带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究.pdf

1、XX 大学毕业设计（论文）毕业设计（论文）题题目目：带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究素的影响研究学学院：院：测试与光电工程学院测试与光电工程学院专业名称：专业名称：测控技术与仪器测控技术与仪器班级学号：班级学号：学生姓名：学生姓名：指导教师：指导教师：二二 Oxx 年年 六六月月带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究摘要摘要：带包覆层铁磁性管道在化工、石油和电力等各个行业内广泛使用，由于各种原因的腐蚀引起的管壁缺陷，这严重威胁着管道使用的可靠性和安全性。脉冲涡流检测技术是近些年来发展起来的一种新型无损

2、检测技术，在解决带包覆层管道检测上具有广阔的前景。在实际情况中几乎不存在对单根管道检测，通常周围存在着其他管道，周围的管道对被检测管道的检测是有一定影响的。本论文旨在研究在管道的不同位置检测时，干扰管道对检测是否存在着影响，以及有什么程度的影响。论文建立了检测系统，制作了检测探头和检测试件，进行了实验，得出了研究结论。实验表明，在对140mm7.7mm 的铁磁性管道进行检测时，周围的平行干扰管在0.6m 时，感应电压出现衰减也就是说在 0.6m时平行干扰管开始对检测管产生了影响，而与被检管 T 型交叉的管道对检测管并没有影响。关键字：涡流检测包覆层无损检测脉冲涡流检测技术干扰管Influenc

3、eInfluences s ofof interferinginterfering factorsfactors forfor pipelinepipeline withwithinsulationinsulation underunder pulsedpulsed eddyeddy currentcurrent testingtestingAbstract：With a covering layer of ferromagnetic pipes are widely used in varioussectors such as chemicals,oil and electricity,du

4、e to the corrosion of the pipe wall defectscaused by various reasons,which seriously threaten the reliability and safety of thepipeline use.Pulsed eddy current testing technology is developed in recent years a newtype of non-destructive testing technology,has broad prospects in addressing the belt c

5、overlayer pipe inspection.In reality there is little to a single pipeline inspection,there is often around other pipes,pipeline around the pipeline to be detected is detected there is a certain influence.Thispaper aims to study in a different position when detecting pipe conduit to detect thepresenc

6、e of interference effect,and what degree of influence.Paper established a detection system,making the detection probe and test specimens,conducted experiments,the research conclusions.Experiments show that when 140mm 7.7mm ferromagnetic pipeline testing,parallelinterference around the pipe at 0.6m,w

7、hich means that the induced voltage decay occurswhen parallel interference tube 0.6m began to impact test tube,and and it was seized tubeT-crossing pipeline does not affect the detection tube.Keyword:Eddy Current TestingCladding layerNDTPulsed Eddy CurrentTesting TechnologyInterference tube目录1绪论1.1

8、选题的依据、目的及意义.11.2.1 国外研究现状.21.2.2 国内研究现状.31.3 研究主要内容及实验方案.42 带包覆层管道脉冲涡流检测的理论分析2.1 脉冲涡流检测的基本原理.52.2 脉冲涡流的趋肤效应.52.3 带包覆层管道脉冲涡流检测的基本原理.72.4 本章小结.83带包覆层管道脉冲涡流检测实验系统设计3.1 实验检测系统组成部分.93.1.1 激励部分.103.1.2 接收部分.103.1.3 其他部分.103.2 检测探头的制作.103.3 实验带包覆层管道试样设计.113.4 本章小结.114带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究4.1 平行干扰管对脉冲涡流检测的

9、影响.124.1.1 实验步骤.124.1.2 实验结果处理.124.1.3 实验结果分析.144.1.4 实验结论.144.2T 型干扰管对脉冲涡流检测的影响.144.2.1 实验步骤.144.2.2 实验结果处理.154.2.3 实验结果分析.174.2.4 实验结论.174.3 本章小结.185论文总结与工作展望5.1 论文总结.195.2 工作展望.19参考文献.21致谢.221带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究带包覆层管道脉冲涡流检测中干扰因素的影响研究1绪论绪论1.1 选题的依据、目的及意义选题的依据、目的及意义为了防止管道在传输时透过表面散发热量以及外部环境对管道的侵蚀

10、，带包覆层管道广泛使用于石油、化工和电力等行业。图 1.1 所示即为包覆层管道，a 为工业包覆层管道，b 为实验包覆层管道。由腐蚀或侵蚀引起的壁厚减薄严重威胁着包覆层管道运行的可靠性和安全性，甚至会带来财产损失和生命危险。为此，对其进行定期无损检测至关重要。然而，包覆层的存在给检测带来极大困难。常规的超声、涡流、磁粉检测首先需要停机，然后再去掉管道外面的包覆层，检测完毕后还得重新安装包覆层，不仅费时费力还增加了检测成本；射线检测因特殊性需要保护措施，而且检测成本昂贵；目前兴起的导波技术因可以长距离检测，效率高而得到应用，但是导波还是需要挖掉部分包覆层，而且对于管道的均匀面积性腐蚀精确度不高。这

11、样来看，常规的无损检测方法并不适用于带包覆层的管道检测。（a）工业包覆层管道（b）实验包覆层管道图 1.1 包覆层管道脉冲涡流（PEC）检测技术是近些年发展起来的一种新型的无损检测技术，与传统的单频正弦涡流相比，脉冲涡流采用具有一定占空比的方波作为激励源，具有频谱宽、信号穿透能力强以及精确度好等优点，因而对带有保温层和保护层管道内部腐蚀情况的检测显示了较大的优越性。脉冲涡流检测具有无须停机、无须拆除包覆层、安全性好、成本低等优点。但是在实际检测中，很少有情况是理想的单根管道检测，通常周围有其他管道，这些管道对检测管道的上的磁场是有影响的，因此研究这些管道也就是干扰管的位置对检测管的影响是非常有

12、必要的。21.2国内外研究概况及发展趋势国内外研究概况及发展趋势1.2.1 国外研究现状国外研究现状目前，脉冲涡流检测技术主要应用于两个方面。一是非铁磁性材料的厚度测量以及缺陷检测，国外对该种材料的脉冲涡流检测技术无论在理论还是实际应用上都非常成熟；另一方面是对铁磁性材料即带包覆层管道的腐蚀性进行检测。因为铁磁性材料的磁导率很大，使得涡流磁场趋肤效应明显，可穿透的深度不足。铁磁性材料对脉冲激励的响应与非铁磁性材料的明显存在着不同，国外在这个领域的研究并不多，少数研究有成果的形成了垄断，所以可以用来参考的数据资料少之又少。但是脉冲涡流检测技术真正取得大幅度进展是在近 30 年。1995 年 5

13、月，荷兰 RTD 公司收购了美国 ARCO 公司的瞬变电磁法检测带包覆层管道的专利。在该公司收购后用了约三年时间对这一套系统的基本检测方法和信号处理做了更深一步的研究和改善，此外还加强了检测系统中传感器线圈的设计和软件系统的改进，同时也为自己的系统申请了专利。由于很多购买者将“TEMP”误认为是与温度检测有关的仪器，荷兰 RTD 公司最终把这套系统改名为 RTD-INCOTEST（Insulated Component TEST），成功开发了透过包覆层对管道腐蚀检测的 INCOTEST检测系统并实现了可以有效检测出不同管径下的缺陷。同时，该检测系统两大优势是在检测时并不用去除表面的包覆层和不需

14、要进行停机即可检测，还可以得出较好的实验效果。之后 EPRI 即美国电力研究院多名科学家用脉冲涡流对包覆层管道检测进行了进一步研究，讨论了包覆层厚度对检测精确度的影响和不同缺陷特征量对检测结果的影响研究，这样更有利于缺陷定位。图 1.2 脉冲涡流传感器检测带包覆层管道在此之后，美国壳牌公司对相对较厚的带包覆层管道的检测进行了探索研究。3研究发现，脉冲涡流检测最大深度可达到 250 毫米，精确度达到读取值的百分之十五左右。与此同时，英国一家研究所也对包覆层管道检测进行了研究，得出了一系列结论。欧洲一家出版社综合各种研究结论，出版了一本 Corrosion-under-insulation(CUI

15、)guidelines，如图 1.3 所示，系统阐述了带包覆层管道腐蚀原因、危险性以及防腐措施，并且全面地介绍了其他无损检测方法对带包覆层管道的可行性。图 1.3 Corrosion-under-insulation(CUI)guidelines在 2010 年，加拿大的一家无损检测公司一名研究人员采用了一种新型的电磁检测技术并将其应用于管道包覆层下的腐蚀检测，利用了这种新型技术设计出了一种可适用于不同包覆层管径的检测探头，这种探头可以快速地检测管道外表面的腐蚀缺陷，可惜的是该项技术目前也还只是在研究阶段并不适用于工业检测。1.2.2 国内研究现状国内研究现状目前，国内对脉冲涡流检测技术还处于

16、研究分析阶段，进行研究的还很少。也有少部分发表在期刊上的文章只是介绍了实验检测方法和实际应用。几家高校和研究机构对带包覆层管道检测进行了相关研究并得出了比较满意的结果。武汉理工大学分析了脉冲涡流的磁场特征并给出了材质涡流检测的信号处理方法，发现在相同涡流的激励下导体中的涡流频率特性与深度无关，还发现瞬时涡流的4衰减周期和涡流的频率成分不仅与被检材料的材质有关还与脉冲的重复频率有关。国防科技大学的杨宾峰等人对飞机铆接结构进行了脉冲涡流检测的应用研究，利用了差分的形式得到了相应的结论：脉冲涡流检测技术中试件的裂纹和腐蚀缺陷位置和缺陷大小与检测线圈的过零时间之间的关系和感应电压信号峰值。厦门爱德森电子有限公司针对包覆层下管道腐蚀的检测问题，目前已研制出一款基于阻抗分析方法的包覆层下管道壁厚脉冲涡流检测仪器，该仪器能够检测管道包覆层厚度 100mm 以上的铁磁性管道。华中科技大学的研究人员根据脉冲涡流分析检测信号的时域波形特征和脉冲涡流的检测原理，在硬件系统方面自己制作出传感器，并且研制出一套铁磁性管道腐蚀的脉冲涡流无损检测系统，这一套系统可以检测出包覆层厚度为 120mm 下不同壁厚的铁磁性