基于磁记忆的缺陷检测技术研究

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在役管道均存在油气腐蚀、穿孔、屈曲、断裂等安全隐患。为了预防重大事故的发生,必须定期对管道进行安全检测。漏磁检测是目前管道内检测的主流技术,但由于检测设备需要搭载强磁化装置使得设备体积庞大,容易发生卡堵,同时漏磁检测不能对管道应力状态进行评估。因此,为了满足检测需求,需要发展新的管道内检测技术。磁记忆检测技术凭借其简易性、非接触性和预知性为管道检测技术提供了新的发展方向。本文针对磁记忆检测技术的研究工作从以下三个方面展开:  (1)从磁机械效应的角度研究磁记忆检测的原理。首先进行了自发磁化、磁畴、磁畴壁,磁化机制、J-A磁化模型等相关基础知识的研究。然后探索了磁致伸缩系数与应力的关系,并在此基础上推导有效场以及J-A力磁耦合模型(J-A模型)。最后分析了模型中各个参数的取值对应力-磁化曲线的影响。  (2)设计单次拉伸试验,单次压缩试验以及重复拉伸试验,定性分析应力与铁磁性构件表面磁场的关系,最后根据实验结果选取J-A力磁耦合模型中各个参数的取值。  (3)将J-A力磁耦合模型运用于平板弯曲分析以及管道内部缺陷检测分析中。使用ANSYS进行平板弯曲有限元数值计算,并与平板弯曲试验进行对比,结果表明:对三个方向分别使用J-A力磁耦合模型能很好的分析复杂应力作用下铁磁性材料的周围磁场变化。最后通过仿真分析了管道内部缺陷的磁记忆信号随管道内部压力的变化情况。仿真结果表明:缺陷附近径向磁场产生极小值到极大值的突变,同时轴向磁场出现极大值;随着管道压力的增加,管道内部磁场减小,缺陷磁记忆信号强度先减小后增大。
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