埋地钢质管道多频电磁非开挖检测技术研究

为了填补国内利用外检测方法对埋地钢质管道金属损失缺陷实施可靠检测的技术空白,开展了基于多频电磁的埋地钢质管道金属损失缺陷外检测方法研究。采用理论分析与有限元仿真分析相结合的方法,研究了不同频率交变电流流经管道内、外壁缺陷时电流的分布特征,分析了由内、外壁缺陷导致的管道周围磁场变化,并通过实验对该检测技术的可行性进行了验证。研究表明:1)在埋地钢质管道两端施加含有多个频率的交变电流,当交变电流流经含金属损失缺陷的管段时,交变电流的流动将会发生异常,管道内壁缺陷与外壁缺陷对交变电流流动产生异常的频率存在差异;不同金属损失缺陷深度导致不同频率电流产生的异常程度也存在差异;2)当流经含缺陷管段的交变电流发生变化时,管道周围相应频率的交变磁场也会发生变化,通过检测、分析管道周围不同频率磁场信号变化特征可实现对金属损失缺陷的识别及量化;3)实验结果与仿真分析结果一致,采用多频电磁方法可以实现对埋地钢质管道金属损失缺陷的非开挖检测。研究为开发基于多频电磁技术的埋地钢质管道金属损失缺陷非开挖检测设备提供了基础和参考。

基于多频平衡电磁技术的管道内外缺陷检测与全角度表面裂纹识别方法

缺陷和裂纹是管道安全运行的潜在隐患。因管道表面裂纹方向各异,漏磁方法对表面裂纹敏感性低,而交变电磁方法受限于趋肤效应,无法检测管道外缺陷。该文提出多频平衡电磁技术,解决了管道内外缺陷检测与全角度表面裂纹识别难题。根据电磁平衡技术的电磁场传播特点,分析管道缺陷与裂纹的检测原理。采用有限元方法,研究激励频率对裂纹偏角与内外缺陷响应信号的影响,优化得到20Hz和400Hz的最佳频率组合,并对预制内外缺陷和裂纹的管道进行实验验证。结果表明:多频平衡电磁信号的峰值随内外缺陷深度的增加而近似线性增大;当裂纹偏角由0°增至90°时,平衡电磁信号的峰值逐渐增大。平衡电磁信号峰值与缺陷深度和裂纹角度的关系可用于缺陷深度的量化与裂纹偏角的识别,从而为管道完整性评估奠定良好的基础。