管道缺陷的脉冲远场涡流检测研究.doc

1、 XX大学 毕业设计（论文）题 目：管道缺陷的脉冲远场涡流检测研究 学 院： 测试与光电工程学院专业名称： 测控技术与仪器班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二Oxx 年 六月管道缺陷的脉冲远场涡流检测研究摘要： 国内外许多油气输送管道，海底管道以及油水井，绝大部分使用的都是铁磁性管道。铁磁性管道随着使用时间的增长，其损坏程度也逐年增加。目前，要对这些铁磁性管道，特别是油井上的油套管进行在役在线的检测，脉冲涡流检测技术和远场涡流技术非常适合对这类管道进行检测，不仅可以检测单层管道，还能有效地同时检测双层甚至多层管道。本文以远场涡流检测技术和脉冲涡流检测技术为基础，对影响铁磁性管构件脉冲远场涡流

2、检测的相关参数进行了研究。检测不同线圈间距下对内好外腐和内好外裂两种管道结构进行脉冲远场涡流检测。结果发现：对于内好外腐组合管道，线圈间距越大，检测灵敏度越低；而对于内好外裂组合管道，线圈间距在150mm左右时，检测灵敏度最高。 本文基于脉冲涡流检测技术和远场涡流检测技术，研究了在脉冲远场涡流检测中，激励线圈和检测线圈间距对检测效果的影响，通过实验对检测的影响机理做了较细致的分析探讨，为提高脉冲远场涡流检测的效果提供了一定的理论基础。关键词：铁磁性；脉冲涡流检测；远场涡流；线圈间距；套管Study on the pipeline flaw detection with pulsed remot

3、e field eddy current method ABSTRACT: There are tens of thousands of oil wells, thousands of kilometers of oil and gaspipelines and submarine pipelines at home and abroad which mostly use ferromagneticpipeline. With the increase of these pipes service time, the increasing trend offerromagnetic pipel

4、ine damage directly affects the growth of the national economyyear by year. Pulsed eddy current testing technique is a fast and convenient detectionmethod which is used for on-line detection for the ferromagnetic pipeline, especiallyfor oil casing in oil fields. This method can test not only the sin

5、gle-layer ferromagneticpipelines, but the multilayer ones effectively.In this paper, on the basis of the principle of pulsed eddy current, pulse far field eddy current testing of ferromagnetic tubes component of related parameters were studied. Tests under different coil spacing internal corruption

6、and in good pulse split two pipeline structure far field eddy current testing. It is found that for the good outside pipeline corrosion combination, coil spacing, the greater the detection sensitivity is lower; For good outer crack pipe, coil spacing at about 150 mm, the highest detection sensitivit

7、y.In this paper, major excitement parameters which affect the pulsed remote field eddy current testing of ferromagnetic pipe structures are studied in detail, which provides some reference for the development of better commercial pulsed eddy current instrument.Keywords: ferromagnetic；pulsed eddy cur

8、rent testing；remote field eddy current；coil spacing；casing 目录1 绪论 1.1 课题研究的背景与意义11.2 国内外研究现状31.2.1国内研究现状41.2.2 国外研究现状41.3 课题研究内容51.4 本章小结62 脉冲涡流检测技术与远场涡流检测技术原理 2.1 铁磁性构件脉冲涡流检测的基本原理72.2 远场涡流检测技术的基本原理82.3 本章小结93 实验系统的整体设计 3.1 实验检测系统检测原理及特点103.2 实验方案113.3 探头设计123.4 检测试件133.5本章小结134 线圈间距对铁磁性管构件脉冲远场涡流检测的

9、影响 4.1 线圈间距的设计与理论分析144.2 检测试件组合设计144.3 实验检测及效果分析154.3.1内好外腐组合管检测效果比较分析154.3.2内好外裂组合管检测效果比较分析174.4 本章小结205 结论与展望 5.1 结论215.2 展望21参考文献23致谢241. 绪论1.1课题研究的背景与意义近十年，随着中国经济快速的发展，在国民经济发展中越来越广泛地开始使用铁磁性管道，尤其是在油气及化工行业，铁磁性管道的使用率极高，如：陆地上油气运输过程中的长距离埋地输油管，开采油田时使用的油管、套管，以及海底油气输送管道等均采用了铁磁性管道。而这些铁磁性管道大都置于地下、海底等环境当中，

10、经过长年的工作运行后出现失效损坏的风险很大。油水井中的油管、套管长时间置于地下百米乃至千米以下，长期受到地底复杂环境和地应力的影响，容易出现套管破裂或断裂、应力腐蚀开裂、套管滑脱及粘扣、套管接头泄露以及套管磨损等（图 1.1）。 (a)J55套管断裂与撕裂形貌 (b)表面折叠缺陷图1.1 典型套管损伤根据国内统计的 132628口井中，截止 2007年底，套管损坏数已有 25958口（表 1.1），占到总井数的 19.57%。表 1.1我国油田套管损坏统计1序号油田统计井数（口）套损井数（口）套损井所占比例（%）截止时间1大庆油田567001030018.1720072长庆油田28027402

11、6.4120053辽河油田15975212613.3120074胜利油田2700054002020035中原油田5257122123.2320076吐哈油田44420345.7220057江苏油田15611408.9720058克拉玛依百重油田6367011.0120029塔里木油田73111716.01200210冀北油田76023030.26200711大港油田3333100030200212江汉油田52034866.92200113玉门老君庙油田115857950198914青海油田4859519.59200215吉林油田8983256928.6200716华北油田628382013.0

12、52007油气长输管道长时间埋置于地底，也会因材料缺陷、磨损、腐蚀、地震灾害等人为或自然因素导致管道的泄露、运行失效，严重的甚至会导致发生火灾、爆炸等事故。由于我国长输管道事故样本较少，所以在此观测美国 2004-2008年间油气长输管道的事故及原因统计（表 1.2）。表 1.2美国油气长输管道 5年（2004-2008年）事故原因事故原因20042005200620072008五年内之和百分比腐蚀11120513.2%开挖损伤223411231.6%人为失误02120513.2%材料失效2000137.9%自然灾害0000000.0其他外力01121513.2%其他原因03131821.1%

13、海底油气管道从结构上分为三种：单层管道、双重保温管道和三重保温管道（图 1.2）。由于海底油气管道处于海底，很多是埋设于海底土中一定深度，某些处于波浪破碎带或潮差的管段，受潮水、冰凌、风浪等影响较大。海底管道图 1.2海底管道结构 的失效不仅会造成海上油气田停产、污染海洋环境甚至引起爆炸，严重的甚至会影响油气使用方的正常生活与生产。图 1.3为 1967年1975年墨西哥湾管道事故图。图 1.3 19671975年墨西哥湾管道事故图开展管道检验检测与评价，能有效发现管道在运行过程中存在的安全隐患，以及影响管道安全的关键因素；从而针对这些关键因素，采取相应的的管理与维护，将宝贵的资源投入到最需要维护的管道上，确保安全运行，降低维修的成本，保证国民经济的稳定增长。目前，国内外对铁磁性管道的检测方法多种多样，对不同应用上的铁磁性管道检测方法也不尽相同；在油田油水井套管的在线在役