漏磁检测基本方法
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
漏磁检测基本方法
华中科技大学机械学院
从磁粉检测发展到 漏磁检测发展到
定量漏磁检测 油井管中的应用 输油管中的应用
无损检测新技术
1
Visual
无损检测方法
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
Replication
2
从磁粉探伤发展到漏磁检测
华中科技大学机械学院
检测元件
磁粉检测
无损检测新技术
漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
探头固定、管直线运动 对横向伤敏感
无损检测新技术
10
探头旋转、管直进 对纵向伤敏感
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
横向伤漏磁检测原理
11
Fra Baidu bibliotek
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
直流线圈磁化方式：结构简单、电气易实现、磁化能力强、易调整，成本低 等优势。其典型结构包括单线圈开路磁化结构和双线圈开路磁化结构。
无损检测新技术
单线圈磁场变化曲线 双线圈中间近似均匀场，空间大，便于探头机构的 设计、安装、拆卸。
12
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
应用实例：
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
13
磁化及磁化器设计
纵向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
单边磁化结构
无损检测新技术
双边磁化结构
14
磁化及磁化器设计
漏磁场及其分量
无损检测新技术
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理 学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究 金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通 过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个 端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。 这个电势差也被叫做霍尔电势差。
以磁场为工作媒介、以磁敏感器件为测试手 段的机械化、自动化、智能化检测方法。
3
漏磁无损检测及相关概念
缺陷（伤）的分类
华中科技大学机械学院
探伤的目的是发现缺陷（伤），按照定义角度不同，有 如下分类：
（1）横向伤、纵向伤、斜向伤； （2）内伤、外伤； （3）自然伤、人工伤； （4）点状伤、线状伤、体状伤。
无损检测新技术
4
磁化原理
钢板的直流磁化
华中科技大学机械学院
使被检工件饱和磁化是实现漏磁无损检测的关键的第一步
将钢板夹在磁扼内，如果通 过线圈的电流为I、线圈匝数 为n，则产生的磁动势Vw的 大小等于电流与线圈匝数乘 积：
Vw=I·n
无损检测新技术
5
钢板的直流磁化
磁化原理
华中科技大学机械学院
铁磁性材料的B-H曲线
22
中国—全世界的管加工中心
华中科技大学机械学院
2006年，全球56%的油井管在中国制造； 2007年，全球60%的油井管在中国制造； 2008年， 全球70%的油井管在中国制造；
雨后春笋生长的无逢管厂
引发:2009年08月欧盟对中国无逢钢管的反倾销案! 2009年10月美国对中国无逢钢管的反倾销案!
7
磁化原理
钢板的直流磁化
裂纹背面的漏磁场
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
钢管内壁伤的裂纹漏磁场变化
可见：钢管内壁上的裂纹漏磁场垂直 分量检测信号，信号峰峰间隔距离b、 壁厚、探头提离h之间的关系。
8
漏磁无损检测及相关概念
华中科技大学机械学院
横向缺陷检测原理
无损检测新技术
纵向缺陷检测原理
9
直流漏磁检测方法
19
输油管道检测机器人-管道猪 Pigging
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
跟踪
20
从漏磁单检测探头到阵列检测探头
华中科技大学机械学院
单点
线阵
面阵
走向与信号
多层
无损检测新技术
21
录井钢丝 抽油杆 油管 钻杆 套管 输油管 储罐 钢丝绳 测井电缆
无损检测新技术
油井管漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
18
从管外到管内漏磁检测
标准探头结构
华中科技大学机械学院
Powerful Magnets
Trail coils
Main receiving coils (lead coils)
多单元探头结构
Multi-coil circumferential
array
无损检测新技术
Wall loss detection coil
小于裂纹的长度时检测信号不受裂纹 长度的影响。
因此，要求固定探头沿管杆周向布
置的独立检测单元、或旋转探头沿管 轴向布置的独立检测单元越多越好。
无损检测新技术
25
ＶＰＰ ＶＰＰ
y
1
2 x
N
霍尔
Bx
磁
元件
轭
By B
S
永久 磁铁
裂纹深度确定
检测信号 ＶＰＰ／Ｖ
检 测 信 号ＶＰＰ／Ｖ
第2步
实验表明：当裂纹宽 度大于0.15mm时，信 号幅度与宽度变化无 关。且斜向与幅度无 关。
纵向探伤机磁化器设计
应用实例：
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
15
横向缺陷检测方法
华中科技大学机械学院
探头靴
探头单边安装
无损检测新技术
探头中间安装
16
对角线磁化
纵向缺陷检测方法
局部磁化
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
17
从直流漏磁发展到交流漏磁检测
华中科技大学机械学院
钢管
磁轭式
钢棒
无损检测新技术
二次消元：裂纹宽度
y
1
ＶＰＰ
2.5
2.0
1.5
w 0.3 22
1.0
0.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
裂纹宽度 w /mm
检测信号 ＶＰＰ／Ｖ
ＶＰＰ
华中科技大学机械学院
2
x
1.4
1.2
1.0
0.8
0.2 0.3
0.6
22
0.4
α
0.2
0 10 20 30 40 50 60
无损检测新技术
23
主要缺陷
华中科技大学机械学院
纵横向裂纹、锈蚀、磨损
锈蚀
偏磨
无损检测新技术
24
缺陷的深度
剩余壁厚 截面积
裂纹深度确定
第1步
华中科技大学机械学院
裂纹产生的漏磁场是三维场：磁场分 布与裂纹长度、宽度和深度有关。
检测信号是二维信号：信号波形与 裂纹的宽度和深度有关。
一次消元：当检测探头敏感的宽度
在均匀状态下，以下公式适用：
B=Ф/F和HE =V/L 式中：
F-钢板的横断面积； L-钢板的长度 V-钢板上的磁动势； Ф-通过钢板的磁通量 B-钢板内的磁通密度； HE -钢板内的磁场强度
无损检测新技术
6
钢板的直流磁化
磁化原理
华中科技大学机械学院
用霍尔元件可以分别测得漏磁场的水平及垂直 分量。
裂 纹 横 向 倾 斜 角 度 α /度
7
6
0.2 m m
5
73 mm
4
3
2
1
0
0.2
0.4
0.6 0.8
裂纹深度
第3步
实验表明：裂纹深度与信 号幅度成非线性关系。
求解：通过建立数学 模型求出深度大小。
无损检测新技术
26
内外裂纹识别
华中科技大学机械学院
华中科技大学机械学院
从磁粉检测发展到 漏磁检测发展到
定量漏磁检测 油井管中的应用 输油管中的应用
无损检测新技术
1
Visual
无损检测方法
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
Replication
2
从磁粉探伤发展到漏磁检测
华中科技大学机械学院
检测元件
磁粉检测
无损检测新技术
漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
探头固定、管直线运动 对横向伤敏感
无损检测新技术
10
探头旋转、管直进 对纵向伤敏感
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
横向伤漏磁检测原理
11
Fra Baidu bibliotek
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
直流线圈磁化方式：结构简单、电气易实现、磁化能力强、易调整，成本低 等优势。其典型结构包括单线圈开路磁化结构和双线圈开路磁化结构。
无损检测新技术
单线圈磁场变化曲线 双线圈中间近似均匀场，空间大，便于探头机构的 设计、安装、拆卸。
12
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
应用实例：
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
13
磁化及磁化器设计
纵向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
单边磁化结构
无损检测新技术
双边磁化结构
14
磁化及磁化器设计
漏磁场及其分量
无损检测新技术
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理 学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究 金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通 过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个 端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。 这个电势差也被叫做霍尔电势差。
以磁场为工作媒介、以磁敏感器件为测试手 段的机械化、自动化、智能化检测方法。
3
漏磁无损检测及相关概念
缺陷（伤）的分类
华中科技大学机械学院
探伤的目的是发现缺陷（伤），按照定义角度不同，有 如下分类：
（1）横向伤、纵向伤、斜向伤； （2）内伤、外伤； （3）自然伤、人工伤； （4）点状伤、线状伤、体状伤。
无损检测新技术
4
磁化原理
钢板的直流磁化
华中科技大学机械学院
使被检工件饱和磁化是实现漏磁无损检测的关键的第一步
将钢板夹在磁扼内，如果通 过线圈的电流为I、线圈匝数 为n，则产生的磁动势Vw的 大小等于电流与线圈匝数乘 积：
Vw=I·n
无损检测新技术
5
钢板的直流磁化
磁化原理
华中科技大学机械学院
铁磁性材料的B-H曲线
22
中国—全世界的管加工中心
华中科技大学机械学院
2006年，全球56%的油井管在中国制造； 2007年，全球60%的油井管在中国制造； 2008年， 全球70%的油井管在中国制造；
雨后春笋生长的无逢管厂
引发:2009年08月欧盟对中国无逢钢管的反倾销案! 2009年10月美国对中国无逢钢管的反倾销案!
7
磁化原理
钢板的直流磁化
裂纹背面的漏磁场
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
钢管内壁伤的裂纹漏磁场变化
可见：钢管内壁上的裂纹漏磁场垂直 分量检测信号，信号峰峰间隔距离b、 壁厚、探头提离h之间的关系。
8
漏磁无损检测及相关概念
华中科技大学机械学院
横向缺陷检测原理
无损检测新技术
纵向缺陷检测原理
9
直流漏磁检测方法
19
输油管道检测机器人-管道猪 Pigging
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
跟踪
20
从漏磁单检测探头到阵列检测探头
华中科技大学机械学院
单点
线阵
面阵
走向与信号
多层
无损检测新技术
21
录井钢丝 抽油杆 油管 钻杆 套管 输油管 储罐 钢丝绳 测井电缆
无损检测新技术
油井管漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
18
从管外到管内漏磁检测
标准探头结构
华中科技大学机械学院
Powerful Magnets
Trail coils
Main receiving coils (lead coils)
多单元探头结构
Multi-coil circumferential
array
无损检测新技术
Wall loss detection coil
小于裂纹的长度时检测信号不受裂纹 长度的影响。
因此，要求固定探头沿管杆周向布
置的独立检测单元、或旋转探头沿管 轴向布置的独立检测单元越多越好。
无损检测新技术
25
ＶＰＰ ＶＰＰ
y
1
2 x
N
霍尔
Bx
磁
元件
轭
By B
S
永久 磁铁
裂纹深度确定
检测信号 ＶＰＰ／Ｖ
检 测 信 号ＶＰＰ／Ｖ
第2步
实验表明：当裂纹宽 度大于0.15mm时，信 号幅度与宽度变化无 关。且斜向与幅度无 关。
纵向探伤机磁化器设计
应用实例：
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
15
横向缺陷检测方法
华中科技大学机械学院
探头靴
探头单边安装
无损检测新技术
探头中间安装
16
对角线磁化
纵向缺陷检测方法
局部磁化
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
17
从直流漏磁发展到交流漏磁检测
华中科技大学机械学院
钢管
磁轭式
钢棒
无损检测新技术
二次消元：裂纹宽度
y
1
ＶＰＰ
2.5
2.0
1.5
w 0.3 22
1.0
0.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
裂纹宽度 w /mm
检测信号 ＶＰＰ／Ｖ
ＶＰＰ
华中科技大学机械学院
2
x
1.4
1.2
1.0
0.8
0.2 0.3
0.6
22
0.4
α
0.2
0 10 20 30 40 50 60
无损检测新技术
23
主要缺陷
华中科技大学机械学院
纵横向裂纹、锈蚀、磨损
锈蚀
偏磨
无损检测新技术
24
缺陷的深度
剩余壁厚 截面积
裂纹深度确定
第1步
华中科技大学机械学院
裂纹产生的漏磁场是三维场：磁场分 布与裂纹长度、宽度和深度有关。
检测信号是二维信号：信号波形与 裂纹的宽度和深度有关。
一次消元：当检测探头敏感的宽度
在均匀状态下，以下公式适用：
B=Ф/F和HE =V/L 式中：
F-钢板的横断面积； L-钢板的长度 V-钢板上的磁动势； Ф-通过钢板的磁通量 B-钢板内的磁通密度； HE -钢板内的磁场强度
无损检测新技术
6
钢板的直流磁化
磁化原理
华中科技大学机械学院
用霍尔元件可以分别测得漏磁场的水平及垂直 分量。
裂 纹 横 向 倾 斜 角 度 α /度
7
6
0.2 m m
5
73 mm
4
3
2
1
0
0.2
0.4
0.6 0.8
裂纹深度
第3步
实验表明：裂纹深度与信 号幅度成非线性关系。
求解：通过建立数学 模型求出深度大小。
无损检测新技术
26
内外裂纹识别
华中科技大学机械学院