储罐大角焊缝漏磁场仿真模拟与分析

由于石油石化行业储罐大角焊缝处于特殊位置并且容易产生缺陷,对大角焊缝的检测并没有太有效的方法。用漏磁检测方法对大角焊缝进行检测,利用有限元方法建立大角焊缝模型,分别模拟罐壁板左侧是否余出水平钢板、大角焊缝处有无缺陷以及缺陷存在于焊趾处和角焊缝热影响区时,得到漏磁场相关对比曲线,并对其进行分析得出结论。     

基于三维数值模拟的焊缝缺陷漏磁场分析

漏磁检测技术对钢板对接焊缝检测鲜有应用,根据铁磁性焊缝的特点,针对焊接结构中较敏感的裂纹缺陷,探讨应用漏磁法检测钢板对接焊缝裂纹缺陷。采用有限元数值模拟方法(FEM),建立了焊缝三维FEM模型;对比分析焊缝不同区域存在裂纹时漏磁场分布规律;建立不同焊缝余高包含相同尺寸裂纹的三维FEM模型,分析由于焊缝余高的存在对裂纹检出率的影响;研究在焊缝余高3 mm结构条件下,漏磁场磁感应强度分量峰值随裂纹深度的变化规律,得到漏磁场相关对比分析曲线。仿真结果表明:漏磁法适用于钢板对接焊缝缺陷的检测研究;焊缝余高越小,可获得更高的缺陷检出率;漏磁场磁感应强度分量峰值均随裂纹深度的增加呈递增趋势。     

焊缝余高及缺陷对管道环焊缝漏磁检测的影响

基于轴向漏磁检测技术,采用有限元方法结合牵拉试验对管道环焊缝的漏磁场进行分析。通过改变焊缝余高以及焊缝中心处椭球型凹坑缺陷的尺寸,得到了描述漏磁场特征的磁通密度分布曲线。结果表明,焊缝中心无缺陷时,漏磁信号呈典型的增厚型特征,且随余高增加,磁通密度径向分量峰峰值、轴向分量峰谷值均非线性增大;焊缝中心存在椭球型凹坑时,漏磁信号出现复合现象,即表现为外侧焊缝的增厚型与中心缺陷的减薄型漏磁信号的叠加,且随余高增加,焊缝处缺陷的减薄型信号特征减弱。相同缺陷在管壁、熔合区、焊缝中心处的漏磁信号依次减弱,说明同样缺陷在焊缝中心时最不易被检出,该结果与牵拉试验结果一致。     

承压构件缺陷磁记忆检测信号的量化分析

将金属磁记忆检测技术应用于含埋藏缺陷承压构件的检测中,将承压构件简化为平板结构,对平板试件进行单向拉伸的有限元模拟试验,分析了不同裂纹尺寸和载荷对检测信号的影响以及构件焊缝缺陷磁记忆信号的变化规律,得到了磁记忆信号特征参数与缺陷的关系。结合磁记忆检测试验,对磁记忆信号特征参数与缺陷参数、加载结果进行了量化分析。试验结果表明,磁记忆信号可以对承压构件缺陷进行有效表征,并可以对裂纹扩展趋势进行预测。研究为金属磁记忆检测技术在承压构件检测中的应用提供了理论支持。     

管道环焊缝缺陷漏磁检测信号仿真分析

文中基于漏磁检测技术基本原理,对油气管道环焊缝常见的缺陷类型,采用有限元数值模拟仿真的方法进行分析。选取管壁厚为9 mm、直径为529 mm的L415管线钢,应用ANSYS有限元软件对错边、咬边和凹坑等管道环焊缝缺陷磁化后产生的漏磁场特征信号进行模拟仿真,得到了描述漏磁场特征的磁通密度分布曲线,与试验测试的漏磁信号特征是一致的。通过改变不同缺陷的大小,经过对比分析,得出管道不同缺陷形式和尺寸下的漏磁场分布规律,为管道缺陷漏磁信号特征识别提供理论基础和实践依据。     

漏磁检测技术在大型原油储罐底板上的应用

讨论了漏磁检测技术在大型原油储罐底板检测中的应用,分析了影响漏磁检测信号的主要因素。利用FloormapVS2i漏磁检测仪对某10万m~3原油储罐进行检测,给出了储罐底板的整体状况图。对整体状况图进行分析与缺陷识别,并通过超声波测厚仪对检测结果进行复验,证实了漏磁检测方法的可靠性。以漏磁检测方法为主,配合其他检测方式,可准确有效地评定储罐底板安全状况,为储罐的安全运行提供保障。     

磁记忆技术在焊缝缺陷检测中的量化研究

为解决磁记忆技术不能定量分析焊缝缺陷的问题,本文针对Q345R钢焊板试件,测取了沿焊缝方向和垂直焊缝方向的2种磁记忆信号,分析焊缝裂纹长度与深度对磁记忆信号的影响,建立焊缝裂纹尺寸与磁记忆信号间的量化关系。探索并提出了利用组合测量路线进行焊缝裂纹量化识别的新途径。结果说明,2条测量路线检测得到的磁记忆信号均存在明显的焊缝裂纹定位特征,但单独1条测量路线的磁记忆信号是不能反映裂纹的全部尺寸信息的,需综合沿焊缝方向和垂直焊缝方向磁记忆信号进行焊缝裂纹尺寸的量化识别。此外,本文还用BP神经网络方法对此课题进行了深入研究,结果表明BP神经网络可以实现焊缝裂纹尺寸的量化评价。     

常压储罐底板漏磁检测的信号分析

针对在常压储罐底板漏磁检测过程中遇到的刮擦、搭接、腐蚀与对接焊缝等典型信号,根据实际经验以及图形显示提出了使用FloormapVS2i软件进行分析的方法和对干扰数据进行删除及调整显示门槛的应对措施,提高了漏磁检测结果的准确性,可以为常压储罐的漏磁检测提供参考。     

焊缝漏磁图像边缘检测算法的实现

以对接焊缝不同区域分布矩形槽缺陷的漏磁图像为对象,提出一种基于数学形态学的焊缝和缺陷的边缘提取方法。首先利用经典边缘检测算子对焊道上分布矩形槽缺陷和热影响区分布矩形槽缺陷进行边缘提取,检测结果说明了经典算子的不适用性。针对焊缝不同区域分布矩形槽缺陷漏磁图像,利用数学形态学算法,构造圆盘形结构元素进行边缘提取。结果表明:基于灰度膨胀变换的边缘检测算法,可较准确地提取漏磁信号图像的焊缝和缺陷边界,实现焊缝和缺陷二者的有效分离,具有一定的可行性和实用性。     

螺旋焊缝噘嘴错边缺陷三轴漏磁信号分析

东部管道螺旋焊缝的未焊透、未融合等缺陷严重威胁着管网的安全运行.为了解决此类缺陷检测难题,在东北原油管道开展了三轴高清漏磁内检测技术试验.原试验分析结果认为噘嘴和错边等缺陷是导致螺旋焊缝信号异常的主要原因,并由此判断漏磁检测技术不能检测出导致螺旋焊缝开裂的主要缺陷.通过对漏磁检测技术原理和信号特征进行统计分析,并通过理论推理和试验验证等方法,提出噘嘴和错边等几何缺陷不是导致螺旋焊缝缺陷信号异常的主要因素.更新了业界对三轴高清漏磁检测螺旋焊缝缺陷的认识,拓宽了研究的思路.     

焊接缺陷磁光成像磁场分布数值模拟与试验分析

以激光对接焊的焊接缺陷为对象,研究基于数值模拟的焊接缺陷漏磁场的分析方法. 建立对接焊焊接缺陷检测的三维模型,利用漏磁场理论对比分析不同几何缺陷与漏磁场信号之间的关系规律,并用试验进行验证. 结果表明,裂纹的深度越深,磁感应强度越大,未熔合、凹坑分别随着角度、宽度的增大而磁感应强度减小,并且验证漏磁场信号可以作为焊接缺陷检测的依据. 采用RGB分割法对磁光图像进行分割并提取几何特征,用模糊C-均值聚类（FCM）对不同焊接缺陷进行识别,有良好的识别率.     

Nonlinear model of flaw detection in steel pipes by magnetic flux leakage

A numerical model of crack detection by magnetic flux leakage that takes into account the saturation of the induction flux density with the applied field is developed. The model contains no free parameters and is validated with detailed measurements of materials properties and magnetic fields reported by Förster. It is then used to discuss the dependence of signals on the tube wall thickness, crack depth and width, and the strength of the applied field. An estimate of the noise level is used to analyse the signal-to-noise ratio and calculate the optimal applied field for crack detection. Difficulties arising in internal crack detection of shallow cracks in thick-walled pipes are also discussed.     

焊接裂纹磁场模拟及磁光成像检测

研究交变磁场下的焊缝裂纹磁化规律,针对碳钢（Q235）焊缝裂纹,进行交变电磁场励磁下焊缝磁光成像无损检测的仿真和试验. 基于交变励磁下焊缝励磁规律的仿真模型,研究裂纹间隙分别为0.03,0.05,0.07和0.1 mm的焊缝表面磁通密度（磁感应强度）模曲线分布差异. 钢板对接间隙分别限定为0.03,0.05,0.07和0.1 mm后,通过激光焊接钢板两端来模拟仿真试验中的裂纹. 进行磁光成像无损检测试验,并将试验结果与仿真结果进行对比. 结果表明,在仿真试验与工艺试验中,焊接裂纹感应磁场的变化规律基本相同,磁感应强度不会因采样起始点不同出现较大的差异.     

HXD2机车转向架拉杆座角焊缝疲劳失效机理

针对HXD2型电力机车在某穿越秦岭山脉线路服役中多台次拉杆座角焊缝出现裂纹的问题,进行了试验与仿真分析。发现裂纹表面有明显疲劳辉纹,表明角焊缝服役中发生疲劳失效;焊缝根部是疲劳起裂位置,有多源起裂形貌特征;起裂后裂纹从中心向两侧扩展、从根部向焊缝表面扩展,在接头横截面上裂纹路径与水平方向夹角近似为45°;统计分析和仿真计算表明,角焊缝裂纹的发生与拉杆座/基板之间的间隙值有关联性,根部间隙越大,则角焊缝抗疲劳性能越差;分析其主要机理是间隙较小时,焊缝受压后拉杆座底面与构架基板表面更容易发生接触,接触后基板表面分担部分载荷。因此,间隙较小时,焊缝应力幅较小;而间隙较大时,不仅应力幅较大,而且在焊根处易出现末端尖劈形貌。 创新点： 分析了某穿越秦岭山脉线路HXD2电力机车拉杆座角焊缝疲劳失效行为,揭示了电力机车车架角焊缝疲劳裂纹与角焊缝根部间隙的相关性,阐明了根部间隙影响拉杆座角焊缝抗疲劳性能的机理。     

蜂窝夹套结构焊接接头的应力强度分析

由于蜂窝夹套焊缝受力情况比较复杂，焊接部位经常出现焊缝开裂引起泄漏，焊接残余应力是重要的影响因素之一。运用大型有限元分析软件ABAQUS的热一力耦合功能，对304不锈钢蜂窝夹套的塞焊和填角焊两种焊接方式进行有限元模拟，得到了这两种焊接接头的残余应力分布情况。结果表明，塞焊焊接方式的蜂窝夹套焊缝处的残余应力大于采用填角焊方式的。采用塞焊方式蜂窝孔处的焊接残余应力较高，焊完第二个蜂窝孔后对第一个蜂窝孔的残余应力影响较大。而采用填角焊方式则这种影响较小。对塞焊和填角焊焊缝进行强度计算，结果表明填角焊焊缝的承载能力较好。研究结果为蜂窝夹套进行分析设计和控制焊缝开裂提供了理论基础。     

基于三维霍尔传感器的钢轨缺陷漏磁检测系统

为检测钢轨顶面的剥离、裂纹等缺陷,设计基于三维霍尔传感器的钢轨缺陷漏磁检测系统。采用钕铁硼环形永磁体对钢轨检测区域进行垂直于钢轨方向的励磁,并将检测车的车轮轮轴同时作为励磁回路的磁扼,由ARM单片机采集三维霍尔传感器检测的缺陷漏磁场数据。在钢轨顶面人工制作一系列横向矩形凹坑缺陷样本,检测结果表明:钢轨缺陷三维漏磁检测系统检测到的漏磁信号能够反映出缺陷尺寸的相关特征信息。     

基于三维有限元动态模拟圆柱形表面腐蚀缺陷漏磁场

根据电磁场有限元分析的基础理论，对储罐底板圆柱形表面腐蚀缺陷，应用ANSYS三维有限元静态分析了圆柱形表面腐蚀缺陷漏磁场，得到了圆柱形表面腐蚀缺陷漏磁场的空间分布。在一定条件下，静态模拟的缺陷漏磁场受励磁结构中永磁铁磁场的影响较大，造成在永磁铁附近漏磁场分布的畸变。而动态模拟下得到的漏磁场只在缺陷附近有明显的变化，缺陷漏磁场受励磁结构中永磁铁磁场的影响很小，有利于对腐蚀缺陷的分析。