一、漏磁檢測的基本原理
漏磁檢測技術的基本原理是:利用磁化結構對被測工件進行磁化,在磁化結構與被測工件之間形成磁場回路,當工件表面無缺陷時,從磁進入工件的磁力線全部在工件中穿過并平行于材料表面,后進入另一磁;如果工件上存在裂紋或者坑狀缺陷,則由于缺陷處的磁導率降低、磁阻增大,從而使一部分磁力線從此區域外泄出來,形成漏磁場,分析由磁敏傳感器采集的漏磁場信號即可獲得缺陷的相關信息。管道漏磁檢測系統是利用檢測儀自身攜帶的磁鐵在管壁上產生一個磁場回路,當檢測儀器在管內行走時,如果管壁沒有缺陷,則磁力線閉合于管壁之內,如果管內壁或者外壁有缺陷,則磁力線將穿出管壁而產生所謂的漏磁場。
被測管道內無缺陷時,磁力線從不銹鋼管件管道壁穿過并且在管壁內均勻分布,在理想狀態下,漏磁通密度為零,但實際上磁鐵中穿出的磁力線不可能從管壁中穿過,磁鐵通過空氣耦合也會形成磁場,所以此時傳感器測得的漏磁信號不為零,但其值是固定不變的。當被測管壁內部有缺陷時,當材料內部的磁力線遇到由缺陷產生的鐵磁體間斷時,磁力線被分為三個部分。一部分磁力線仍從被測管壁中穿過;另一部分磁力線將發生聚焦或畸變穿出管壁,滲透到空氣中又回流到管壁,這一畸變擴散到管壁之外形成漏磁場;還有一部分從管壁缺陷的凹陷中直接穿過。當畸變的磁力線擴散到管壁之外時,即形成可檢測的磁場信號。實際檢測過程中傳感器所測得的漏磁信號主要由兩部分組成,一部分為漏磁場;另一部分磁在空氣中耦合形成的磁場,其中主要包括磁直接在空氣中耦合的磁場和磁在氣隙處的耦合磁場。
二、管道漏磁檢測技術存在的問題
漏磁檢測法具有對缺陷,檢測,對試件表面清潔度要求不高,而且成本低、操作簡單等優點,因此被廣泛應用在不銹鋼三通管道和壓力容器等鐵磁性材料的無損檢測中。經過近半個世紀的不斷發展,無論在理論還是在工程應用方面都取得了巨大的成就,但是目前隨著檢測度與準確性要求的不斷提高,下述幾個問題尚須進一步:
(1)對缺陷尺寸進行量化和反演
漏磁檢測應把檢測到的信號和缺陷的特征參數聯系起來,從而為無損評價提供依據。但是,現在還沒有能夠做到對缺陷尺寸進行準確量化。目前僅能通過比較漏磁場幅值的大小判斷缺陷的嚴重程度,度有待提高。對缺陷尺寸準確量化和反演具有相當的難度,這一難度是由管道中實際缺陷的各自千差萬別的形狀決定的,如缺陷寬度的端不均勻,形狀各異等等,同時缺陷形狀與漏磁信號之間的規律也難以總結。因此迫切需要對漏磁檢測的量化理論進行進一步的完善。
(2)漏磁檢測參數的優化
在實際檢測過程中,需能夠針對管道中存在的缺陷類型來采用相應的檢測參數,如采用多大的勵磁場、提離值等。這樣將使精度以及檢測參數的選擇不再盲目。因此,缺陷漏磁場要和管道內部場的結合起來。
(3)缺陷漏磁場與管道部件漏磁場的識別
隨著管道運輸業的不斷發展,管道檢測的任務量也隨之不斷增加,為了管道運輸的性和性,對檢測數據的分析處理精度和準確性的要求也就越來越高。目前對管道漏磁檢測技術的主要集中在對管道缺陷的量化方面,而實際檢測過程中管道部件(不銹鋼彎頭、補板、法蘭、支管、焊縫等)也會對漏磁場產生影響,如不加以區分,這些漏磁場與缺陷產生的漏磁場相混淆將給管道的維護帶來許多不的麻煩。
目前,市場主要被德國和美國相關漏磁檢測設備公司。近幾年,我國油田和無縫鋼管生產企業相繼從美國、德國引進一些大型檢測設備。但是設備造價高、實際使用費用高、維修和易損件供應、調試都存在問題。因此加快技術的引進,及早具有水平的漏磁檢測設備是當務之急。近幾年,我國漏磁檢測儀器的也取得了階段性進展,中國石油氣管道局出高清晰度管道漏磁內檢測設備,大慶石油學院聲發射實驗室研制出儲罐底板漏磁檢測儀推動了漏磁檢測儀器國產化進程,本文設計的管道漏磁外檢測儀將會使漏磁檢測技術廣泛地應用于工業管道檢測,是對國產漏磁檢測設備的有益補充。