储罐底板腐蚀缺陷的脉冲涡流阵列检测技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qdgong
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储罐是油气存储的重要设备,一旦发生泄露会造成重大损失。储罐底板是储罐上腐蚀最严重的区域,在所有已知事故中,储罐底板腐蚀造成的泄露占20%以上。因此,有必要对储罐底板进行定期检测以保证其安全可靠运行。脉冲涡流阵列检测技术兼具脉冲涡流检测技术检测深度大,响应信号频率含量丰富和涡流阵列检测技术检测效率高,可视化程度高的特点,可以满足储罐底板腐蚀缺陷的检测需求。但是,目前的脉冲涡流阵列检测技术存在探头和被测对象表面耦合度低,检测灵敏度低的问题。因此,针对用于储罐底板腐蚀缺陷检测的脉冲涡流阵列检测技术,本文开展了以下研究工作:分析脉冲涡流检测技术原理。结合方波激励信号的傅里叶级数展开式和常规涡流趋肤深度公式,推导脉冲涡流趋肤深度计算公式。提出适用于储罐底板的脉冲涡流检测的平面柔性差分线圈结构,分析平面柔性差分线圈检测原理,建立基于COMSOL的差分线圈有限元模型,提取感应涡流分布和差分检测电压,研究平面柔性差分线圈检测特性。建立脉冲涡流差分探头有限元模型,对探头特性进行仿真研究。以平面柔性差分线圈模型为基础,建立脉冲涡流差分探头有限元模型。分析探头对不同缺陷特征(形状、深度、垂直位置等)的检测特性,确定表征缺陷参数的特征量。研究激励线圈形状、几何参数和方波激励波形参数对脉冲涡流检测性能的影响规律,得到探头设计的基本原则。设计脉冲涡流差分探头检测实验,得到缺陷定量检测方法及分析探头检测性能。设计并搭建了以FPGA为基础的脉冲涡流检测系统以进行实验验证。为了充分提取差分检测电压峰值特征,提出基于时间切片的特征量提取方法。通过检测试件上不同深度的表面和埋深缺陷,确定定量评估缺陷深度的方法。分析缺陷方向,提离效应对脉冲涡流检测灵敏度的影响。设计平面柔性脉冲涡流阵列检测实验,提高检测的可视化水平。在脉冲涡流差分探头的基础上进行扩展得到脉冲涡流阵列探头。优化设计差分检测线圈的位置、方向和个数并验证各通道差分线圈检测灵敏度的一致性。开发脉冲涡流阵列检测成像算法,对典型的缺陷进行检测成像实验,提高可视化水平。
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