油气管道内退磁检测机器人结构设计

服役中的油气管道由于各种因素的影响会产生一定的剩磁。为了快速而高效地消除管道剩磁,根据永磁铁动态退磁理论,设计了油气管道内退磁检测机器人。该机器人在管道内自主移动过程中可以对管道进行退磁,并对退磁效果进行检测和记录。利用X80钢管道样品进行试验,并根据试验结果使用响应面法对机器人的退磁效果进行了优化分析。研究结果表明:管道机器人可以通过携带磁体环的方式对管道进行在线退磁;磁体环的退磁效果与磁铁的磁场强度和磁体环相对铁磁材料的运动速度有关,且磁场强度的影响大于运动速度的影响;对于X80钢管道,磁体环单次退磁率可以稳定在30%,当磁场强度为23.7 mT、磁体环运动速度为0.361 m/s时,退磁率可以达到34.5%。研究结果可以为X80钢管道的退磁装置结构设计提供参考和理论依据。

钻井平台上台阶机器人的设计与优化

钻井平台上经常出现高度不规则的台阶。为了提高机器人单次攀爬台阶的高度,从结构变形和底盘抬升等方面入手,提出一种可以依托立柱登上不同高度台阶的机器人。使用有限元软件对机器人的关键零部件进行了仿真,并设置质量最小、工作时变形最小为约束条件对机器人结构进行优化。试验结果表明:机器人可以依托带托盘的立柱和滚珠丝杠结构实现攀爬台阶的功能,立柱的高度和丝杠的长度可以影响机器人攀爬台阶的高度;机器人的限质量为35 kg时,升降铝板最合适的厚度为6.5 mm;机器人依托立柱悬挂时会出现变形,将升降铝板从与立柱相切的安装位置沿中线方向移动4.0 mm,可以在保证完成上台阶动作的同时,最大限度地减小变形。研究结果可为需要攀爬较高台阶的机器人设计提供参考。

X80钢管道磁化特性及退磁仿真分析

由于X80钢管道经过检测后会残留剩磁,导致出现电弧磁偏吹,影响焊接质量,因而需要对管道进行退磁。文中采用永磁铁退磁方法,依托Maxwell仿真软件对X80钢管道样板进行静态磁化和动态退磁仿真研究,分析了X80钢的磁化和退磁现象,获取了X80钢的磁化特性曲线。研究结果表明:利用永磁铁可以实现对X80钢管道样板的动态退磁,退磁效果受永磁铁的退磁强度影响较大,受退磁速度影响较小。退磁强度越大,退磁效果越好。

中俄东线天然气管道动态退磁实验

油气长输管道施工、检测过程中的剩磁会引发焊接电弧的磁偏吹,可能影响管道焊接作业的施工进度和质量,进而威胁管道本质安全。中俄东线天然气管道工程由于采用大口径、高钢级管道,具有较高的管道剩磁水平,对现有退磁技术与退磁设备的能力提出了更大的挑战。为此,引入永磁铁退磁技术,开展基于响应面法设计的中俄东线天然气管道动态退磁实验,实现了管道永久退磁,并通过管道电磁场仿真验证了实验结果的准确性。结果表明:退磁装置磁场强度是管道退磁效果的重要影响因子,随着退磁强度增大,退磁率逐渐增大;退磁装置运行速度对管道退磁效果的影响不明显。研究成果可为管道退磁技术发展提供新的研究方向和思路。