3.管道漏磁检测—陈金忠
多功能管道内检测器测试平台研制
㊀２０２０年㊀第１期Ｐｉｐｅｌｉｎｅ㊀Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ㊀ａｎｄ㊀Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ２０２０㊀Ｎｏ １㊀基金项目：国家重点研发计划项目（２０１８ＹＦＦ０２１５０００）收稿日期：２０１９－０９－０９多功能管道内检测器测试平台研制马义来１，陈金忠１，邵卫林１，王㊀岩２（１．中国特种设备检测研究院压力管道事业部，北京㊀１０００２９；２．中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京㊀１０２２４９）㊀㊀摘要：针对管道内检测技术开发方法存在的不足，设计了一种多功能管道内检测器开发测试平台，提高了管道智能检测技术相关的元件开发测试的效率㊂按照实验思路设计不同的检测单元，可以实现多种管道智能检测技术相关元器件的测试，操作方便㊁节省时间和成本㊂实验表明，该平台能较好地完成ＭＢＮ检测信号的采集㊂关键词：管道；内检测；多功能；测试平台中图分类号：ＴＥ８㊀㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：１００４－９６１４（２０２０）０１－００５４－０４ＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｏｆＭｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌＩｎ⁃ｐｉｐｅｌｉｎｅＤｅｔｅｃｔｏｒＴｅｓｔｉｎｇＰｌａｔｆｏｒｍＭＡＹｉ⁃ｌａｉ１，ＣＨＥＮＪｉｎ⁃ｚｈｏｎｇ１，ＳＨＡＯＷｅｉ⁃ｌｉｎ１，ＷＡＮＧＹａｎ２（１．ＰｒｅｓｓｕｒｅＰｉｐｅｌｉｍｅＤｉｖｉｓｉｏｎ，ＣｈｉｎａＳｐｅｃｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００２９，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｅｒｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｍｕｌｔｉ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｅｒｎａｌｄｅｔｅｃｔｏｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｉｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｅｌｌｉ⁃ｇｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ⁃ｒｅｌａｔｅｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｔｅｓｔ．Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｕｎｉｔｓｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｅｘｐｅｒｉ⁃ｍｅｎｔａｌｉｄｅａｓ，ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅａｌｉｚｅａｖａｒｉｅｔｙｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ⁃ｒｅｌａｔｅｄｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｉｔｉｓｅａｓｙｔｏｏｐｅｒａｔｅａｎｄｓａｖｅｉｎｇｔｉｍｅａｎｄｃｏｓｔｓ．ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｃａｎｂｅｔｔｅｒｃｏｍｐｌｅｔｅｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｏｆＭＢＮｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｉｎｎｅｒｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｔｅｓｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍ０㊀引言目前，在管道检测技术领域，通常采用管道内检测器对管道进行检测，以使管道能正常㊁安全的使用㊂管道内检测器是一种借助管道内原油㊁成品油㊁天然气等介质驱动在管道内部运行前进，对管道内部信息进行检测㊁采集的仪器㊂在对管道进行检测的过程中，通常需要对管道检测相关的元器件也进行检测，使检测元器件能保持良好的检测性能㊂现有的用于管道内检测技术开发的工具包括：ＡＮＳＹＳ㊁ＣＯＭＳＯＬ㊁ＡＤＡＭＳ等限元仿真分析软件；水压管道装置㊁钢丝绳牵拉管道装置等内检测器测试平台；借助仪器仪表测试带缺陷钢板的静态实验平台［１－２］㊂然而现有的技术存在以下问题：借助仿真软件分析过程较复杂，难以得到与工程现场相近的结果；在水压㊁钢丝绳牵引的实验管道上进行实验的成本太大且试验场地管道长度有限；内检测器的检测运行是一个动态的过程，普通静止平台难以体现信号的动态特征㊂针对以上问题，设计了一种多功能管道内检测器测试平台，提高了管道智能检测技术相关的元件开发测试的效率，测试平台具有很好的适应性㊂１㊀管道内检测器管道内检测器主要包括电源单元㊁定位单元㊁检测单元㊁计算机采集单元，内检测器通过替换携带不同传感器和探头结构的检测单元以实现不同的检测功能［３］，内检测器的结构单元如图１所示㊂内检测技术开发的关键在于检测单元中检测探头结构和检测传感器的开发测试，文中提供了一种多种检测探头结构和传感器信号的测试实验平台，为内检测器上相关技术的测试开发提供帮助㊂图１㊀管道内检测器示意图２㊀管道内检测器测试平台多功能管道内检测器测试平台，采用管体周向旋㊀㊀㊀㊀㊀第１期马义来等：多功能管道内检测器测试平台研制５５㊀㊀转㊁检测器相对静止的方式在管体表面进行螺旋线扫描检测，来模拟内检测器与管道的相对运动㊂实验测试平台设计如图２所示㊂图２㊀管道内检测器测试平台示意图平台主要装置包括：（１）动力单元：由控制面板㊁变频器㊁电机㊁旋转主轴等部分组成㊂通过调节变频器，可以控制旋转主轴的启停㊁转速㊁正反转；滑动平台通过丝杠连接，由步进电机控制其水平直线运动㊂（２）运动约束机构：控制面板机械卡盘㊁滑动平台㊂（３）检测单元：根据特殊特定测试需求设计的测试结构，通过更换检测单元结构实现不同的测试功能，通过搭载不同的检测单元，可以在平台上进行漏磁㊁变径㊁ＭＢＮ等内检测技术研究测试，对传感器探头㊁里程轮等检测装置进行开发测试㊂（４）实验台基座：底座㊁卡盘尾座㊂利用控制面板对实验台的运动参数进行控制与实时显示㊂通过变频器控制主轴电机的启动㊁急停㊁正反转和转速；通过伺服驱动器对检测平台的位置㊁直线进给速度和方向进行控制㊂管道内检测器测试平台控制系统如图３所示㊂图３㊀管道内检测器测试平台控制系统示意图３㊀实验测试平台的功能设计３．１㊀漏磁检测与ＭＢＮ检测当运用试验台进行漏磁检测［４］相关实验时，检测机构如图４所示㊂该装置工作时，电极带动管道进行周向运动，电磁铁对管道试件进行励磁，漏磁探头和ＭＢＮ［５］探头等传感器安装在磁极中间，获取管道表面一周的磁场信息，同时，通过丝杠牵引控制水平滑台的位置可以采集管道不同位置缺陷信息，进行实验采集㊂该装置可以进一步对检测探头的性能进行调试㊁检测㊂图４㊀漏磁检测与ＭＢＮ检测示意图３．２㊀里程轮性能测试运用该装置测试里程轮［６］时，检测机构示意图如图５所示㊂将里程轮安装在检测支架上，通过弹簧的牵引使里程轮表面与管道外壁保持贴合，管道转动时，管道外壁与里程轮之间的摩擦力将带动里程轮转动㊂通过调节转动速度可以测试里程传感器的性能以及里程轮表面的摩擦性能㊂３．３㊀ＭＦＬ探头耐磨性测试运用该装置测试ＭＦＬ探头耐磨性能时，检测机构示意图如图６所示㊂ＭＦＬ探头通过弹性支架安装在检测支架上，调整滑台的位置使探头与管道外壁保持贴合，并控制压紧力度，当管道转动，管壁与探头之间存在滑动摩擦㊂通过转动圈数以及探头外壳减薄量的测量可以对传感器探头的耐磨性进行评价测试㊂３．４㊀管道几何变形检测管道几何变形检测试验装置如图７所示㊂变形检测探头由角位移传感器和变形检测探臂构成，将变形检测探臂固定连接在实验平台机构上，通过弹簧连接使探臂保持与旋转管道的外表面接触，被测管道加工有一个形状不规则的凹陷，管道转动将使变形检测臂发生上下摆动，通过采集角位移传感器所输出的信号波动测定角位移传感器的灵敏度［７］，同时该机构可以㊀㊀㊀㊀㊀５６㊀ＰｉｐｅｌｉｎｅＴｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪａｎ２０２０㊀图５㊀里程轮性能测试示意图图６㊀ＭＦＬ探头耐磨性测试示意图进一步测试变形检测臂端头长时间工作时的抗磨损情况㊂４㊀实验验证多功能管道内检测器测试平台如图８所示㊂图中采用一段长度约为１ｍ㊁Φ３２５ｍｍ的管道实物，验证ＭＢＮ检测效果；漏磁试验装置通过６２１８型ＮＩ数据采集器与ＰＣ机ＵＳＢ端口相连，ＰＣ中采用ＬａｂＶＩＥＷ软件搭建了虚拟仪器［８］㊂为了模拟油气管道缺陷处的应力集中，使用球形压头（Φ１０ｍｍ）在管道试件表面施加单向压力使其出现塑性变形，当卸载压力后塑性变形区域会形成一定图７㊀管道几何变形检测测试示意图图８㊀多功能管道内检测器测试平台深度的球形压痕，压痕周围由于塑性变形而产生了残余应力㊂在管道圆周上共加工１２组球形压痕，理想的压痕加工深度区间从０．５％ｔ ６％ｔ，ｔ为管道壁厚，深度间隔０．５％ｔ，均匀分布在管道上，管道应力缺陷的设置如图９所示㊂ＭＢＮ信号对压痕缺陷的响应结果如图１０所示㊂㊀㊀实验证明，该平台能较好地完成ＭＢＮ检测信号采集，在漏磁检测㊁里程轮性能测试㊁ＭＦＬ探头耐磨性测试以及管道几何变形检测性能测试中，测试效果满足设计需要㊂５㊀结论实验台可以在室内进行内检测技术开发相关的实验，操作方便㊁节省时间和资金；针对内检测技术相㊀㊀㊀㊀㊀第１期马义来等：多功能管道内检测器测试平台研制５７㊀㊀图９㊀压痕缺陷加工示意图图１０㊀管道压痕缺陷处的ＭＢＮ响应关的探头结构，设计了对应的固定夹具和实验方法，对多种内检测技术相关的元器件测试都有较好的适用性；实验台设计的结构，在保证管道和探头的运动㊁支撑的同时能够实现调速控制㊂参考文献：［１］㊀杨理践，郭天昊，高松巍，等．油气管道特殊部件的漏磁检测信号特征分析［Ｊ］．沈阳工业大学学报，２０１７，３９（１）：４３－４７．［２］㊀马义来，何仁洋，陈金忠，等．基于ＦＰＧＡ＋ＡＲＭ的管道漏磁检测数据采集系统设计［Ｊ］．无损检测，２０１７，３９（８）：７１－７４．［３］㊀戴光，吴忠义，朱祥军，等．管道内外壁缺陷的漏磁检测［Ｊ］．无损检测，２０１８，４０（３）：１９－２３；２８．［４］㊀汤荣，孙丽，陈峰．管道漏磁检测磁化问题分析［Ｊ］．全面腐蚀控制，２０１５，２９（１０）：２８－３０．［５］㊀陈金忠，段礼祥，马义来，等．基于巴克豪森效应的管道应力内检测数值计算［Ｊ］．石油机械，２０１８，４６（８）：１１３－１１７．［６］㊀程创，张均富．基于ＡＤＡＭＳ的管道内检测器里程轮碰撞分析及模拟［Ｊ］．管道技术与设备，２０１７（６）：４７－５１．［７］㊀蒋开文，林立，马义来，等．钻杆在线漏磁探伤系统探头静磁力的数值模拟［Ｊ］．石油机械，２０１３，４１（１１）：３２－３５．［８］㊀王少平，王增国，刘金海，等．基于三轴漏磁与电涡流检测的管道内外壁缺陷识别方法［Ｊ］．控制工程，２０１４，２１（４）：５７２－５７８．作者简介：马义来（１９８７ ），博士，高级工程师，主要从事油气管道内检测技术的研究工作㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｃｈａｎｔａｌ１３１４＠１６３．ｃｏｍ（上接第５３页）［３］㊀ＧＨＯＲＢＡＮＩＡＮＪＫ，ＧＨＯＬＡＭＲＥＺＡＥＩＭ．Ａｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｐｐｒｏａｃｈｔｏｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ａｐ⁃ｐｌｉｅｄＥｎｅｒｇｙ，２００８，８６（７）：１２１０－１２１４．［４］㊀ＧＲＡＶＤＡＨＬＪＴ，ＥＧＥＬＡＮＤＯ，ＶＡＴＬＡＮＤＳＯ．Ｄｒｉｖｅｔｏｒｑｕｅａｃｔｕａｔｉｏｎｉｎａｃｔｉｖｅｓｕｒｇｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｓ［Ｊ］．Ａｕｔｏｍａｔｉｃａ，２００２，３８（１１）：１８５３－１５８７．［５］㊀程荟积，李国明，闫洪涛，等．西气东输二线西段压缩机与ＳＣＳ系统通讯概况与优化［Ｊ］．信息通信，２０１２（４）：２７３－２７４．［６］㊀闫庆华．天然气压缩机ＰＬＣ控制器的研究［Ｊ］．科技创新与应用，２０１３（２０）：１５．［７］㊀许雄轩，曾杰，方亮庭．ＰＬＣ在压缩机自控系统中的应用［Ｊ］．机电信息，２０１０（３０）：１７４－１７５．［８］㊀中国石油天然气股份有限公司管道分公司．油气管道监控与数据采集系统通用技术规范：第９部分㊀站场控制系统设计与集成：Ｑ／ＳＹ２０１．９ ２０１６［Ｓ］．廊坊：中国石油天然气股份有限公司管道分公司，２０１６．［９］㊀中国石油天然气股份有限公司北京油气调控中心．天然气管道远程控制技术规范：Ｑ／ＳＹ０５００３ ２０１６［Ｓ］．北京：中国石油天然气股份有限公司北京油气调控中心，２０１６．［１０］㊀中国石油天然气集团有限公司．输气管道工程电驱离心式压缩机组技术规格书：ＣＤＰ－Ｓ－ＮＧＰ－ＰＲ－０３６－２０１４－２［Ｓ］．北京：中国石油天然气集团有限公司，２０１４．作者简介：潘志榆（１９８９ ），工程师，主要从事长输管道自动化㊁储运专业方向的研究工作㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：５４１４６９３９５＠ｑｑ．ｃｏｍ。
管道盗油孔的漏磁内检测信号识别
管道盗油孔的漏磁内检测信号识别邵卫林;陈金忠;马义来;何仁洋【摘要】This paper introduces the principle of magnetic flux leakage in-line inspection and the feature analysis of the magnetic flux leakage signals based on the magnetic flux leakage technology for in-line inspection.This paper uses the method of combining circumferential weld and magnetic circuit method to identify the polarity of characteristic signal, through comparing the consistency of polar curve and the comparison with the size of the characteristic signal and the way of oil-stealing hole, the technology can effectively identify the pipeline oil-stealing hole, the technology can avoid misjudgment and undetected pipeline oil-stealing hole, and provide technical support for pipeline magnetic flux leakage in-line inspection data analysis and signal recognition in the future.%介绍了漏磁内检测的原理和漏磁信号的特性,利用环焊缝和磁路方式相结合的方法判读特征信号的极性,再利用特征信号一致性的比较原则,并结合特征信号的特征和盗油孔的方式,有效识别出管道盗油孔的信号,避免管道盗油孔信号的误判和漏检,为今后成品油管道漏磁内检测数据的分析和信号识别提供技术支持.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】4页(P6-9)【关键词】内检测;管道;漏磁;盗油孔;识别【作者】邵卫林;陈金忠;马义来;何仁洋【作者单位】中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029【正文语种】中文【中图分类】TG115.28石油天然气的管道运输是我国五大运输产业之一，对国民经济发展起支柱性的作用。
钻杆漏磁检测励磁装置3D磁场的仿真模拟
钻杆漏磁检测励磁装置3D磁场的仿真模拟马义来;何仁洋;陈金忠;李春雨【摘要】漏磁检测技术被认为是一种高效率的无损检测方法，已被广泛应用于油田钻杆的检测中。
利用ANSYS软件建立完整的励磁装置组合3D模型，通过分析计算实现钻杆在完整励磁装置组合下的磁场展示，可以代替物理实体试验，极大地提高了分析效率，减少了分析成本，达到了预期的要求，为钻杆励磁装置及钻杆的漏磁检测提供了理论依据。
%Magnetic flux leakage is one type of electromagnetic nondestructive testing (NDT)which is widely utilized in the testing the integrity of drill pipe in the field.In this paper,the 3D model of excitation unit is completely built and analyzed by ANSYS software.The magnetic field of drill pipe in the combination of full excitation device is shown by ANSYS software instead of the physic experiments which increases the efficiency tremendously and decreases the cost and achieves the anticipated desire.It is considered that this technique can provide the theoretical basis of drill pipe excitation device and the magnetic flux leakage testing of drill pipe.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2016(038)009【总页数】4页(P25-28)【关键词】钻杆;漏磁检测;励磁装置;有限元分析【作者】马义来;何仁洋;陈金忠;李春雨【作者单位】中国特种设备检测研究院压力管道事业部，北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部，北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部，北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部，北京100029【正文语种】中文【中图分类】TG115.28钻杆属于薄壁管，在钻井作业中承受轴向力、弯矩、离心力、扭矩力以及动载作用，工作条件极其恶劣。
长输油气管道漏磁内检测技术研究
长输油气管道漏磁内检测技术研究摘要：长输油气管道漏磁内检测技术作为管道完整性管理的核心技术已经在管道检测工作中得到广泛应用，该技术可以对管道本体缺陷进行识别、定位和量化统计，是指导管道合理维修、开展管道完整性管理工作的重要手段，是管道运行安全的重要技术保障。
该文主要阐述漏磁内检技术及原理、漏磁检测应用等，该方法具有高精度、非破坏性、经济高效、安全可靠等特点，在长输油气管道完整性管理工作中得到广泛应用，对保障长输油气管道安全具有很高应用价值。
关键词：油气管道；漏磁内检测；技术引言长输油气管道在运行过程中由于受到多种因素的影响，在服役运行过程中难免会发生腐蚀、变形等问题，为了及时发现管道本体缺陷，以便管道企业科学合理的开展管道维修维护，避免因管道本体缺陷失效造成安全事故，需要通过内检测技术的支持来获取管道缺陷信息并开展修复整治，而长输油气管道内检测技术具有检测准确度高、对管道运行无影响等优点，被广泛应用于长输油气管道的安全管理中，是提升管道本质安全的一项重要技术支撑手段。
1 内检测方法管道内检测技术最早产生于上世纪 60 年代美国，漏磁通无损检测技术的成功运用开启了管道内检测技术的先河，发展至今已形成管道漏磁、管道超声波和管道涡流等内检测方法，是目前主要的内检测方法。
1.1漏磁检测检测器在管道内运行过程中，其携带的永久磁铁将管壁饱和磁化，管壁与钢刷、磁铁及铁心形成磁回路，当管壁没有缺陷时，磁力线在管道内均匀分布，形成匀强磁场，当管壁有缺陷时，磁力线在管壁扭曲，穿出管壁产生漏磁，磁感线被磁传感器采集，传感器模块探头将表征管道特征的磁场信号转化为电信号，经过信号集中分析处理实现检测，这些检测数据通过专业人员分析可得出管道缺陷信息。
1.2涡流检测涡流检测是以电磁场理论为基础的电磁无损探伤方法，其基本原理是利用通有交流电的线圈（励磁线圈%）产生交变的磁场，使被测金属管道表面产生涡流，而该涡流又会产生感应磁场作用于线圈，从而改变线圈的电参数，只要被测管道表面存在缺陷，就会使涡流环发生畸变，通过感受涡流变化的传感器（检测线圈）测定由励磁线圈激励起来的涡流大小、分布及其变化就可以获取被测管道的表面缺陷和腐蚀状况。
基于MSP430单片机的管道内检测器智能跟踪系统设计
基于MSP430单片机的管道内检测器智能跟踪系统设计马义来;何仁洋;陈金忠
【期刊名称】《北京石油化工学院学报》
【年(卷),期】2017(025)002
【摘要】为掌握管道内检测器在油气管道中的运行位置,提出了基于MSP430单片机的内检测器智能跟踪系统设计,重点介绍了主控制器的选型、LCD液晶显示模块设计、GSM模块通讯设计、电源模块设计以及智能跟踪系统软件设计.并进行了管道现场应用.结果表明:设计的管道内检测器智能跟踪系统符合现场作业要求,切实可行,对降低管道内检测风险,保障管道内检测工作安全实施具有重要的意义.
【总页数】4页(P36-39)
【作者】马义来;何仁洋;陈金忠
【作者单位】中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029;中国特种设备检测研究院压力管道事业部,北京 100029
【正文语种】中文
【中图分类】TP277
【相关文献】
1.基于MSP430单片机的行驶车辆检测器的设计 [J], 姜灯明
2.一种基于MSP430单片机无位置传感器的非金属管道倾角度的检测及实现 [J], 王海军;李春鹏;吕海双;徐屹东;谢茹
3.基于MC9S12XS128单片机的管道内钢珠运动测量系统设计 [J], 邵华;
4.基于MC9S12XS128单片机的管道内钢珠运动测量系统设计 [J], 邵华
5.基于MSP430单片机的超声波倒车雷达系统设计 [J], 陈希湘;朱嵘涛;王锦莉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
漏磁检测在管道损伤探测中的应用
漏磁检测在管道损伤探测中的应用
左万君;戴西斌;吴昌玉
【期刊名称】《无损检测》
【年(卷),期】2024(46)3
【摘要】漏磁检测技术是油气管道损伤检测中最常用的方法之一。
其是一种利用磁敏传感器检测漏磁信号进而探测管道缺陷的无损检测技术。
首先介绍了漏磁检测的原理和操作流程,而后综述了近年来漏磁检测技术在信号预处理、异常识别以及缺陷量化3方面取得的重要成果。
其中,重点介绍了基于深度学习的异常识别和缺陷量化方法,并分析了这些方法存在的不足。
最后,对管道漏磁检测的未来发展进行了展望。
【总页数】8页(P56-63)
【作者】左万君;戴西斌;吴昌玉
【作者单位】江西省检验检测认证总院特种设备检验检测研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.浅谈漏磁检测技术在天然气管道内检测中的应用
2.低频磁致伸缩超声导波及漏磁检测组合新技术在压力管道检验中的应用
3.漏磁检测系统在长输天然气管道缺陷检测中的应用研究
4.漏磁内检测技术在集输管道检测中的应用
5.漏磁检测在天然气长输管道缺陷检测中的应用研究
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长输油气管道漏磁内检测技术研究
长输油气管道漏磁内检测技术研究摘要：随着油气能源需求的不断增长，用于液体和天然气能源输送的长距离输送管道建设也在发展。
作为油气输送的长距离管道，在安装和长期运行过程中，由于管道制造过程中的缺陷、地下管道地壳变化引起的管道变形、地下管道长期腐蚀等原因，导致管道严重变形和损坏。
为防止管道运行过程中出现安全问题，消除安全隐患，相关单位将定期对长输管道进行检查。
在众多管道检测技术中，漏磁检测（mflMFL）因其可靠性高、使用方便等优点而广泛应用于管道损伤和缺陷检测。
关键词：长输油气;管道漏磁内;检测技术;研究1管道漏磁内检测系统组成1.1驱动模块驱动模块主要由多个驱动皮碗组成。
检测器安装在油气管道中检测器在油气管道中运行，。
在驱动皮碗的作用下，前部和后部之间的压力差被建立，以沿管道向前推动检测器。
驱动力必须大于检测器和管道内壁之间的摩擦阻力和磁吸附力。
驱动皮碗通常放置在漏磁内部检测器的前端，与其他皮碗一起作为电源，并支撑整个检测器与管道轴线同心。
管道漏磁内部检测器一般有多个皮碗，主要用于检测器通过三通管、阀门等。
当检测器运行到三通管时，由于三通管的分流作用，驱动皮碗的驱动力瞬间减小。
此时，第二驱动皮碗需要向前提供检测器的驱动力。
应注意，两个相邻驱动皮碗之间的距离必须足够大。
1.2磁化模块磁化模块主要由永磁体或电池供电电磁铁组成。
固定在磁化器上的钢刷紧密附着在管道内壁上，将磁场传导到管道壁上。
漏磁内部检测器的单个磁化模块可以磁化管壁的一部分，阵列的磁化模块一起工作以覆盖管周向的大部分区域。
与电磁铁相比，永磁体是永久磁化的，无需电源，广泛应用于漏磁内部检测器。
基于永磁励磁结构的内部检测器，永磁模块包括一对磁体、磁轭和钢刷。
1.3传感器模块传感模块主要由霍尔元件或漆包线圈、支撑件、耐磨件、电子系统等组成。
漏磁传感器记录检测过程中的漏磁信号，其中包含管道金属损耗的缺陷信息。
漏磁传感器位于磁路两极中间，将采集到的漏磁信号转换为电信号，并通过后续数据采集和处理对管道金属损耗进行识别和量化。
基于交流磁化调制的钢管漏磁检测方法
基于交流磁化调制的钢管漏磁检测方法基于交流磁化调制的钢管漏磁检测方法摘要：本文研究了一种基于交流磁化调制的钢管漏磁检测方法。
该方法采用调制信号激励被测钢管，利用交流磁场对钢管进行磁化，通过磁场感应信号进行检测。
首先通过理论分析，对交流磁化调制信号的特点进行了研究，提出了一种优化调制参数的方法。
然后进行了实验验证，结果表明，该方法能有效地检测钢管表面的漏磁缺陷，并能够实现高精度的缺陷定位。
此外，本文还对该方法的适用范围、优缺点以及未来的进一步研究方向进行了探讨。
关键词：交流磁化调制，钢管漏磁检测，磁场感应信号，缺陷定位1. 引言钢管作为一种重要的工程材料，广泛应用于石油、天然气等行业。
然而，在生产和加工过程中，钢管表面往往会出现各种类型的缺陷，如裂纹、气孔等，这些缺陷会对钢管的性能和使用寿命产生严重的影响。
因此，在钢管制造和维护过程中，对钢管表面的缺陷进行准确、快速的检测，具有重要的意义。
目前，常用的钢管缺陷检测方法主要有涡流检测、超声波检测等。
然而，这些方法存在一些不足之处，如检测精度受材料的物理性质的影响大，检测时间长，对表面缺陷的检测效果较差等。
为了克服这些不足，本文提出了一种基于交流磁化调制的钢管漏磁检测方法，该方法可以有效地检测钢管表面的漏磁缺陷，并能够实现高精度的缺陷定位。
2. 交流磁化调制的原理和特点交流磁化调制是一种非接触式的磁场检测技术，它利用调制信号对被测体进行磁化，然后通过磁场感应信号进行检测。
与涡流检测、超声波检测等方法相比，交流磁化调制具有以下特点：(1) 可以实现非接触式检测，不会对被测体造成损伤；(2) 适用于各种材料的检测，不受材料的物理性质的影响；(3) 能够检测表面和近表面的缺陷，对于小直径、薄壁管道的检测效果尤为显著。
3. 钢管漏磁检测方法的实现步骤(1) 交流磁化调制信号的产生：采用DDS（直接数字合成）技术，产生频率可调、幅度可调的交流磁化调制信号。
(2) 钢管的磁化：将调制信号激励到钢管表面，利用交流磁场对钢管进行磁化，并通过磁场感应信号进行检测。
基于多传感器数据融合技术的漏磁内检测数据分析
基于多传感器数据融合技术的漏磁内检测数据分析邵卫林; 陈金忠; 马义来; 孟涛; 何仁洋【期刊名称】《《传感技术学报》》【年(卷),期】2019(032)010【总页数】8页(P1541-1548)【关键词】漏磁内检测; 多传感器; 数据融合; 数据分析【作者】邵卫林; 陈金忠; 马义来; 孟涛; 何仁洋【作者单位】中国特种设备检测研究院北京100029【正文语种】中文【中图分类】TP212.9; TU81管道检测是发现隐患和保障油气管道安全可靠运行的重要措施，内检测是未来油气管道定期检验的主要手段和验证管道本体完整性最有效的手段之一，内检测可以发现管道的变形、金属增加、诸如制造缺陷、机械损伤、腐蚀、焊缝异常等体积型金属损失以及管道特征等[1]。
目前，管道内检测比较成熟的技术有漏磁检测技术、超声波检测技术和涡流检测技术[2]等。
超声和涡流检测技术因其局限性应用多受限，而漏磁内检测技术因其对管道内环境要求不高、无需耦合、适用范围广、价格低廉等优点，已成为目前应用最广泛、最成熟的内检测技术[3]。
漏磁内检测的数据分析是检测最重要的环节，是提供管道检测结果的前提和保障。
杨理贱等人[4]采用有限元法分析得出漏磁信号的特征与缺陷外形参数特征存在对应关系，可通过漏磁场信号特征对缺陷外形参数进行初步判别；邵卫林等人[3]采取特征曲线比较一致的原则判断特征信号的极性，再进一步判断该特征信号是金属增加信号还是金属损失信号，并对特殊的盗油孔信号提出了判断方法；王富祥等人[5]利用三轴漏磁场伪彩色图分析了管道特征的识别方法。
以上文献均是通过漏磁主传感器的漏磁场信号进行的单类型传感器的数据分析，而不同几何形状的缺陷可能产生相似的磁场分布，故从磁场分布反演缺陷几何尺寸会存在不确定性[6]。
漏磁检测信息的获取依赖检测器的传感器，采用单传感器信息来源的数据分析有一定局限性和不确定性[7]，漏磁内检测器是多传感器系统，采用多传感器数据融合分析技术可实现对检测数据全方位、多角度的分析和判断，相较于传统的单类型传感器数据分析能有效提高检测数据分析的全面性、质量和准确性。
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1 无损检测技术 3 漏磁外检测技术
目录
2 漏磁检测技术
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1 Part
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无损检测技术
无损检测 无损检测与材料服役状态评估 电磁无损检测发展的总体趋势 国内外电磁无损检测技术研究现状及趋势分析
机械损伤
机械划伤指由于机械去除了管道表面局部金属，在划伤区 域剩余金属往往被冷作硬化，从而导致其电磁特性改变，机械划 伤区域可能包含浅层裂纹，进一步降低管道的承压能力。如同腐 蚀，机械划伤是基于局部磁场变化被检测器检测到
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Add管y线ou常r ti见tle的缺陷及缺欠
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裂纹
漏磁检测工具可偶尔检测裂纹，裂纹类缺陷只在有限的条 件下发现，裂纹在管道上相对少见，但是常见的有疲劳，应力腐 蚀与焊缝缺陷。选择性焊缝腐蚀尝尝伴随簇裂纹，楔形槽的特性 与裂纹类似。当裂纹的方向很大程度上影响到周围的磁场时容易 被检测到。
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管道漏磁检测技术
中国特种设备检测研究院 电磁技术研究及设备研发室
汇报人：陈金忠
输五入你部的标委题全面推行油气输送管道完整性管理的通知LOGO Add your title
三部委规范和推进油气输送管道法定检验工作通知
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Add 《yo压u力r t管itl道e 定期检验规则——长输（油气）管道》 TSG D7003
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AddNyBou/Tr t4it7le013.12—2014承压设备无损检测（第12部分 漏磁检测） 在制钢管元件漏磁检测
编号、承压设备的类别、规格尺寸、材料牌 号、材质、热处理状态及表面状态；
检测设备与器材：设备种类、型号、规 格尺寸、检测附件和检测材料；
检测工艺参数：检测方法、检测比例、 检测部位、标准试块或标准试样（片）；
检测技术要求：执行标准和验收级别； 检测程序；检测部位示意图；编制（级 别）和审核（级别）人；制定日期
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无损检测通用工艺规程至少应包括以下内容： 适用范围； 引用标准、法规； 检测人员资格； 检测设备、器材和材料； 检测表面制品； 检测时机； 检测工艺和检测技术； 检测结果的评定和质量等级分类； 检测记录、报告和资料存档； 编制（级别）、审核（级别）和批准人； 制定日期
无损检测工艺卡一般包括以下内容： 工艺卡编号； 产品名称、产品编号、制造安装或检验
最终，漏磁检 测工具被广泛应 用且是最有效的 管道内检测工具
1918年美国人HOKE发现被磁化的钢块吸附 粉末的现象，磁粉检测被偶然发现，随后磁粉检 测技术被开发并商业化，第一个磁粉检测应用单 位是Magnaflux Corporation，该公司于1934年 成立，目前仍然是检测设备的主要供应商
1965年，Tuboscope 推 出了第一代漏磁内检测设备， 同时漏磁内检测仪器得到油
磁铁周围的磁力线
基于有限元分析磁铁及其两极空间磁力线分布如图所示，磁铁用靠近图顶部的浅色条指示，连接到磁极的弯曲的 灰色区域是钢件，它可以用以将磁通导向特定方向。磁通线是来自磁极的曲线，穿过铁构件和周围介质，从图看出部分 磁力线直接走两极之间，部分磁力线并未走两极之间。
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Add漏y磁ou检r ti测tle能力总结
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缺陷分类 非相关特征 缺陷量化
是指将检测到的信号或者原因分为三类中的 一个，非相关特征、管道特征和异常
是指检测到的信号是管道外部特征，并不影响管 道完整性，例如，管沟中的异物、电子噪声等。管道 部件主要是管道特征，阀门、环焊等。异常是指管道 中的缺欠、普同缺陷和严重缺陷
是依据检测信号描述或评估缺陷严重程度， 同时量化缺陷为缺欠、缺陷和严重缺陷
磁 太赫兹检测
频 红外热成像检测
率 1014 Hz
非金属材料，体积型缺陷 非金属材料，大面积检测
电磁无损检测具有非接触、速度快、信息量大等特点，可有效适应不同工况， 针对不同结构形式，检测不同类型损伤。
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2 Part
漏磁检测技术
漏磁检测基本原理 管道漏磁检测概述 基于统计分析的缺陷深度计算方法
04
如相关因素的变化超出规定范围 和要求时，工艺规程必须进行修订或 重新编制
操作指导书在首次使用时要进行 验证，验证方式可采用对比试件或实 际检测的对象
07
05
06
对于每台承压设备的漏磁检测，应按照检 测工艺规程制定操作指导书，若同规格设备处测要求编制操作指导书，还应包括 检测对象（几何形状与尺寸、材料、设计与运 行参数、涂层类型和厚度、被检件表面状态）、 仪器核查状态（传感器、磁化装置、扫查装置、 仪器主机、检测数据采集和软件分析等）、励 磁方法、扫查方式、探头（数量、型号、布置 方式）、系统核查、校准试件
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AddNyBou/Tr t4it7le013.12—2014承压设备无损检测（第12部分 漏磁检测）
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1、漏磁检测系统应至少包括电源、磁化装置、 磁场传感器、扫查装置、信号采集单元、信号 显示（或报警）单元、信号存储单元等，必要 时还应有退磁装置和位置记录装置。 2、漏磁检测系统应具有对发现的缺陷位置和 深度进行分析和显示的功能。
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AddNyBou/Tr t4it7le013.12—2014承压设备无损检测（第12部分 漏磁检测） 安全要求
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本部分没有完全列出进行检测时所有 的安全要求，使用本部分的用户有义务在 检测前建立适当的安全和健康准则；
磁化装置在运输、存放和搬运过程中 应采用措施避免强磁对人身、设备、仪器 仪表和欢迎的影响。
无损检测可对 制造用原材料， 各中间工艺环 节、直至最终 产成品进行全 程检测，也可 对服役中的设 备进行检测
电磁无输入损你检的测标是题基于材料特性和电磁场相互作用，对材料损伤状态进行检测和评估LO。GO
Add your title 检测方法
特点
0 Hz
电
漏磁检测 涡流检测
铁磁材料，腐蚀 金属材料，表面及近表面检测
油气管道定期检验优先选择内检测，选用内检测时，仍应对外腐蚀防护系统进行检测。
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《油气输送管道完整性管理规范》 GB 32167-2015 完整性评价宜优先选择基于内检测数据的适用性评价方法进行完整性评价。如管道不具备内检 测条件，宜改造管道使其具备内检测条件。
《钢质管道内检测技术规范》 GB/T 27699-2011 新建管道应当在投产3年内实施首次内检测。 管道内检测周期不应超过8年。 发生重大地质灾害、重新启用，需提压运行、介质发生重大变化，应尽快进行内检测。
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1 Part
无损检测技术
漏磁检测理解？ 漏磁检测精度 缺陷评定依据尺寸？ 腐蚀速率计算？
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输Ad无入d损你yo检的ur标测tit题是le 利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对LO象GO 使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小， 位置，性质和数量等信息。
1
无损 2 检测
3
具有非破坏性，因为它在做检测时不会损 害被检测对象的使用性能
具有全面性，必要时可对被检测对象进 行100%的全面检测
具有全程性，无损检测因不损坏被检测对 象的使用性能广泛应用于产成品和在用品 检测（破坏性检测一般只适用于对原材料 进行检测，如机械工程中普遍采用的拉伸、 压缩、弯曲等）
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AddNyBou/Tr t4it7le013.12—2014承压设备无损检测（第12部分 漏磁检测）
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检测 环境
检测过程应遵守国家和地方颁布的相关法律，特别是涉及 事故预防、电气安全、高危行业以及环境保护方面的法律法规
实施检测的环境应符合仪器设备和被检工件的要求
检测场地附近不应有影响仪器设备正常工作的电磁干扰源
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Add漏y磁ou检r ti测tle发展历史
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1868年，英国海军建筑师 学会最早使用罗盘仪发现 了磁化后炮管上的缺陷
漏磁检测技术的原理与磁粉检测原理一致， 主要的差别在于MFL使用传感器，1920~30之 间，第一代漏磁检测传感器被成功研发，用以测 量缺陷周围的磁场，实现了定量检测，而非磁粉 检测的定性分析
02
03
工艺规程规定以下所列因素的具体范围或要求：设备型 号或制造单位；检测仪器和磁化能力；系统软件；探头种类； 扫查方向；扫查速度和扫查覆盖区域；重叠区域；提离；被 检对象材料；被检对象厚度和尺寸；表面状态；覆盖层或覆 盖层厚度；对比试件和校准试件的材料；评价标准
工艺规程和操作指导书
01
检测工艺文件
与缺陷管接触的磁体周围的磁通场
金属损失区域漏磁通是由管体局部壁厚减 少引起，金属损失区域剩余壁厚所能通过的磁通 少于正常壁厚所能通过的磁通。磁力线从管道内 外表面泄漏出，因此天然气耦合场发生改变。
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Add管y道ou漏r ti磁tle检测概述
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理解磁性、磁力线和磁力线泄漏需要理解漏磁检测系 统的构成，漏磁检测的激励是永磁铁，有两极，分别称作南 极与北极。磁极施加力在钢件和其它磁极上，这种吸引力称 为磁场，其中磁力线用以描述磁场的强度与方向，磁场是一 个矢量既有方向又有幅值，与磁力的方向平行，磁通线的间 距称为磁通密度，大量的磁通线代表一个强磁场。
1、被检工件表面应无厚铁锈或污垢等固体 残留物以及可能影响检测的其他障碍物， 如不能满足要求，应加以清除，清除时不 应损坏被检工件表面。 2、应考虑被检工件表面的涂层厚度对检测 灵敏度的影响。