管线钢磁力耦合效应及在线无损应力检测

天然气管道服役期内的载荷变异、介质侵蚀、环境变化等诱发的集中应力使管道强度接近甚至超过设计值,形成安全隐患,而现有的检测手段很难实现在线无损应力检测。结合铁磁材料磁力学机理,开展了X80管线钢的磁力耦合效应微观特性试验研究,探讨了应力引起磁畴结构变化的机理。以X80管线钢圆棒试样为研究对象,设计了基于磁力耦合效应的在线无损应力检测装置,提出了X80管线钢磁力耦合效应应力检测的理论基础及应用方法,并对试验数据进行了分析。结果表明:①在单向拉/压应力作用下,管线钢试样应力变化诱发磁畴结构的改变,从而使受拉方向上的磁化强度增大,使受压方向的磁化强度减小;②恒定加载速率下,在弹性变形阶段,X80管线钢圆棒试样的拉/压应力与通过其截面的感应磁通量之间基本呈现线性关系;③试验得出的X80管线钢试样各种工况的感应磁通量-应力关系吻合较好,精度能满足工程要求。基于管线钢的磁力耦合效应,以感应磁通量为参量建立的磁力本构模型能准确地反映服役管道应力变化,为在线无损应力检测提供了新方法。