直流电位法对Q235钢材表面裂纹的检测仿真

目的针对Q235钢材的表面裂纹,在电位法检测原理的基础上,进行有限元仿真模拟。方法首先,设计不同宽度、不同深度及不同的裂纹与激励夹角等多组方案仿真计算。其次,基于直流电位法原理的解析解与有限元模拟对比验证,证明其有限元模拟的准确性。结果不同宽度的表面裂纹,两侧的电位值不同,有明显的极值拐点,且随着裂纹宽度的增加,两侧的电压降趋势逐渐平缓。不同深度的表面裂纹,两侧的电位幅值随着裂纹深度增加而增大,最小可检测0.02 mm的裂纹深度。不同方向的裂纹,其周围的电场线疏密程度及走向趋势不一样,当夹角30o≤α≤90o时,直流电位法可以较好地检测表面裂纹。通过解析解验证有限元仿真结果,在裂纹处的电位信号趋势一致,幅值略有不同,表明结果可靠。结论直流电位法对Q235钢材表面不同宽度、不同深度及不同夹角的裂纹检测分辨率较好。该研究为电位法检测Q235钢材表面裂纹提供了一定的可行性依据,证明此检测方法具有重要的工程实用价值。

埋地管道腐蚀的瞬变电磁法检测探头优化设计

瞬变电磁法的检测探头对埋地金属管道腐蚀检测的效果有较大影响。为了提高检测精度,文中建立瞬变电磁法检测埋地管道的三维有限元模型,仿真分析模拟探头形状、探头施加铁氧体环和缠绕探头的导线直径等因素对检测精度的影响。结果表明:使用大直径导线缠绕成线圈并配合方形铁氧体构成方形的检测探头,能有效提高了分辨率和检测精度,是最优的瞬变电磁仪的探头方案。

基于弱磁技术的落鱼定位试验研究

钻井、修井过程中的操作不当会导致套管断裂、落鱼(断裂套管)失踪,这将严重影向钻井作业的进度,带来巨大的经济损失。为了提高落鱼打捞的效率和准确度,采用弱磁检测原理对落鱼的位置进行定位。利用电磁场理论建立了点源磁场模型,推导了点源磁场随空间距离的衰减公式,并以高精度磁通门传感器测量的磁感应强度反演落鱼的方位,实现定位。利用地面模拟试验,获得井下落鱼检测的参数数据。现场试验中,将所建立的模型运用于实际的工程中,准确、高效地找到了落鱼。本方法在实际修井作业中具有很强的实际意义。

埋地金属管道腐蚀的瞬变电磁响应特征分析

将瞬变电磁法应用到埋地金属管道腐蚀缺陷的在役无损检测中,利用Ansys有限元软件对埋地金属管道腐蚀模型的瞬变电磁场进行仿真,采用方形多匝小回线中心方式进行激励和接收,在发射线圈上施加一定关断时间的电压激励,采用边长较小的共中心回线接收感应二次场,并根据实际检测情况设置模型相关参数.仿真结果表明:管体发生腐蚀时,随着壁厚的不断减薄,即腐蚀量的增加,感应电动势的绝对值减小,即瞬变响应减弱;仪器关断时间宜控制在60μs以内,以保证100μs附近的观测数据有效;相邻两测点曲线首支的剧烈变化可作为判断管道埋深变化的依据.通过和实测模型对比,验证了仿真结果的正确性,因此,当管道发生一定范围的腐蚀时,选取合适的观测时间,就能够获得管道腐蚀信息.

Q235钢短裂纹扩展的力-磁耦合模拟

为了研究Q235钢短裂纹扩展过程中磁信号的变化规律,从能量守恒角度建立了力-磁耦合模型,用有限元方法求解出表面短裂纹不同方向扩展引起的应力分布和磁感应强度,分析拉伸载荷下早期短裂纹扩展对表面空间磁信号的影响。结果表明:随着拉应力的增加,磁感应强度线性增大;短裂纹形成的磁异常表现为磁感应强度出现峰值,磁异常峰值随短裂纹长度和宽度的增加呈先增大后减小的趋势,随深度的增加逐渐增大;短裂纹沿长度、宽度、深度3个不同方向扩展均会影响磁异常峰值,其中深度变化对磁信号的影响最大。可通过测量表面磁感应强度来判别Q235钢的早期损伤,数值模拟为磁法检测在Q235钢及相似材料特性构件的短裂纹扩展问题中的应用提供了理论依据。

地磁场环境下304不锈钢表面裂纹磁异常信号特征分析

针对304不锈钢表面裂纹缺陷,通过有限元方法,在地磁场环境下,建立弱磁检测有限元模型,研究304不锈钢表面V型裂纹、矩形裂纹和不同裂纹宽度磁异常信号特征。并利用物质磁化的磁荷模型验证了有限元模型的正确性。结果表明：裂纹内部与材料的磁导率差异导致一部分磁感应线弯曲变形在材料表面产生漏磁,另一部分磁感应线在裂纹根部聚集,而裂纹两侧的磁势差使得裂纹内部产生均匀磁感应线; V型裂纹尖端磁感应线聚集效应更显著,而矩形裂纹漏磁效应更显著。此外,通过对比两种裂纹宽度从0. 4～2 mm发生改变时发现：随着裂纹宽度增加,磁感应强度峰值先增后减,在裂纹宽度到达1 mm时,磁感应强度峰值达到最大。