【摘要】：作為一種高效、可靠的無損檢測方法,漏磁檢測在鐵磁性材料的檢測中占有最主要的地位。鋼管在出廠前都需要進行全面探傷以保證其在后續(xù)使用時不會出現(xiàn)安全隱患,其高速檢測基本都采用漏磁方法。目前鋼管生產(chǎn)節(jié)奏和速度越來越快,因此有必要研究影響高速漏磁檢測信號的因素,進而去消除這一影響,實現(xiàn)更高速度的漏磁檢測。通過麥克斯韋方程組等電磁學理論構(gòu)建了動生渦流的控制方程,研究了兩種類型的鋼管磁化方式(穿過式線圈磁化、磁極式磁化)產(chǎn)生的動生渦流分布,分別在磁化器和鋼管兩個參考系中闡明了動生渦流的表現(xiàn)形式。理論分析和仿真結(jié)果表明：在穿過式線圈磁化方式中,管壁中的渦流主要集中在線圈邊緣處；在磁極式磁化方式中,管壁內(nèi)的渦流主要集中在磁極正下方。由于鋼管自感的存在,在兩種磁化方式中,渦流都會向鋼管運動方向擴散至檢測探頭下方,并且渦流強度隨速度的增大而增大。在磁化器坐標系下研究發(fā)現(xiàn),動生渦流對鋼管漏磁檢測信號的影響主要分為兩方面：一方面是渦流導致鋼管內(nèi)磁場分布的變化；另一方面是渦流受裂紋阻礙產(chǎn)生擾動磁場。在檢測鋼管周向裂紋時,動生渦流導致鋼管管壁外層磁場增大而內(nèi)層磁場減小,從而使外壁裂紋信號增大而內(nèi)壁裂紋信號減小,但當磁化逐漸加強到強飽和磁化條件時,渦流擾動場占據(jù)主導地位,導致內(nèi)壁、外壁裂紋信號的減小。在檢測鋼管軸向裂紋時,在鋼管旋離磁極且偏離磁極中心線45°位置處,渦流導致管壁外層磁場增大而內(nèi)層磁場減小,進而導致外壁裂紋信號增大而內(nèi)壁裂紋信號減��；而在鋼管旋向磁極且偏離磁極中心線45°位置處,管壁內(nèi)的渦流較弱,對檢測信號影響較��；在偏離磁極中心線90°位置處,管壁內(nèi)渦流同樣較弱,對檢測信號影響較小。在鋼管坐標系下進行研究,將鋼管在磁場中運動的空間域問題轉(zhuǎn)換為鋼管經(jīng)歷一個變化磁場的時間域問題,由麥克斯韋方程出發(fā),推導了外磁場突變時鋼管內(nèi)部磁場的變化過程,計算了磁場達到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間,從磁化滯后的角度說明了速度對漏磁檢測的影響,并基于計算和實驗得到的磁化滯后時間,提出了一種消除高速檢測中動生渦流影響的方法。最后,提出一種基于動生渦流的電磁無損檢測新方法,金屬導體穿過直流磁化線圈時其內(nèi)部會產(chǎn)生渦流,若存在缺陷則會對該渦流產(chǎn)生擾動,通過磁場傳感器拾取磁場擾動信號則可對缺陷進行探測。理論分析了該方法的可行性,并通過仿真和實驗提取了檢測信號,最后對該方法的檢測特性進行了研究,得到傳感器位置、檢測速度、材料屬性等參數(shù)對檢測信號的影響。
【圖文】：

動生鍋流問題考慮的是磁源和導體之間的相對運動在導體中引起的鍋流，相對逡逑運動中就必然牽涉到參考系選擇的問題。逡逑漏磁檢測中，兩種典型的動生鍋流模型如圖２．１所示。一種是穿過式磁化模型，逡逑如鋼管探傷中的穿過式線圈磁化；一種是磁極式磁化模型，如鋼板漏磁檢測中的磁逡逑巧式磁化。逡逑Ｙ逡逑（ａ）

２．４穿過式線巧謀化時鋼管內(nèi)巧流分布逡逑２．４．１理論分析逡逑穿過式線圈如圖２．３所示。電流元產(chǎn)生的磁場可ＬNB適過Ｂｉｏｔ－Ｓａｖａｒｔ定律計算，線逡逑面產(chǎn)生的總磁場可對各電流元積分得到。圖２．３給出了線圈產(chǎn)生磁場分布的示意逡逑圖，線圈內(nèi)部磁場主要沿軸線方向，，在線圈邊緣處磁場開始向四周擴散。逡逑
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.28

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1 高永新;文健;陳曉非;胡恒山;;基于動生電磁感應效應機制的地震電磁場的特征研究[A];中國地球物理2013——第六專題論文集[C];2013年

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1 馮搏;鋼管漏磁檢測中的動生渦流影響機理及其應用[D];華中科技大學;2016年

本文編號：2556571