压力对管道缺陷磁记忆信号的影响分析

为了分析利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测的可行性,需要分析压力对管道缺陷磁记忆信号的影响。在J-A力磁耦合模型基础上得出相对磁导率与应力的数值关系,在Ansys软件中导入相对磁导率与应力的关系进行力学与静磁学联合仿真。研究结果表明:缺陷磁记忆信号有两个特点——径向磁场产生最小值到最大值的突变,轴向磁场出现最大值。在压力作用下管道内部背景磁场减小,缺陷磁记忆信号随着压力增大先减小后保持不变,可以利用磁记忆检测技术进行管道在线内检测。     

管道缺陷漏磁检测信号的仿真

漏磁检测是管道无损检测的常用方法,也是最有效方法之一.在检测管道的过程中,对于不同的缺陷会检测到不同的漏磁信号.通过建立管道检测的实体模型,对管道斜向裂纹缺陷所产生的漏磁信号运用ANSYS有限元软件进行模拟仿真,从仿真信号中的磁通密度纵横向矢量图中,直观地显示了漏磁场附近的特点,找到缺陷轮廓及参数.利用有限元可以分析出,缺陷漏磁场的峰值会随着裂纹的倾斜角度、宽度、深度、提离值的大小变化而变化,可以方便地建立大量大小不一形状不同的缺陷样本库,为缺陷的识别提供依据并为定量分析做准备,为进一步对漏磁场的研究打下基础.     

基于OPWP算法力磁耦合磁记忆信号特征研究

铁磁材料的塑性变形是严重影响其使用安全的隐患,对其有效检测可以预防破坏事故的发生。磁记忆检测技术可以实现对应力集中引起的材料塑性变形的检测。本文基于密度泛函理论建立铁磁晶体磁记忆检测模型,采用正交化平面波赝势法(OPWP)计算了体心立方晶体结构的铁在塑性变形后力磁耦合磁记忆检测信号的变化特征。结果表明:铁磁材料在塑性变形后晶格结构及能带分布发生改变,仍表现一定的铁磁性但磁性减弱。在受力过程中,晶体内部电子间交换关联作用过程改变,进而导致晶体能带向低能带底移动,轨道电子分布局域性增强,力磁耦合程度减弱。自旋向上和自旋向下的电子态密度分布改变,原子磁矩减小。宏观表现为:磁记忆信号强度下降,磁场变化率与未塑性变形铁相比减小,实验曲线斜率降低,材料整体磁特性减弱。     

铁磁性构件典型缺陷磁记忆信号特征研究

采用磁记忆技术研究了石化企业铁磁性构件典型缺陷（如裂纹、未焊透、错边、气孔、偏析等）的灵敏度和信号特征。结果表明：该技术在检测上述缺陷时有较高的灵敏度,磁信号特征与检测方向和缺陷主平面间相对夹角有关。当两者垂直时,法向磁场强度Hp （y）在缺陷正上方有过零点;当两者平行时,对称置于缺陷主平面两侧的通道的Hp （y）极性相反,且变化趋势相对。但不管夹角如何,磁记忆信号均在裂纹部位出现突变,不易引起漏检。在偏析严重区域,磁记忆信号沿检测位移出现波峰或波谷变化,这为检测铁磁性材料偏析严重部位提供了一种新的检测手段。     

基于OLCAO算法金属塑性变形磁记忆信号特征研究

塑性变形是金属材料在应力作用下产生损伤的早期阶段,对其的有效检测可预判危害的发生,实现设备破坏前的预警。针对金属磁记忆检测技术,利用量子力学密度泛函理论建立铁磁材料力磁耦合计算模型,采用原子轨道正交化线性组合法（Orthogonalized linear combination atomic orbitals,OLCAO）计算铁磁晶体在应力作用下的磁特性变化及磁记忆信号特征。结果表明：应力作用引起晶体内部电子运动状态及其分布特征改变,导致体系能带结构和电子态密度分布发生变化,材料的磁特性发生改变,定量表现为原子磁矩随应力的增加而变化。拉应力导致原子磁矩线性减小,压应力导致原子磁矩线性增大。当金属发生塑性变形时,体系的磁矩均发生突变,应力磁矩关系曲线出现拐点,变化速度变慢,表现为磁记忆信号的特殊变化特征。通过铁磁材料的拉伸及压缩试验,验证了理论计算结果的正确性。     

基于石油钻具缺陷的磁记忆检测试验研究

本文就基于石油钻具缺陷的磁记忆检测试验进行探究,最先针对磁记忆检测技术的原理进行分析,之后针对石油钻具缺陷的类型以及检测方式进行分析,最终就裂纹缺陷有限元分析、气孔有限元分析、焊缝测试、平板试件磁记忆测试几个方面进行试验,旨在保证石油钻具的隐患消除,提升石油钻具质量。     

管道缺陷漏磁检测智能识别技术

针对当前油气管道检测的现状,本文构建了管道漏磁检测系统、设计工程数据库,方便漏磁检测数据的管理和管道缺陷的检测和定位,分析了管道缺陷智能识别的整个过程,借助缺陷漏磁场图像有效地提取缺陷漏磁场特征和评价缺陷外形尺寸,利用插值函数重构缺陷的外形轮廓.     

基于金属磁记忆检测钢丝绳缺陷的装置应用研究

针对钢丝绳在恶劣的煤矿作业环境中受到各种冲击载荷容易发生断丝损伤的情况,采用了与原漏磁检测技术不同的金属磁记忆检测技术对断丝缺陷的部位进行探测,并且对金属磁记忆技术的检测装置进行了设计,对其相关检测电路也进行了优选,设计出符合检测装置的各类电路图。试验数据表明,金属磁记忆检测技术能高效判断缺陷位置,为开展金属磁记忆检测工作提供了支撑依据,保障煤矿企业安全生产常态化稳定。     

基于磁记忆检测技术的焊接缺陷多参数识别系统

文章采用单一判据在磁记忆检测中容易出现误判和漏判的情况,而综合考虑几种判据则可以提高缺陷判断的准确性。在总结磁记忆技术检测焊接缺陷的多种信号特征基础上,建立了基于神经网络的焊接缺陷多参数识别系统,并对制备的不同类型的焊接缺陷试件进行了识别实验,结果表明该识别系统可对焊接缺陷的位置和类型进行有效识别。     

基于磁记忆的油气管道应力损伤检测方法研究

应力集中是油气管道损坏的关键因素,对管道安全构成重大威胁。对其进行有效检测,既可发现由应力集中引起的机械损伤亦可实现对管道早期损伤的预判。磁记忆检测技术作为一种应力检测方法得到了业界认可。从能量平衡角度出发,分别从宏观和微观的角度对应力作用下的铁磁体磁记忆信号特征进行分析,建立应力与材料磁化率及原子磁矩之间的理论关系模型。采用基于第一性原理的CASTEP软件对铁碳金属体系的磁记忆力磁耦合过程进行仿真。结果表明,铁磁体在外力作用下,体系能量将重新平衡并达到稳定状态,电子能带及态密度分布特征发生改变,导致材料磁性下降,原子磁矩及材料磁化率随应力增大呈线性减小的变化趋势。通过对含裂纹管道的磁记忆检测,验证了应力损伤磁记忆检测方法的理论分析正确性及工程应用有效性。     

静载拉伸下磁记忆信号变化特征分析

通过对带中心圆孔缺陷的20#钢平板试件做静拉伸试验,研究在不同载荷作用下,铁磁材料的表面磁场强度垂直分量的变化.试验研究表明:磁场强度垂直分量过零点不能完全表征应力集中位置,磁场强度梯度的变化与应力集中程度有关,随着载荷的增加,沿试件轴线方向磁场强度发现一定规律的变化,且集中系数m=Kmax/Kau≥2.6,试件处于危险状态.     

特种钢的磁记忆检测研究

本文借助静载拉伸实验进行特种钢18CrNiWA试件的磁信号变化测试，验证了磁记忆检测技术用于该材料损伤检验的可行性。结果显示，弹塑性加载阶段试件磁信号差别显著，检测方式的不同对试件磁特性有明显影响，离线检测较在线检测实际效果更好。此外，对实验过程中磁场强度变化现象做了相应的解释。     

基于GGA算法磁记忆检测模型的研究

磁记忆法可以对铁磁性材料应力集中区域进行有效的检测,但是,磁记忆现象产生的物理本质尚没有定论,无法实现定量化测量.为了研究磁记忆信号的定量变化规律,利用固体能带理论,建立了磁记忆检测模型,采用广义梯度(GGA)算法计算电子自旋条件下,外力场作用和掺杂作用对材料磁记忆特性的影响.研究结果表明:外力作用下,电子自旋态密度分布和晶体能带结构发生变化是磁记忆现象产生的基础.压应力增加,磁记忆信号线性增大;拉应力增加,磁记忆信号线性减小.此外,掺杂作用会影响材料的磁特性,但不会影响磁记忆信号的变化规律.     

高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷定位方法研究

管道内外壁缺陷的有效区分是对缺陷进行有效量化的前提,提出一种基于动生涡流的高速漏磁检测过程中管道内外壁缺陷的定位区分方法,利用涡流磁场与外磁场的耦合作用时内外壁磁场信号的变化差异特征区分缺陷位置。首先建立高速漏磁检测数学模型,分析了涡流分布特点以及涡流磁场与外磁场耦合作用规律,利用有限元方法计算分析不同位置时,耦合作用规律对管道内外壁磁化状态影响及内外壁缺陷漏磁场信号差异特征;设计高速漏磁检测实验平台,对不同运行速度、不同检测位置处钢管内外壁缺陷区分效果进行实验研究。结果表明,接近磁化线圈位置时,管壁内产生的涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相同、与管道内壁磁场方向相反,在离开磁化线圈位置时,涡流磁场方向与管道外壁磁场方向相反、与管道内壁磁场方向相同;不同检测位置处,管壁磁场变化规律相反,且速度越快,磁化状态影响受影响程度越大,内外壁漏磁场信号差异特征越明显,高速检测时可有效对管道内外壁缺陷进行定位区分,实验结果和理论分析具有很好的一致性。     

检测方向和提离值对磁记忆检测信号的影响

金属磁记忆检测技术是利用磁致伸缩逆效应对铁磁性构件进行检测的新技术,本文通过试验研究了构件的放置方向和探头的提离值对磁记忆信号的影响。试验结果表明:无论试样如何放置,其表面的磁场强度分布规律没有发生变化,水平放置时磁场强度信号最大,构件水平(或铅垂)放置时,检测面平行和垂直于地磁轴两个方向的磁场强度几乎相等。探头提离值的大小对磁场强度及其梯度均产生影响,但曲线峰-峰值的位置没有改变。据此得出:构件的放置方向和探头的提离值影响磁场强度的大小,但对应力集中区的判断不产生影响。     

Characteristics of metal magnetic memory signals of different steels under static tension

To study the characteristics of metal magnetic memory (MMM) signals of different steels during tensile test, static tension tests were applied to 30 pieces of Q235 and 16MnR base metal and welded specimens. During the various deformation periods, MMM signals are tested, and micrometallographic is observed. Furthermore, the derivative of magnetic intensity (dH_p/dx) is analyzed by mathematical and statistical methods to study the macro and micro corresponding relationships and difference among magnetic signals. Results show that despite the different magnetic intensity (H_p) curves of different materials, their dH_p/dx patterns in the yielding and necking stages are the same; welded specimens have the similar magnetic signal curves with their base metal, and the welded structure does not interfere with its H_p distribution; different materials have their unique zero point (H_p＝0) before being fractured, which is independent of the fracture location; there is a direct relationship between the intragranular slip and the changes of magnetic signals, which indicates the uneven plastic deformation.     

磁记忆信号定量分析的电子交换模型及性能

磁记忆法可以有效地判断铁磁性金属构件的应力损伤区域。但是,磁记忆自发漏磁信号形成机理和影响因素复杂,不同应力集中程度的磁记忆信号特征很难得到定量化分析,严重影响了该项技术的实际应用。根据电子自旋理论,建立了s-d轨道电子交换模型,计算了晶体屈服前后电子自旋态密度、原子磁矩、晶格尺寸的变化规律,进而定量分析磁记忆信号与应力集中程度的对应关系。研究结果表明,磁记忆信号与应力成一一对应的线性变化关系。晶体在屈服前,磁记忆效应主要由d轨道电子自旋作用决定,磁记忆信号与应力的对应关系具有很好的可重复性;晶体发生屈服后,电子自旋交换作用增强,d轨道电子自旋作用减弱,s轨道电子自旋作用增强,磁记忆信号变化幅度减小,磁记忆效应整体减弱。     

基于金属磁记忆检测技术的应力早期诊断方法

金属磁记忆检测技术是对设备进行早期诊断,防止设备突发性疲劳破坏的一种无损检测新技术,这里从磁记忆检测的基础理论入手,分析了铁磁体的基本特性和与磁记忆有关的铁磁体的各种能量,得出磁场畸变的根本原因是应力作用下铁磁体磁弹性能的增加造成的。通过对构件动态磁参数的测量,能够发现应力集中区,实现对构件及设备的早期诊断。