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专利号: 2018100307639
申请人: 西南石油大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钢质弯管缺陷非接触式检测方法,其特征在于,该钢质弯管缺陷非接触式检测方法主要包括以下六个步骤:步骤一,收集弯管基础资料;步骤二,采用弯管无缺陷状态下的自漏磁场模型计算弯管无缺陷状态下的自漏磁场;步骤三,测量实际管道自漏磁场磁感应强度梯度;步骤四,数据归一化;步骤五,计算相似系数;步骤六,划分弯管缺陷等级。

2.如权利要求1所述步骤一,收集弯管基础资料,其特征在于基础资料包括弯管的材质、泊松比、弹性模量、屈服强度、走向、外径、壁厚、应力状态、曲率半径、弯管角度、制作工艺,以及弯管材料的磁特性参数。

3.如权利要求1所述步骤二,计算弯管无缺陷状态下的自漏磁场,其特征在于将收集到的弯管资料数据和坐标数据代入弯管无缺陷状态下的自漏磁场计算模型,即可得到无缺陷状态下弯管在上方任意一点的自漏磁场磁感应强度三分量和梯度三分量,如公式(1)~(7)所示:式中:Mx——弯管上某一微元体x轴方向的磁化强度,A/m;

My——弯管上某一微元体y轴方向的磁化强度,A/m;

Mz——弯管上某一微元体z轴方向的磁化强度,A/m;

Bx——弯管自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,T;

By——弯管自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,T;

Bz——弯管自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,T;

u0——真空磁导率,一般取4Π×10-7;

D——弯管半径,m;

δ——弯管壁厚,m;

P(xp,yp,zp)——弯管上方任意一计算点P处三维的坐标,m;

r——弯管本体上任意一点到计算点P的距离,m;

D——弯管的外径,m;

δ——弯管的壁厚,m;

——弯管上微元点与弯管截面中心之间连线与z轴的夹角,rad;

θ——弯管上微元点与弯管截面中心之间连线与z轴的夹角,rad;

——弯管角度,rad;

R——弯管的曲率半径;

Gx1——无缺陷弯管自漏磁场磁感应强度梯度沿x轴方向的分量,T/m;

Gy1——无缺陷弯管自漏磁场磁感应强度沿y轴方向的分量,T/m;

Gz1——无缺陷弯管网格单元在P点的磁感应强度沿z轴方向的分量,T/m;

h——检测仪器探头离管道顶部的垂直高度,m;

l——检测仪器探头之间的垂直高度,m。

4.如权利要求1所述步骤三,测量实际管道自漏磁场磁感应强度梯度,其特征在于采用三分量磁力梯度仪沿弯管轨迹上方测量管道的自漏磁场磁感应强度梯度三分量值,形成三组数据G2x,G2y,G2z,测量时测量路径与理论计算的路径保持一致。

5.如权利要求1所述步骤四,数据归一化,其特征在于将理论计算得到的自漏磁场和实际测量得到的自漏磁场磁感应强度三分量数据(共6组)进行归一化处理,计算如公式(8)所示:式中:G——一维数组,T/m,这里可取Gx1,Gy1,Gz1,Gx2,Gy2,Gz2;

g——一维数组G归一化后的结果,分别为gx1,gy1,gz1,gx2,gy2,gz2;

Gmin——一维数组的最小值,T/m;

Gmax——一维数组的最大值,T/m。

6.如权利要求1所述步骤五,计算相似系数,其特征在于计算测量获取的弯管自漏磁场磁感应强度梯度三分量与计算得到的无缺陷弯管自漏磁场磁感应强度三分量之间的相似度,并得到相似系数三分量和最大量,如公式(9)~(12)所示:S=max(Sx,Sy,Sz)   (12)式中:Sx——弯管自漏磁场磁感应强度梯相似系数沿x轴方向的分量;

Sy——弯管自漏磁场磁感应强度梯度相似系数沿y轴方向的分量;

Sz——弯管自漏磁场磁感应强度梯度相似系数沿z轴方向的分量;

S——弯管自漏磁场磁感应强度梯度最大相似系数。

7.如权利要求1所述步骤六,划分弯管缺陷等级,其特征在于基于最小相似系数,对弯管的缺陷状况进行分级;缺陷状况一个分为五级,分别表征缺陷的严重程度为无、轻度、中度、较高和高。