电磁超声横波的管道剩余厚度检测研究.pdf
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1、设备管理与维修2023 翼10(下)4结论本文对小口径钢管生产工艺进行探讨,重点解决了管端预留、进枪端膜厚膜厚控制、温度控制等问题。对内涂层样品进行实验室验证,结果证明该工艺满足标准要求。在生产加工现场配合补口技术,可以完美解决连接问题,实现整条管线涂层连续。参考文献1SY/T 6717-2016,油管和套管内涂层技术条件 S.2ASTM D3359-2017,胶带法测试涂层附着力标准试验方法 S.3SY/T 0442-2010,钢制管道熔结环氧粉末内防腐层技术标准 S.编辑张韵0引言管道是一种常见的输送液体或气体介质的方式,在人们的生产和生活中发挥着重要作用,其完好率将直接影响生产和生活的安
2、全与稳定。随着使用时间的增长,管道不可避免会出现腐蚀、变形、裂纹等缺陷,严重时会引起管道的泄漏,造成经济损失。如果管道输送的是易燃、易爆介质,还会引发一系列的安全问题。因此,对管道的剩余壁厚进行检测十分必要。剩余壁厚是反眏管道运行状态的重要性能指标,不仅能帮助工作人员判断管道的是否需要更换,还能避免因管道泄漏引起的安全问题。1电磁超声横波测厚原理EMAT(Electro Magnetic Acoustic Transducer,电磁超声传感器)主要包含永磁体和激励线圈两部分,其中永磁体的作用是提供静态的偏置磁场、激励线圈的作用是产生一个高频涡流,在不同偏置磁场与不同涡流的组合下可以产生体波、表
3、面波、导波等形态各异的超声波。大量研究实验表明,横波在穿透边界时所产生的变化最小,因此成为厚度测量方面的首选声波类型。图 1 是一种常见的横波发生装置,也称为电磁超声波换能器。永磁体所产生的偏置磁场垂直于物体表面,而激励线圈通电后会在偏置磁场的作用下形成洛伦兹力,在洛伦兹力的作用下金属物体表面发生振动从而产生超声波(图 2)。将电磁超声激励过程逆转即可得到超声波接收装置,EMAT 用于铝制管道探测时,电磁波是由洛伦兹力产生的。由于铝属于非磁性材料,因此磁力作用对探测结果的影响可以忽略不计。2换能器优化与测试2.1电磁超声换能器的仿真与优化虽然横波电磁超声在测量管道的壁厚中有很多优势,但也存在一
4、些不足,如能量交换率低、信号较弱等。事实证明,永磁体与激励线圈参数的优化可以改善横波电磁超声测量的效果,达到管道剩余壁厚测量的需求。本文通过有限元仿真软件对电磁超声换能器进行建模,并采取正向优化的方式优化参数;适当优化激励线圈的参数可以提高信号强度,提高超声波信号的信噪比。在此类研究中,国内学者已做出许多贡献,研究表明改变激励线圈与被测物体的距离 d,可以改变超声波信号的强度,这就说明应该在满足使用需求的前提下,尽量缩短激励线圈与被测物体的距离,以获得更强的超声波信号。永磁体的体积与激励线摘要:针对管道剩余厚度检测中存在的问题,通过有限元分析软件对激励线圈参数进行优化设计,开发了一种高功率电磁
5、超声波横波检测装置。经过实际测试,该装置对使用环境的适应性较强,探测前无需对管道表面进行处理,铝制管道剩余厚度的检测精度达到 0.01 mm,检测精度达到预期。关键词:管道剩余厚度;电磁超声换能器;换能器;声束辐射;横波中图分类号:TE973;TB552文献标识码:BDOI:10.16621/ki.issn1001-0599.2023.10D.75电磁超声横波的管道剩余厚度检测研究张爽(中国石油大庆石化公司热电厂,黑龙江大庆163000)图 1横波电磁超声换能器示意图 2横波电磁超声有限元仿真模型骳髎髒设备管理与维修2023 翼10(下)圈的大小没有固定的配对关系,留给研究人员的调整范围较大。
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