當鋼板厚度增加到一定值時，其磁不飽和 待測鋼板磁化區域內的磁場強度從飽和變為非飽和。試驗結果表明，在電壓強度一定的情況下，當鋼板厚度達到一定值且缺陷相對較小時，由于缺陷處鋼板截面較大且內部磁場不飽和，鋼板厚度對漏磁檢測效果沒有影響，因此無法應用磁放電原理檢測缺陷。

其他因素與信號幅值的關系，值得注意的是，探頭位置與信號振幅之間存在一定的相關性。當檢測探頭逐漸遠離缺陷位置時，信號幅值減小，特別是當小提升桿效應發生變化時，信號的相對變化較大。為了保證信號的正確性，探頭靠近被測鋼板表面，裝置沒有配備電源系統，而是通過手動推動操作。手動推送的問題是設備不能以相同的速度運行。需要注意的是，當缺陷以更快的速度通過時，信號周期略小。當它緩慢通過缺陷時，信號周期稍長，但兩個振幅相同，因此檢測速度對信號對磁通量的影響很小。

四、有限元模擬分析

相關技術人員在一定情況下進一步探究鋼板厚度對漏磁效果檢測的影響，發現磁通量檢測裝置的結構主要檢測裝置組成。利用對設備的三維有限元模型進行了仿真分析，檢測部分主要是霍爾傳感器。在模擬計算過程中，相關技術人員應根據模型建立兩層空氣沖程結構，以使結果更加準確。當模擬模型固定且鋼板厚度從7mm上升到20mm時，沿鋼板厚度切線方向的磁感應強度分布，同時，當鋼板厚度增加到一定范圍時，缺陷磁感應強度的最高絕對值從70mT降至約MT 25，與試驗結論一致。

總結：

相關技術人員在采用一定質量的永磁體作為磁源的鋼板漏磁檢測儀，在一定情況下可檢測鋼板的相對深度缺陷。目前來看，在相同的熱源強度下，鋼板從磁飽和狀態變為非飽和狀態，所以說，通過采用一定質量的永磁體可以在一定程度上完善漏磁效果檢測技術，從而進一步加強鋼板的檢測技術水平。

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