管道弯头漏磁无损检测仪的研究

　　管道管线中使用大量的弯头来改变管道中介质的传输方向,弯头受到介质的直接冲刷,极易出现壁厚减薄、裂纹和腐蚀坑等缺陷。若年久失修,必将产生破裂、泄漏等后果,严重的还会造成爆炸和环境污染等事故。因此,须对管线中的弯头进行无损检测,了解其工作状态,以便及时处理,减少损失。

　　由弯头受力状态及破坏特点的分析可知,管道弯头裂纹的检验部位应重点在弯头的外圆弧侧面附近,而且裂纹常分布在内外表面上[1]。

　　目前,对管道弯头的无损检测还没有较好的方法,常用方法是荧光磁粉和超声检测法[1]。荧光磁粉法灵敏度高,但检测结果受人为因素影响较大,且只能检测弯头表面裂纹;超声检测法只能进行单点检测,效率低,而且必须使用耦合剂,局限很大,一般只用于对重点部位的精确壁厚测量。漏磁检测法可准确检测判断弯头内外表面的腐蚀、裂纹以及由大片腐蚀和冲刷所致壁厚减薄等缺陷,并对超标部位报警。该方法不受温度、油污影响,且可在线作业,不影响管道中介质的传输。

　　1　弯头漏磁无损检测仪的原理和实现

　　1.1　漏磁无损检测基本原理

　　管道弯头一般由导磁良好的铁磁性材料制成,很适合用漏磁法检测。漏磁法检测的基本原理是,用足够强的磁场将被测件磁化至饱和,在裂纹、腐蚀坑等缺陷处有一部分磁场外泄出来,在被测件表面局部区域形成漏磁场[2~4]。用若干由霍尔元件组成的测量单元检测漏磁场的变化,可获得反映被测件缺陷状况的信号。对此信号进行分析和处理,就可得到被测件缺陷的特征,以便进行维修和更换。

　　1.2　弯头漏磁检测的实现方法

　　对不同检测对象,所用方法不尽相同,甚至有很大的区别。对细长管、杆和绳进行检测时,采用的是在被测构件轴线方向上局部磁化、在构件圆周方向上整体磁化的磁化方法,磁化和检测部分连接成一体,沿被测构件轴向移动,进行扫描和检测[5]。对规格繁多、直径变化范围较大的工业管道系列,则采用轴向和周向均局部磁化的方法,检测时检测元件虽然与磁化部分分开,但仍和磁化部分一起移动来实现对管道的扫描检测,只是检测元件不是在一次扫描过程中实现管道的整周检测,而是仅检测管道圆周的一部分,然后再调整角度或增加检测探头单元来实现整周的检测[6]。在对弯头进行磁化检测时,由于弯头形状特殊,不宜沿弯头移动磁化,因此采用磁化器固定不动,对弯头进行整体磁化,检测部分完全脱离磁化部分,检测探头单独对弯头进行扫描。管道弯头检测原理见图1。

　　如前所述,管道弯头不便局部磁化和整周检测,所以须在弯头两端面搭接截面积与弯头相当的辅助导磁构件,和弯头一起构成磁化对象,便于磁化器对弯头进行整体磁化,避免磁场在弯头两端的扩散,消除弯头端部的检测盲区,实现无盲区检测。弯头的这种整体磁化是均匀静态的,其各点的磁场在一次磁化中是定值,缺陷处的漏磁场也是一个静态常量。检测探头在沿弯头表面扫描时,可拾取到稳定的漏磁场信号,便于后续处理和分辨缺陷信号。