范依澄 秦之凡

摘??要：在復(fù)雜的工作條件下，流動腐蝕會導(dǎo)致的厚壁管道局部壁厚發(fā)生變化。傳統(tǒng)的電磁檢測方法很難評估深層缺陷，由于磁導(dǎo)率擾動檢測（MPPT）擁有對深埋缺陷鋼管的高靈敏度優(yōu)勢，因此，采用磁導(dǎo)率擾動檢測方法對厚壁管道腐蝕缺陷進行檢測。對鐵磁材料施加直流電磁化，由于壁薄引起的內(nèi)部磁場擾動引起表層磁導(dǎo)率擾動，并通過渦流探頭檢測。實驗結(jié)果表明，檢測電壓信號幅值隨管壁減薄厚度的增加而增大，可以測量管壁減薄5%的情況。

關(guān)鍵詞：腐蝕??磁導(dǎo)率??直流磁化??渦流

中圖分類號：TM62;TG142.71

Corrosion?Detection?of?Thick-Walled?Pipes?Based?on?Magnetic?Permeability?Perturbation

FAN?Yicheng1??QIN?Zhifan2

1.?Military?Representative?Office?of?the?Naval?Armament?Department?in?Wuxi，?Wuxi，?Jiangsu?Province，?214000?China;?2.The?7th?Military?Representative?Office?of?the?Naval?Armament?Department?in?Beijing，?Beijing，?100010?China?（請確認翻譯準確性？？）

Abstract：Under?complex?working?conditions，?flow?corrosion?can?lead?to?changes?in?the?local?wall?thickness?of?thick-walled?pipes.?The?traditional?electromagnetic?detection?method?is?difficult?to?evaluate?deep?defects，?and?because?of?the?advantage?of?the?high?sensitivity?of?the?magnetic?permeability?perturbation?testing?（MPPT）?for?deep-buried?defective?steel?pipes，?its?method?is?used?to?detect?the?corrosion?defects?of?thick-walled?pipes.?Direct?current?magnetization?is?applied?to?ferromagnetic?materials，?and?the?surface?permeability?perturbation?is?caused?by?the?internal?magnetic?field?perturbation?caused?by?wall?thinness，?which?is?detected?by?an?eddy?current?probe.?Experimental?results?show?that?the?amplitude?of?detection?voltage?signals?increases?with?the?increase?of?the?thinning?thickness?of?pipe?walls，?and?the?5%?thinning?of?pipe?walls?can?be?detected.

Key?Words：?Corrosion;?Permeability;?Direct?current?magnetization;?Vortex

近年來，隨著我國油氣發(fā)展的需求擴大，長輸管道鋪設(shè)量大幅增加。長輸管道經(jīng)過長時間的運行后會發(fā)生多種損傷，管道內(nèi)壁腐蝕是長輸管道運行中的一種常見損傷模式[1，2]。為了防止管道泄漏和爆炸事故的發(fā)生，需要采取一定的檢測技術(shù)對鋼管的壁厚減薄情況進行定期測量[3]。目前常用于鋼管壁厚測量的無損檢測方法主要有聲學(xué)檢測技術(shù)[4]、射線檢測技術(shù)[5]以及電磁檢測技術(shù)[6]。常規(guī)超聲檢測結(jié)果不直觀，缺陷特征評價提供的信息量不足；射線檢測在在役管道中的檢測采用雙壁單影透照方式，檢測靈敏度較低；常規(guī)電磁檢測技術(shù)由于趨膚深度的影響對于深層缺陷存在磁化作用范圍不足的問題。因此，針對厚壁鐵磁性構(gòu)件內(nèi)部腐蝕缺陷，需要一種新的電磁無損檢測方法對管道內(nèi)壁腐蝕缺陷進行精確測量。

1?厚壁鋼管檢測技術(shù)原理

如圖1所示，在直流磁化下鐵磁性材料內(nèi)部缺陷引起周圍區(qū)域磁場擾動，由于材料的非線性磁化特性，這種磁場擾動會帶來磁導(dǎo)率擾動。檢測探頭在工件表面激發(fā)渦流場，當(dāng)探頭經(jīng)過磁導(dǎo)率擾動區(qū)域時，材料表面感應(yīng)渦流發(fā)生變化，從而引起二次磁場變化并被探頭接收[7]。但交流激勵在材料表面形成渦流場，渦流的趨膚效應(yīng)使得其受到材料表層的磁導(dǎo)率擾動的影響，因此可將表層磁導(dǎo)率擾動看作磁導(dǎo)率特性缺陷。在該方法中，采用直流磁化主動激發(fā)磁導(dǎo)率擾動，不直接測量內(nèi)部缺陷在外表面空氣中產(chǎn)生的漏磁場，而測量由工件內(nèi)部磁場擾動引起的工件表層磁導(dǎo)率擾動，利用交流激勵來主動獲取由磁導(dǎo)率擾動引起的磁場變化。

2??實驗方法與數(shù)據(jù)分析

2.1??實驗系統(tǒng)及試件

實驗系統(tǒng)由信號發(fā)生器、示波器、相敏檢波電路、直流電源、U型磁化器、探頭、樣品組成。實驗系統(tǒng)如圖2所示。穩(wěn)恒磁場將通過直流電源輸出直流電來激勵磁化線圈而產(chǎn)生，磁化線圈的匝數(shù)為2?000匝，磁化電流為3?A。探頭由三個相同的線圈間隔0.5?mm并排分布組成，中間一個是激勵線圈，兩側(cè)是接收線圈，它們均是由線徑0.08?mm的漆包銅線繞制而成，匝數(shù)50匝。它們的外徑為3?mm，內(nèi)徑為1?mm，高度為1?mm。探頭的激勵頻率為100?kHz，電壓幅值為1?V。試件為600?mm×80?mm×8?mm的45#鋼板，試件反面加工縱向貫穿的矩形截面切口模擬壁厚減薄，圖3所示為試件的具體尺寸參數(shù)。鋼板共4個矩形槽，深度分別為h=0.5?mm、h=1?mm、h=1.5?mm、h=2?mm。

2.2??實驗信號分析

直流磁化器的磁化電流設(shè)置為3?A，差分探頭的激勵頻率設(shè)置為100?kHz，激勵幅值設(shè)置為1?V。圖4是掃查的檢測電壓幅值，可以看到當(dāng)掃過減薄區(qū)時，檢測電壓在靠近減薄區(qū)邊緣的某一點先達到最大值，然后進入減薄區(qū)后減低至最小值。圖5是提取的檢測電壓峰谷值，探頭的檢測電壓峰谷值隨著壁厚減薄的增大而增大。這是因為不同壁厚鋼板截面上的磁通密度，導(dǎo)致磁導(dǎo)率分布的不同，引起探頭感應(yīng)電壓的變化。

3??結(jié)語

通過搭建實驗平臺，對不同減薄深度的缺陷進行檢測，提取同一提離高度下的探頭檢測電壓幅值，探頭的檢測電壓峰谷值隨著壁厚減薄深度的增大而增大。結(jié)果表明，采用磁導(dǎo)率擾動檢測方法對厚壁管道腐蝕缺陷進行檢測，可以測量管壁減薄5%的情況。

參考文獻

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[7] 鄧志揚.基于直流磁化的磁導(dǎo)率擾動無損檢測新方法[D].武漢：華中科技大學(xué)，2019.