Composite excitation multi-extension direction defect magnetic flux leakage detection technology

In the traditional pipeline magnetic flux leakage(MFL)detection technology,circumferential or axial excitation is mainly used to excite the magnetic field of defects.However,the domestic and foreign pipeline detection devices currently in operation are mainly axial excitation MFL detection tools,in which circumferential cracks can be clearly identified,but the detection sensitivity of axial cracks is not high,thus forming a detection blind zone.Therefore,a composite excitation multi-extension direction defect MFL detection method is proposed,which can realize the simultaneous detection of axial and circumferential defects.On the basis of the electromagnetic theory Maxwell equation and Biot Savart law,a mathematical model of circumferential and axial magnetization is firstly established.Then finite element simulation software is used to establish a model of a new type of magnetic flux leakage detection device,and a simulation analysis of crack detection in multiple extension directions is carried out.Finally,under the conditions of the relationship model between the change rate of leakage magnetic field and external excitation intensity under unsaturated magnetization and the multi-stage coil magnetization model,the sample vehicle towing experiment is carried out.The paper aims to analyze the feasibility and effectiveness of the new magnetic flux leakage detection device for detecting defects in different extension directions.Based on the final experimental results,the new composite excitation multi extension direction leakage magnetic field detector has a good detection effect for defects in the axial and circumferential extension directions.

Advances in magnetic flux leakage testing technology

Magnetic flux leakage(MFL)testing technology has the advantages of simple principle,easy engineering implementation and low requirements on the surface of the detected workpiece.Therefore,it has been one of the research hotspots in the field of non-destructive testing(NDT)and widely used for testing long distance pipelines.This paper presents the development of MFL tesing technology from the aspects of basic theory,influencing factors,magnetization technology,signal processing,etc.The problems to be solved and the future development are summarized,which can provide reference for the research and system development of MFL testing technology.

长输油气管道内检测技术

管道内检测技术是长输油气管道内检测最有效的方法之一,是长输油气管道缺陷检测、评估与完整性评价的重要手段。随着我国能源行业的高速发展,管道成为能源输送的最有效载体,这对管道内检测技术提出了新的挑战,应运而生多种新的检测方法与解决方案。梳理了长输油气管道内检测技术的发展过程,阐述了长输油气管道内检测技术的国内外研究现状,针对长输油气管道内检测现存在的问题,对新技术、新方法的原理、应用情况进行归纳总结,并提出管道内检测行业的未来展望。

一种基于单轴向充磁永磁环励磁的钢丝绳无损检测方法

为提高钢丝绳缺陷检测能力,简化励磁结构,提出一种基于单个轴向充磁永磁环励磁的钢丝绳无损检测方法。通过分析钢丝绳缺陷在单个轴向充磁永磁环励磁方法下产生的漏磁场,得到该方法能通过漏磁场感知缺陷运动方向的结论。在此基础上,利用COMSOL软件对该励磁方式进行有限元建模,通过仿真计算缺陷处漏磁的分布,验证了结论的正确性,分析了影响漏磁场的因素,并结合霍尔元件性能参数,给出了传感器的最佳布置位置。最后,通过设计信号调理电路,结合3D打印实现传感器结构,完成了实验平台搭建。仿真结果表明,对于同一缺陷,基于该励磁方式产生的最大漏磁场明显大于传统方式。实验结果表明,对于10 mm粗的钢丝绳,当霍尔元件布置的提离值为3 mm和8 mm时,均能够通过缺陷处漏磁信号感知钢丝绳运动方向。

拱顶储罐罐顶缺陷漏磁检测技术研究

针对拱顶储罐在长期使用过程中,罐顶因环境因素和储存介质的影响造成内外壁腐蚀损伤而严重威胁储罐安全运行的问题,对拱顶储罐罐顶进行了缺陷漏磁检测技术研究。建立了罐顶漏磁检测三维模型,并采用有限元分析方法对该模型进行求解;分析不同影响因素对漏磁信号特征的影响,通过对漏磁场峰值的拟合,得到了不同影响因素对罐顶缺陷漏磁场的影响规律。结果表明,外壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合线性拟合规律,内壁半球形缺陷漏磁检测信号峰值与缺陷半径符合二次拟合规律,加强肋处形成的漏磁检测信号与缺陷检测信号波形相反。通过试验验证了漏磁检测方法能有效检测储罐罐顶的缺陷,并能确定缺陷的深度和位置。

改进Canny算子的小管径弯头漏磁缺陷图像量化方法

弯头作为管道的重要组成部件,受流体冲刷侵蚀等形成的缺陷对其安全运行构成威胁。漏磁检测是管道缺陷检测的有效技术,缺陷的精确量化具有重要意义。为了研究小管径弯头不同位置缺陷图像规律,并提高缺陷量化精度,提出一种改进Canny算子的小管径弯头漏磁缺陷图像量化方法。通过建立小管径弯头漏磁内检测仿真模型,分析了弯头不同位置处金属损失缺陷的图像规律。采用形态滤波和OTSU优化Canny算子,结合图像处理方法构建了缺陷图像量化模型,并对弯头不同位置缺陷深度量化做修正处理。实验结果表明,弯头不同位置缺陷在图像上呈现出明显的差异性,量化模型对缺陷长度和宽度的量化具有较高的精度,误差均小于2 mm。缺陷深度的量化误差较大,修正后深度量化的精度为86.34%,满足金属损失缺陷量化精度需求。该方法可实现缺陷漏磁图像量化处理,对管道漏磁缺陷量化具有一定意义。

掺氢天然气管道氢损伤管外漏磁检测机构设计

掺氢天然气管道受氢损伤等因素影响,容易产生缺陷进而导致管道失效,因此需要定期对掺氢管道进行检查。通过对掺氢管道的主要缺陷产生机制和缺陷特征进行分析,得到主要的缺陷形式,设计一种针对掺氢管道氢损伤的管外漏磁检测机构对管道进行缺陷检测,利用Maxwell进行漏磁检测仿真模拟,采用响应面法建立检测探头各参数与轴向漏磁曲线峰谷差值、吸附力和成本之间的函数,得到探头的结构参数最优组合。最后搭建实验台,利用单组探头进行单通道的漏磁检测。结果表明:与未优化结构对比,优化后管外缺陷检测效果提高26.2%,管内缺陷检测效果提升11%,探头与管壁吸附力降低56.7%,探头成本降低14%,检测效果得到提升;优化探头不仅能检测到已成型的比较明显的掺氢管道缺陷,也可以在缺陷形成早期管壁损失达到整体壁厚40%时将其检测出来。缺陷检测实验验证了文中设计方案的可行性。

多通道钢丝绳的漏磁检测信号融合方法

分析了现有钢丝绳漏磁检测系统中存在的损伤信号幅值较小、前端多个磁敏元件处理方式较为简单等问题,提出了一种钢丝绳漏磁检测系统中的多通道信号融合方法。首先从磁敏元件阵列的角度出发,提出了多种磁敏元件阵列方式;其次从信号处理模拟电路的角度出发,设计了多通道信号融合硬件电路;最后,针对钢丝绳进行了实际测试,验证了此方法的可行性。

低压输气管道水驱漏磁内检测可行性研究

本文以解决低压输气管道漏磁内检测时检测器速度过快为目的,提出了以气驱改为水驱的方式进行漏磁内检测的方法,本文首先阐述了漏磁内检测原理及局限、低压输气管道漏磁内检测难点及策略,然后从前期准备、漏磁检测及流程恢复三方面展开阐述了低压输气管道气驱改为水驱漏磁内检测的关键环节,并通过实际工程案例验证了低压输气管道水驱漏磁内检测流程的可靠性,为低压输气管道漏磁内检测提供了一种新思路。

基于注意力特征融合的漏磁缺陷识别方法

针对漏磁缺陷识别率低、检测速度慢等问题,提出了一种基于注意力特征融合的漏磁缺陷识别方法。所提算法以CenterNet为基础进行修改,主干网络选取了一种轻量级网络PP-LCNet,相较于现在流行的主干特征提取网络既保证了低计算量又保证了高精度。采用注意力网络CBAM主动学习低层特征中的重要信息并与高层特征进行融合,使模型同时获得低层细粒度信息与高层语义信息,进而提升小缺陷识别的准确率。结果表明,当IOU大于0.5时,所提算法的准确率为94.3%,推理时间为9.6 ms。

原油储罐泄漏检测技术研究

原油储罐在复杂的内外部环境中最容易出现的失效形式是底板穿孔从而导致原油泄漏。文章介绍了声发射方法和漏磁扫描方法应用于储罐底板的泄漏检测。两种方法都可以评估与定位底部材料的损伤及底板材料的微泄漏。文章介绍了原油储罐泄漏检测原理,分析了现场检测过程,对同一具原油储罐进行声发射和漏磁扫描检测后,对两种方法的检测结果进行分析与经济性对比,进而给出该储罐的完整性评估,并提出储罐的检修意见。

运载火箭电磁阀漏磁特性量化研究与极性检测系统设计

传统的运载火箭电磁阀极性测试往往通过“耳听手摸”的方式,故存在漏检误检、测试记录不可量化及数据追溯、无法精准判读、测试效率低等问题;因此对运载火箭典型姿控电磁阀开展了漏磁性能的测量与量化分析,掌握阀体各部位漏磁场分布规律、漏磁场随距离衰减变化规律、电磁阀之间漏磁场相互影响情况,并提出了一种非接触式的可视化电磁阀极性检测系统设计方法,采用三冗余敏感探头采编设计保证极性检测准确性,经试验测试验证,实现了无需精确安装即可100%检测电磁阀动作及时序动作精准判读,提升了电磁阀极性检测能力和测试效率;该系统已成功应用于大型运载火箭的总装测试流程中,对于提升运载火箭自动化测试水平具有重要意义。

基于面阵霍尔传感器的漏磁检测

传统漏磁检测中,单探头检测面积小,且采用永磁体励磁时,移动装置不灵活,检测效率较低。因此,本文采用交流励磁,设计48个面阵传感器检测模块,单次有效覆盖面积(36×36)mm。电路设计采用多路复用技术,用DG508作为多路模拟开关,myRIO1900数据采集卡分时控制采集;上位机软件中对原始数据采用自平衡技术;数据处理过程采用阈值增强技术,提高缺陷图像显示效果。实验表明:该设计可检测厚度2mm保护层下的人工刻槽。

城镇燃气低压管网外腐蚀检测系统的研究

无损检测作为一种管道质量检测手段,能够采用多通道漏磁检测技术,利用内检测爬行器进入管道内部,检测出管道外壁腐蚀状态,从而判定在用管道健康状态,为管网评估和改造工作提供可靠依据。详细介绍了漏磁探头结构、漏磁检测系统以及进入管道的连箱结构的组成和功能。通过钢管缺陷试样和模拟带压检测试验,验证了该系统的检测有效性。

Key technique of a detection sensor for coal mine wire ropes

Wire ropes,employed extensively in coal mine hoists and transportation systems are subject to damage due to wear,corrosion and fatigue.The extent of damage and the carrying capacity of ropes are closely related to the sense of safety by staff and equipments.Magnetic flux leakage detection method(MFL),as an effective method,is these days widely used in detection of broken strands of wire ropes.In order to improve the accuracy of detection of flaws in wire ropes by magnetic flux leakage(MFL),the effect of the distance between a sensor and the surface of a wire rope(i.e.,lift-off) on detection by magnetic flux leakage was in-vestigated.An analysis of the main principles for the choice of lift-off is described by us and a new method that improves the structure of the detector is proposed from the point of view of the design of a magnetic circuit,to restrain the impact of fluctuations of sensor lift-off.The effect of this kind of method is validated by simulation and computation.The results show that the detection sensitivity is markedly increased by this method.Furthermore,the signal-to-noise ratio(SNR) can be increased by over 28%.This method will lend itself to offer reliable scientific information to optimize the structure of excitation devices and improve the accuracy of MFL detection.

含缺陷管道磁化状态与漏磁信号规律研究

漏磁检测技术是管道内检测领域常用的检测方法,基于漏磁信号的分析对于管道安全评价具有重要意义。建立漏磁检测的二维仿真模型,研究漏磁检测中励磁强度对于漏磁信号的影响;基于磁化状态对漏磁信号影响的物理模型,可将励磁强度分为3个阶段,即初始增长阶段、非线性增长阶段和饱和线性增长阶段。结果表明,3个阶段的分界点只受缺陷深度的影响,仿真结果与物理模型具有很好的一致性,所划分的3个阶段有效衡量管道漏磁检测中励磁强度的影响,对于漏磁信号采集分析具有指导意义。

计及断股角度的高压输电导线钢芯漏磁场矢量计算与分布规律研究

针对现有钢芯断股漏磁场的研究中只考虑断股的长、宽、深等几何参数,鲜见涉及股线断口角度对漏磁场影响的问题,建立钢芯漏磁检测装置的三维有限元模型,分析12种断股角度工况下漏磁矢量B_(x)、B_(y)与B_(z)的分布规律,并将3种矢量进行对比,得到对断股最敏感的矢量方向。结果表明,矢量B_(x)和B_(y)呈多峰形态,且以断股角度90°为分界点,正负峰分布特征相反,而矢量B_(z)在断股角度90°时因断股宽度影响出现多峰,其他工况均为单峰形态。对比各矢量峰值发现,矢量B_(x)和B_(y)在各工况下正负峰值均较为相近。矢量B_(z)峰值远大于B_(x)和B_(y)峰值,断股角度90°时差值最大,B_(x)与B_(y)正峰值分别仅为B_(z)正峰值的4.5%和2.2%,负峰值绝对值仅为B_(z)正峰值的1.5%和2.9%。矢量B_(z)对钢芯断股最敏感,霍尔元件应垂直于导线表面布置以拾取矢量B_(z),此时漏磁信号检测最为有效。

电梯曳引钢带钢丝不同截面积损伤的漏磁检测

电梯曳引钢带长周期运行后,钢带内部钢丝会出现断丝、断股、磨损等类型损伤,这些损伤会严重影响电梯的运行安全,为此,开展了电梯曳引钢带钢丝不同截面积损伤的漏磁检测。通过建立含有不同截面积损伤的电梯曳引钢带有限元模型,得到了不同截面积缺陷的漏磁场空间分布状态和变化规律,然后在实验室条件下对钢带钢丝不同缺陷的漏磁信号进行检测。理论分析和试验结果表明,漏磁检测能有效检测出电梯曳引钢带钢丝的不同截面积损伤,为电梯曳引钢带运行维护提供一定的决策依据。

基于管道漏磁内检测的缺陷解析方法

为了更准确地分析管道内壁常见的腐蚀孔洞缺陷,采用三维圆锥模型模拟腐蚀孔洞缺陷,提出一种基于管道漏磁内检测的圆锥缺陷解析方法。以磁荷为纽带建立圆锥缺陷解析模型,得到了缺陷处漏磁场的解析表达式;分析了缺陷深度和半径对缺陷漏磁信号的影响规律,并通过有限元仿真对理论计算结果进行了验证。结果表明,建立的圆锥缺陷解析模型计算结果与仿真分析得到的圆锥缺陷漏磁场分布具有很好的一致性,漏磁信号幅值与圆锥缺陷深度呈正相关,与圆锥缺陷半径、提离值呈负相关,所建模型可有效描述管道内壁腐蚀孔洞的漏磁场分布,为解决管道漏磁内检测问题提供了一种新思路。

基于Faster R-CNN的海底管道智能检测方法

为提高海底管道缺陷及组件的检测精度并实现智能化海底管道安全检测,提出一种基于快速区域卷积神经网络(Faster R-CNN)的海底管道智能检测方法。首先,通过基值校正和分段映射-伪彩色化方法,将漏磁检测信号转化为伪彩色图,以增强漏磁信号的关键特征;其次,基于多模态数据增强来提升检测模型的泛化能力;然后,基于多模态数据增强后的样本训练改进的Faster R-CNN网络,建立最优的智能检测模型;最后,以试验场和渤海在役管道为例,验证所提方法的有效性。结果表明:所提方法的平均检测精度可达93.8%,相较原始的Faster R-CNN算法提高8%,且平均交并比达到0.75,能够精准地实现海底油气管道多目标检测,保障海底管道的安全运行。