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。     

表面裂纹宽度对漏磁场的影响分析

介绍了漏磁检测的基本原理，并且论述了漏磁场计算的两种方法-解析法和数值法，用两种方法对矩形裂纹的漏磁场进行了计算，研究了宽度变化时漏磁场的分布规律，从而为实现漏磁检测的量化检测奠定了理论基础。     

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.     

有限元方法在管道外漏磁检测中的应用

管道漏磁检测及其缺陷漏磁场的仿真技术研究具有十分重要的意义。在对各种漏磁场计算方法进行比较之后,选择了有限元法作为主要研究工具。叙述了漏磁检测的基本原理,介绍了漏磁管道检测装置的工作原理和基本结构,建立了管道漏磁检测中缺陷漏磁场计算的三维有限元模型,并以此为基础分别研究了缺陷漏磁信号特点、缺陷的几何尺寸与漏磁信号的关系、以及材料壁厚等对漏磁信号的影响等问题。通过对多磁化单元结构进行有限元模拟和试验仿真,发现多个磁化单元会造成磁场的叠加,磁化单元数量的增加会使缺陷处漏磁场增强,并且中间磁化单位的增加量要大于两侧。缺陷的几何尺寸影响漏磁场的分布,在一定缺陷直径范围内,缺陷深度与漏磁场信号强度呈近似线性关系。无论被测管道壁厚如何变化,相同几何参数的缺陷漏磁场轴向分量变化趋势仍然相同。适当选取提离值,将有助于获得良好的漏磁场信号。     

漏磁检测信号轴向分量和径向分量的选择

缺陷漏磁场的径向分量和轴向分量是漏磁检测中经常检测的物理量,两者之间如何选择,至今尚无定论。采用等效面偶极子模型分析了缺陷漏磁场的空间分布特点,解释了径向分量比轴向分量衰减更快的原因。结合有限元方法,研究了不同深度、宽度的二维矩形槽和不同倾角的梯形槽缺陷的漏磁场分布,分析了径向分量与轴向分量的变化特点,总结了缺陷参数变化时临界点的变化趋势。从探头设计的角度,考察了探头提离值以及缺陷参数对缺陷漏磁场信号轴向和径向分量幅值的影响,提出利用临界点作为检测分量的选取原则。     

高速漏磁检测中钢轨磁i化强度的研究

对钢轨裂纹进行高速漏磁巡检时，钢轨的磁化强度直接影响缺陷漏磁场的产生及检测灵敏度。研究了巡检速度、励磁激励和磁轭磁极距被测钢轧的距离（提离）三个因素对钢轨材料磁化强度的影响。通过分析缺陷漏磁检测信号的幅值、检测磁路空气隙处的磁场强度、钢轨材料的磁导率变化得出：巡检速度在2～55m／s范围内时，巡检速度提高，有利于提高高速漏磁裂纹检测的灵敏度；同时，励磁激励电压增加和提离减小都将有利于钢轨材料的磁化强度，从而有利于提高高速漏磁裂纹检测的灵敏度。．     

脉冲漏磁检测管道技术的有限元分析

漏磁检测方法作为一种无损检测技术广泛应用于钢材等的检测。分析了脉冲漏磁检测原理,提出了脉冲交流磁化方式。采用有限元法对系统参数变化等影响缺陷漏磁场分布因素进行了仿真计算,分析了提离、缺陷深度及宽度等变化对脉冲漏磁检测结果的影响。结果表明在较大提离情况下,脉冲漏磁检测方法具有可提取较多检测信息、输出电压幅值高的优点,在钢管的缺陷检测中将有广阔的应用前景。     

三轴漏磁缺陷检测技术

针对轴向裂纹等管道缺陷类型的检测,基于漏磁检测原理,研究了三轴漏磁管道缺陷检测技术.通过对缺陷漏磁矢量场的研究,将漏磁场分为轴向、径向和周向三个分量.利用ANSYS仿真软件,建立励磁系统模型,仿真出三维磁场磁通密度矢量分布图,模拟缺陷漏磁场分布.研制实验平台,采用霍尔传感器制成三轴漏磁检测探头,检测出漏磁场三个方向的漏磁信号.结果表明,三轴漏磁缺陷检测技术可以反映较多缺陷信息,有助于检测特殊类型缺陷.     

储罐角焊缝裂纹漏磁检测有限元分析

针对石油石化行业中的储罐角焊缝不易检测的特点,使用漏磁检测技术对储罐角焊缝裂纹进行检测。应用有限元软件建立了角焊缝裂纹缺陷的分析模型,得到了角焊缝裂纹缺陷漏磁场的空间分布,提取出了角焊缝裂纹缺陷的漏磁信号,分析了角焊缝裂纹缺陷影响漏磁信号的因素;在此基础上对储罐角焊缝裂纹缺陷进行了漏磁检测试验,对得到的漏磁信号进行分析,分析结果与有限元分析提取的漏磁信号结果相符,证明了所建立的检测系统的可行性与有效性。     

铁磁构件的缺口角度对磁记忆信号的影响研究

为研究静载拉伸载荷下铁磁构件磁记忆信号分布规律,对不同缺口角度的20钢试件进行外加载荷的拉伸试验,检测构件表面漏磁场法向分量Hp(y)值大小。试验结果表明:处于不同变形阶段的不同缺口角度的铁磁构件,磁记忆信号法向分量Hp(y)分布曲线表现出不同的非线性程度与幅值大小;随着构件缺口角度的增大,Hp(y)幅值也随着增大。分析试验结果可知,通过磁记忆分布曲线的特征可大致判断受力试件所在的变形阶段。     

基于径向基函数神经网络的管道缺陷漏磁场分析

管道缺陷漏磁场的量化研究一直是个难题，提出了应用径向基函数（RBF）神经网络来对漏磁场插值计算和非线性逼近的必要性，建立了适合该问题的RBF网络模型，给出了学习算法，制作了常见的人工凹坑缺陷，并对其用该方法进行插值和漏磁场曲面重构。结果表明，该模型算法收敛速度快、自适应性强、所需数据量小、计算量少、拟和曲面效果好，能很好地反映缺陷漏磁场的分布，比其它插值方法更方便、有效，为管道缺陷检测量化提供了一种可行的方法。     

Composite magnetic flux leakage detection method for pipelines using alternating magnetic field excitation

Pipelines are an important transportation medium for petroleum and chemical products, but defects in the pipelines can present hidden dangers and affect the safe operation of the pipeline. The traditional pipeline magnetic flux leakage (MFL) scanning technique generally adopts the axial magnetization mode, which has increased the difficulty in detection and the possibility of missed detection of axial cracks. In this paper, a new composite MFL method using alternating magnetic field excitation is proposed for the detection of cracks in pipelines. The alternating magnetic field is first superimposed on the MFL magnetization field, which will form a parallel eddy current field perpendicular to the magnetization direction in the pipeline wall. The defects in the pipeline not only cause the flux leakage of the magnetization field, but also lead to the disturbance of the circumferential eddy current field. The disturbance signals can be picked up through a secondary induced magnetic field. Because the magnetic field and the eddy current field are orthogonal, the presented method can implement synchronous detection in two orthogonal directions to avoid missed detection caused by the crack orientation. A series of physical experiments are carried out in this paper. The results show that two orthogonal detection signals can be separated by a simple low pass filter. Therefore, with only one scan, the new detector can obtain the defect characteristics in the axial and circumferential directions to overcome the blind spot problem seen in traditional MFL detectors.     

压力容器无损检测--漏磁检测技术

简要介绍了漏磁检测技术的原理及其应用,概述了当前国内外的漏磁检测技术和仪器的发展现状以及在压力容器检验中的应用,分析了影响漏磁检测灵敏度的主要因素。     

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。     

管道漏磁法检测的ANSYS仿真研究

采用有限元分析法对管道漏磁法检测的漏磁场理论进行了研究,通过有限元分析可以对各种情况下管道壁缺陷的漏磁情况进行仿真,弥补了磁偶极子模型解析法的局限性。还介绍了有限元分析软件ANSYS分析管道漏磁场的过程,并通过ANSYS分析研究了提离值对漏磁信号的影响,并进行了漏磁检测器磁化装置的优化设计。     

基于漏磁信号的钢轨斜裂纹识别

高速铁路的钢轨缺陷主要表现为斜线状接触疲劳裂纹,并且经常是一连串的相似斜裂纹同时出现,成为危害铁路运输安全的重要因素。对钢轨斜裂纹的检测是铁路无损检测领域的重要任务。基于漏磁检测技术,通过有限元软件Ansoft仿真研究了钢轨斜裂纹的识别原理及方法,包括理论分析、模型建立、斜裂纹与矩形裂纹的漏磁信号差异、斜裂纹深度与宽度的识别以及连续多个斜裂纹的识别等。研究结论可以为进一步的试验研究提供理论指导和仿真依据。     

基于三维有限元的平行钢丝拉索断丝漏磁场仿真

随着桥梁检测技术的发展,漏磁检测技术开始应用于在役拉索检测。由于拉索自身结构复杂,拉索漏磁检测具有大直径和大提离的特点,导致背景磁场较强。利用有限元方法建立三维漏磁检测模型,通过将存在断丝缺陷的磁场信号与无缺陷的磁场信号求差,获得了真实漏磁场信号;研究了断丝断口宽度、埋藏深度等参数对检测信号的影响,给出了漏磁场随上述参数的变化曲线,从而为拉索漏磁检测信号的解释提供依据,为断丝量化分析奠定了基础。     

3D FEM analysis in magnetic flux leakage method

The magnetic flux leakage (MFL) method is currently the most commonly used pipeline inspection technique. In this paper, 3D FEM is used to analyze the MFL signals, a generalized potential formulation to the magnetostatic field MFL problem is discussed, typical 3D defects are accurately modeled and detail MFL signal in test surface are calculated by the method. The relation between defect parameters and MFL signals are also analyzed.     

A fast method for rectangular crack sizes reconstruction in magnetic flux leakage testing

Magnetic flux leakage (MFL) testing is widely used to examine ferromagnetic materials. For the reason of estimating the sizes of cracks in metals is important in piping industries, a fast method based on particle swarm optimization algorithm is proposed for reconstructing the sizes of rectangular crack in this article. Considering the magnetic leakage field intensity is related to the air gap between the inspection specimen and the sensor, we give the reconstruction results in different lift-off values. Besides, the influence of different magnetic conditions to the reconstruction effectiveness has been investigated. The simulation results have shown the rapidity and accuracy of the proposed method.