各常用电磁无损检测方法原理,应用,优缺点比较.docx

一一般涡流检测1 原理涡流检测是以电磁感应为根底，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或觉察其缺陷的无损检测方法。当载有交变电流的试验线圈靠近导体试件时，由于线圈产生的交变磁场的作用感应出涡流，涡流的大小，相位及流淌形式受到试件性能和有无缺陷的影响，而涡流产生的反作用又使线圈阻抗发生变化，因此，通过测定线圈阻抗的变化，就可以推断被检试件性能的变化及有无缺陷的结论。2 进展1 涡流现象的觉察己经有近二百年的历史。奥斯特(Oersted、安培(Ampere ) ,法拉弟(Faraday、麦克斯韦(Maxwell)等世界著名科学家通过争论电磁作用实验，觉察了电磁感应原理，建立了系统严密的电磁场理论，为涡流无损检测奠定了理论根底l。1879 年，体斯(Hughes)首先将涡流检测应用于实际一一推断不同的金属和合金，进展材质分选。自 1925 年起，在美国有不少电磁感应和涡流检测仪获得专利权，其中，Karnz 直接用涡流检测技术来测量管壁厚度;Farraw 首次设计成功用于钢管探伤的涡流检测仪器。但这些仪器都比较简洁，通常承受60Hz , 110V 的沟通电路，使用常规仪表(如电压计、安培计、瓦特计等)，所以其工作灵敏度较低、重复性较差。二战期间，多个工业部门的快速进展促进了涡流检测仪器的进步。涡流检测仪器的信号发生器、放大器、显示和电源装置等部件的性 能得到了很大改进，问世了一大批各种形式的涡流探伤仪器和钢铁材料分选装置， 较多地应用于航空及军工企业部门。当时尚未从理论和设备研制中找到抑制干扰 因素的有效方法，所以，在以后很长一段时间内涡流检测技术进展缓慢。直到 1950 年以后，以德国科学家福斯特(Foster)博士为代表提出了利用阻抗分析方法来鉴别涡流检测中各种影响因素的见解，为涡流检测机理的分析和设备的研制供给了的理论依据，极大地推动了涡流检测技术的进展。福斯特也因此当之无愧地被称为“现代涡流检测之父”。由于福斯特的卓越奉献，自20 世纪 50 年月起，美国、前苏联、法国、英国等工业兴盛国家的科学家乐观开展涡流检测技术争论。到 20 世纪 70 年月以后，电子技术和计算机技术飞速进展，有效地带动了涡流检测仪器技术性能的改进，进一步突现了涡流检测技术在探测导电材料外表或近外表缺陷应用中的优越性。世界各国相继开展了大量的涡流检测技术争论和仪器开发工作，发表了大量的争论论文，并研制生产了一些高性能的涡流检测仪器L=l。我国从 20 世纪 60 年月开展涡流检测技术的争论工作，并先后研制成功了一系列涡流检测仪器，如厦门爱德森公司的系列涡流检测仪器。涡流检测技术的进展得到实质性的突破并步入有用化阶段。此后，随着电子技术尤其是计算机和信息处理技术的进一步进展，影响和促进了涡流检测技术与仪器的不断更和进步。从涡流检测仪器的进展历程来看，可分为五代产品fall。第一代产品是以分立 元件为根底，承受简洁谐振方式的一维显示模拟仪器，只有一种检测频率。其次 代产品是以阻抗平面分析法为根底，局部承受集成电路技术的二维显示模拟仪器， 检测时可以选择不同的鼓舞频率以适应不同检测材料的要求。第三代产品是多频 涡流检测仪器，检测时对探头施加两个或两个以上不同的检测频率，利用不同频 率下被检导体材料反射阻抗不同的原理，提高了对材料特性或缺陷的检测力气， 并通过混和运算抑制干扰信号，到达去伪存真的目的。第四代产品是以计算机技 术为根底的智能化、数字化产品，其特点是能够大大简化操作，提高检测效率和 数据处理力气，并具备频谱分析、涡流成像等功能。第五代产品是DSP 技术、阵列技术、多通道技术、通信传输技术及其它无损检测技术相互融合为一体的多功 能仪器，它能够对缺陷进展检测、分析、推断，并通过其它技术的关心检测，验证其结果的正确性。涡流检测技术己进入一个全的进展时代，具有乐观的进展前景。经过一百多年的时间，涡流检测技术得到了很大的进展，特别是近段时间以来，英国的 DERA 和美国的 Iowa 州立大学等争论机构做了很多的工作，在猎取信号、测量参数的选择、信号处理和结果显示等方面开展了大量的争论，进一步推动了涡流检测技术的进展10。在国内，世纪以来发表的文章大都着眼于三维缺损响特征的仿真技术争论、数字处理技术争论、检测系统研制等。清华大学博士后雷银照的课题是核电站石墨涡流检测理论和技术，华中科技大学CAD 中心博士后蒋齐密在国家自然科学基金工程“基于 hp 有限元和电磁场分布的产品质量检测技术的争论”中主要争论有限元数值仿真技术11。3 应用目前，涡流检测在工业生产中获得了广泛的应用，特别是在核电厂蒸汽发生器管道的检测中，具有其他方法不行替代的作用12。我国当前把核电作为大力进展的对象， 提高我国的涡流检测力气与水平具有重要意义。在线检测，用于工艺检查，在制造和产品检查。4 优缺点1. 非接触检测，能穿透非导体涂镀层，可以在不去除零件外表油脂、积碳和保护层的状况下进展检测。2. 检测无需祸合介质，可以在高温状态下进展检测。探头可伸入到远处作业， 故可对工件的狭窄区域、深孔壁等进展检测。3. 对工件外表或近外表的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在确定的范围内具有良好的线性指示，可对大小不同的缺陷进展评价。4. 可以对工件外表涂层厚度进展测量，如测量导电掩盖层或非导电涂层的厚度;可以对导体的电导率进展测量，进展材料的分类。5. 由于检测信号为电信号，所以可对检测结果进展数字化处理，并将处理后的结果进展存储、再现及进展数据比较分析。6 在常规涡流检测过程中，主要通过测量涡流传感器输出信号的变化以得到被 检对象特性。被检对象中影响涡流传感器输出信号的因素很多，诸如磁导率、电导率、外形尺寸和缺陷等，各种因素的影响程度各异。另一方面，在一次检测过程中，有时需要同时获得被检对象的多个参数。常规涡流检测技术承受单一频率工作，猎取的信息量有限，难以满足实际检测过程中的更高需求。7 涡流检测是当前在线检测应用最为普遍成熟的检测手段，但是涡流检测自身存在 确定缺陷，干扰因素多，提离效应人，且难以对缺陷进展当量分析。8 涡流检测的优点是不需要直接接触，无需耦合介质，速度快，易于实现自动化。具有较高灵敏度，可在高温下作业，同时探头可伸向远处等。但是常规涡流检测技术也有缺乏之处:检测对象必需是导电材料, 只能检测管道外表或近外表缺陷，干扰因素多， 对缺陷的定性和定量还比较困难13。涡流检测技术的缺点是：(1) 只限于导电材料;(2) 只限于外表或近外表;(3) 干扰因素多， 需进展特别处理;(4) 对简洁外形的构件进展测试的效率低;(5) 探伤时难以推断缺陷的种类和外形。5 其他与常规涡流检测技术相比，涡流阵列检测技术的主要不同点是探头由多个独立工作的线圈构成，这些线圈依据特别的方式排布，且鼓舞线圈与检测线圈之间形成两种方向相互垂直的电磁场传递方式，有利于觉察取向不同的线性缺陷66,67 涡流阵列探头中包含几个或几十个线圈，不管是鼓舞线圈，还是检测线圈，相互之间距离都格外近，保证各个鼓舞线圈的鼓舞磁场之间、检测线圈的感应磁场之 间不相互干扰，是涡流阵列检测技术的关键。在检测过程中，承受电子学的方法， 依据设定的规律挨次，对阵列单元分时切换，将各单元猎取的涡流检测信号采集 进入仪器的信号处理系统。涡流阵列检测技术除了具有扫查掩盖面积大、检测速 度快等优点外，其探头外形可依据实际被检对象的形面进展设计，因此还具有容 易抑制提离效应影响的优势;承受C 扫描显示方式时，图像直观清楚，检测结果一目了然68,69涡流阵列检测技术不仅能够对被检对象开放的或封闭的检测面进展大面积的高速扫描，而且能用于扫描任何固定外形构成的检测面，如各种异型管、棒、条、板材，以及飞机机体、轮毅，发动机涡轮盘桦齿、外环、涡轮叶片等构件的外表70-75二远场涡流检测1 原理远场涡流检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术55,56。探头通 常为内通式，由鼓舞线圈和检测线圈构成，检测线圈与鼓舞线圈相距约2-3 倍管内径长度;鼓舞线圈通以低频沟通电流，感应出的磁力线穿过管壁向外集中，在远场区又再次穿过管壁向管内集中，被检测线圈接收，从而有效地检测金属管子的内、外壁缺陷和管壁厚薄变化等状况57-60。2 进展远场效应是 20 世纪 40 年月觉察的，各国科学家对远场涡流检测技术进展了不断的探究，使远场涡流理论得到了逐步完善和试验验证。直至2023 年，美国试验与材料学会(American Society for Testingand Materials, ASTM)公布了“Standard Practice for InSitu Examination ofFerromagnetic Heat-Exchanger Tubes Using Remote FieldTesting ” 的标准，标志着远场涡流检测技术正式被承受成为一项有效的管道无损检测方法。3 应用远场涡流检测技术主要应用于核反响堆压力管、石油及自然气输送管和城市煤气管道等构造的探伤4 优缺点(1>远场涡流技术检测的是穿过管壁后在管外沿管轴传播一段距离再返回到管内的磁场， 接收线圈必需处于距鼓舞线圈 2 3 倍管径处的远场区。常规涡流技术则是承受靠近管壁的线圈以直接磁祸合的形式来拾取传播到管壁又返回的信号。( 2)远场涡流检测仪频率较低(典型为 50500 Hz) ,磁场可以穿过铁磁性材料管壁，为了保证在鼓舞的每个周期内采集到信号，并且不漏检，其检测速度受到限制，通常只有常规涡流检测方法的 1 /3 1 /5，约在 10 20 m/min 之问。常规涡流检测仪频率较高(1 000 Hz 范围)，在铁磁性材料管道中，磁场被限制在管道的内外表，检测外部缺格外困难。( 3)远场涡流技术主要用于检测铁磁性管道，也可以用于检测非铁磁性管道，其最大优势是能检查厚壁铁磁性管道，最大检测壁厚为 25，这是常规涡流技术无法到达的。其次，对大范围壁厚缺损，远场涡流检测技术的检测灵敏度和准确度较高，精度可以到达 2%一 5%，对于小体积的缺陷，如腐蚀凹坑等，其检测灵敏度的凹凸取决于被测管道的材质、壁厚、磁导率的均匀性、检测频率和探头的拉出速度等因素。常规涡检测技术与其相比造价较低，一般适用于检测非铁磁性材料。( 4)远场涡流检测技术测量的是接收线圈输出的相位和幅度信号，条形图显示的是相位和幅度的对数，这些参数都和管材大范围的缺损呈线性关系。常规涡流检测显示的是阻抗幅度和相位，与壁厚的关系较简洁。( 5)远场涡流检测仪对内外管壁缺损有一样的检测灵敏度，对填充系数要求低，对有障碍物和凹痕的管了检测效果很好，对探头在管内行走产生的偏心影响比常规涡流小。远场涡流检测最大优势是能检查厚壁铁磁性管道，最大检测壁厚为 25 mm，同时也可检测非铁磁性材料。该方法对大范围壁厚缺损检测灵敏度和精 确度较高。对于小体积的缺陷，其检测灵敏度的高 低取决于被测管道的材质、壁厚、磁导率的均匀性、检测频率和探头的拉出速度等因素。由于对管内壁 和管外壁缺陷具有一样的灵敏度，因此无法对内外 壁的缺陷定位。(1)渗透性变化会产生类似金属缺损的信号，掩盖真正的金属缺损信号。需要争论开发一种能把渗透性变化的状况滤除或将其区分出来的方法。( 2支撑板会阻挡磁力线的传播，掩盖缺损信号，导致靠近支撑板的管面检测困难。( 3)管了的弯曲部位在壁厚和渗透性上变化很大，严峻影响了远场涡流信号，探测此处的缺陷和缺陷尺寸成为问题。( 4)检测时，必需保证检测速度的平稳，不能引起振动噪声，否则振动噪声会湮没缺陷信号。三脉冲涡流检测1 原理脉冲涡流检测技术承受脉冲信号鼓舞，通常为具有确定占空比的周期矩形波， 施加在探头上的鼓舞信号会感应出脉冲涡流在被检对象中传播。依据电磁感应原理，此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁场;随着感生磁场的衰减，检测线圈上就会感应出随时间变化的电压2 进展3 应用脉冲涡流检测技术主要应用于导体较深层缺陷、飞机机身多层构造等的探测。脉冲涡流目前主要用于军用和民用吃机的无损检测中，在多层金属构造中问层或次外表缺陷的检测有应用优势，并被证明能有效地实现对吃机多层构造和机身重叠部位隐含的腐蚀缺陷的检测和评估。4 优缺点脉冲涡流检测技术具有很多优势。常规涡流检测技术承受单一频率的正弦信号作为鼓舞，主要对感应磁场进展稳态分析，即通过测量感应电压的幅值和相位来识别缺陷;而脉冲涡流检测技术主要对感应电压信号进展时域的瞬态分析，提取信号特征量，分析缺陷尺寸、类型和构造参数等变化。在理论上，由于脉冲涡流检测技术中的鼓舞信号可以看成一系列不同频率正弦谐波的合成信号，具有很宽的频谱，广义上可以认为其是一种多频涡流检测技术，所以，可以比常规涡流检测技术供给更多信息四多频涡流检测1 原理多频涡流检测(Multi-Frequency Eddy Current Testing, MFECT)技术是一种涡流检测技术，它用多个频率鼓舞传感器，比用单个频率作为鼓舞信号的常规涡流检测技术能猎取更多信息【i,2,2i-23。2 进展3 应用4 优缺点1 检测中如何充分利用所猎取的信息，对其进展特征提取分析是多频涡流检测技术的关键问题，其检测结果比常规涡流检测技术可以更有效地实现干扰抑制或者多参数检测。2 1970 年，美国科学家 Libby H L 首先提出多频涡流检测技术，用以实现涡流检测过程中的干扰抑制或者被检对象的多参数检测21。多频涡流检测技术承受多个不同频率鼓舞涡流传感器，利用不同频率下，参数有不同变化的原理来实现的。在不同频率下得到的检测信号，通过确定的方法进展分析处理，提取多个所需参数，或者抑制干扰【1,3,21,117。五 acfm1 原理当载有交变电流的检测线圈靠近导体时，交变电流在四周的空间中产生交变磁场，被检对象外表感应出交变涡流;当外表无缺陷时，外表涡流线彼此平行，形成近似匀强涡流场，在四周空间产生近似匀强的交变电磁场;当被检对象外表存在缺陷时，由于电阻率的变化，涡流场发生畸变，匀强涡流分布受到破坏，进而匀强磁场发生变化，测量该扰动磁场的变化，即可推断出缺陷。2 进展在我国，对其争论还处于起步阶段，一些争论机构，比方国防科技大学，华中科 技大学，西安交通大学等通过仿真软件等对电磁检测机理及探头研制进展了探和设计。北京科技大学相关人员还把 ACFM 与 SQUID 检测设备相协作，结合反演技术在成像领域进展了初步争论15。3 应用1 在 20 世纪 80 年月后期，ACFM 法首先被应用于石油和自然气的水下构造和海上平台设备的无损检测中，用来探测构造关键部位焊缝和外表涂层。现己被广泛应用于石油化工、海上平台、铁路运输、电力工业及航空航天等格外广泛的领域中，并取得显著效果。2 acfm 方法的检测对象必需是导体“它最早消灭在近海石油工程领域“WMf 标准规定其应用范围为固定&移动海洋工程设施的水下构造和飞溅区构造的在役无损检测(&)“现已广泛应用于石油&石化&核工业&航天及土木等行业“尤其是大型工程构造物&螺纹&水下构造和体积缺陷等的在役检测!3(1) 钻杆、钻挺等提升用具的螺纹检测随着当前钻井技术的不断进步，相应的钻井速度也随之加快，因而井队使用的钻具寿命周期相对缩短。据统计，80%左右的石油管道失效事故都发生在钢管接头的连接部位，与钢管接头部位的螺纹质量亲热相关。常见的钻具螺纹检测力一法，如磁粉检测只能检测外螺纹，其劳动强度较大且难以量化 缺陷;超声波对螺纹根部裂纹的检测灵敏度较低且探头扫描受人为因素的影响较大。TSC”公司最的 ATI 自动螺纹检测系统不需要标定即可完成表面裂纹的定性和定量缺陷检测，具有非接触测量、检测速度快、对内、外螺纹均能检测等诸多优点。因 此，将该系统应用到钻具螺纹的现场检测与评估中 具有较大的经济和工程意义。(2) 海洋平台的安全检测口前，AC”FM 力一法在海洋平台主要用于水下构造物检测，而随着海洋平台渐渐趋于后服役期，这些老龄化的钻井、采油平台的安全例行检测就将提上 议程。假设承受过去的构造物缺陷常规检测力一法， 由于需要去除外表涂层则工作量格外大;而利用 AC”FM 设备(对于水上构造可直接使用 AMIU金属裂纹检测仪，水下构造则需使用 U31 水下裂纹检测仪)可以检测包括水上、水下构造及飞溅区的全部关键部位，如起重设备、储罐、导管架和平台构造的重要受力节点等，不仅大大缩短了检测周期，而且检测结果可准确定量，对提高我国海洋平台构造的安 全检测水平具有乐观的推广意义。国外对 ACFM 的争论已经较为成熟，ACFM 的应用已得到世界权威构造如 Lloyds、DNV、BV 和 ABS 等的认证，也已具有相关的裂缝检测仪以及更换代产品。1991 年 ACFM技术首先应用于在北海平台的水下裂纹检测，1999 年 PETROBARS 公司将 ACFM 技术应用于工业压力容器的检测，到 2023 年世界上已经有 30 多家应用 ACFM 来检测海底焊缝，包括俄罗斯、斯堪的纳维亚、西澳大利亚、英国BP、巴西的 SISTAC 和PETROBRAS 以及墨西 PEMEX 公司。4 优缺点1 交变磁场测量技术是近几年兴起的准确测量外表裂纹的无损检测方法，它由沟通电势降(Alternating Current Potential Drop, ACPD)技术进展而来，其突出优点是能测量裂纹尺寸33-35 o ACFM 法结合 ACPD 法能测定裂纹尺寸和涡流法无需同工件接触的优点，无需人工标定试块，具有准确理论依据的数学模型，能够实现缺陷的定量检测。由于 AC”FM 技术建立在铁磁性材料的高磁导率这一特征之上，所在的环境磁场简洁对被检工件外表磁场产生十扰现象，因此检测过程中应留意对十扰因素进展分析处理:(1) 涂层厚度探测面的非导电涂层厚度不超过 5 mm，但大于 1 mm 时，裂纹尺寸计算必需考虑涂层厚度的补偿。(2) 探测面粗糙度状况探测外表虽然不需去除涂层，但应保证探头能平滑移动并尽量匀速扫查，经打磨后的外表会转变磁场渗透性，因此检测人员应清楚杂音信号、饱和或者信号变形现象。(3) 材质变化通常状况下探头沿焊缝的两侧焊脚分别进展扫查，但当焊缝宽度较宽，需要沿焊缝扫查或遇到修补焊缝处的材料变化时，由于材料的渗透性不同会引起伪缺陷显示。(4) 磁化状况探测面应处于未磁化状态，对承受 MT 或其它磁设备近期检测过的区域应进展退磁处理。(5) 扫描面积单探头最宽扫描范围大 5mm，当焊缝宽度超过 20 mm 时应进展屡次重叠日描或使用阵列探头。(6) 几何效应几何效应包括工件的几何效泣和裂纹的几何效应，前者是指探头接近简洁的几何 Ids 伏或拐角处对检测信号会产生影响，同时在焊缝末.ulfi 有边缘效应;后者指裂纹的几何外形对测量裂纹尺寸为准确性存在确定影响，而与扫描成确定角度的裂坟、线接触或多裂纹、横向裂纹均会影响磁场幅值。(7) 裂纹尺寸计算由于 AC”FM 理论模型侣定材料上有一个线性的均匀场，同时假定疲乏裂纱 J1 外形为半椭圆形，因而检测计算所得的裂纹缺陀长度较实际的要小，实际测试时探头应放置在适宜 JI 位置以尽可能地保持均匀场。沟通磁场检测与涡流检测相比最人的优势在于不需要标定，具有涂层穿透性以及可探测较深层次裂纹的民度和深度，在定量描述上前进了一步，但是照旧不能对材料疲乏程度进展评 估。ACFM 技术不需要测量前的标定土作，削减了土作量，同时一提高了准确度，但ACFM 技术是建立在铁磁性材料的高磁导率这一特征上的六漏磁检测1 原理漏磁检测技术是指铁磁材料试件被磁化后，因试件外表或近外表的缺陷引起磁场畸变而在其外表形成漏磁场，人们通过检测漏磁场的变化来觉察缺陷。当用磁化器磁化被测试件时，假设材料的材质是连续，均匀的，则材料中的磁感应 线将被约束在材料中，被测试件外表没有磁场。但是，当材料中存在着切割磁力线的 缺陷时，材料外表的缺陷会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率很小，使磁路中的 磁通发生畸变，磁感应线流向会发生变化，除了局部直接通过缺陷或通过材料内部外， 还有局部的磁通会泄漏到材料外表的上空，通过空气绕过缺陷再重进入，此时会形成漏磁场，承受磁敏感传感器检测则称为漏磁检测法。2 进展漏磁检测原理的争论开头于 1966 年 Zatsptin 和 Scherbinin 以裂纹缺陷外表四周磁场产生磁电荷角度将无限长裂纹看作面磁偶极子模型开头的，这种方法使人们开头逐步生疏漏磁场。但这只是迈出探究的第一步，还存在着诸多的缺乏，正是由于他们的存在，才使得越来越多的专家学者开头涉足漏磁检测原理的争论。Lord 和 Hwang 最早开头将有限元法引入到漏磁场的计算中，使得漏磁检测的理论获得了重大的进展。他们对不同外形，不同倾角缺陷以及裂纹深度和宽度对漏磁场的影响的分析为其日后在工程应用供给了可能18。进入 80 年月后，大量的学者开头对漏磁通检测技术加以重视，在理论模型、数值计算和试验数据分析以及测试装置方面做了大量的工作，深入分析了材料特性、磁场强度、检测组件对漏磁检测的影响。FoersterF 用试验方法重复了 Lord 和 Hwang 的争论内容，修正了 Lord 和 Hwang 关于裂纹宽度影响缺陷漏磁场的结论。Atherton 在 1987 年和 1988 年用二维有限元的方法对 Lord 和 Hwang 的争论进展了改进，考虑了钢管压力对导磁率的影响，针对特定检测装置争论了磁场分布和缺陷的漏磁场，并且得出了管道检测中缺陷信号与缺陷大小的关系。Eduardo Alsthculer 在 1995 年剔除了 Foerster 争论中的缺乏，提出了针对钢管检测的非线性缺陷检测模型。通过有限元法可以描绘缺陷的漏磁场空间分布，承受有限元法和试验相比照，争论了漏磁场与缺陷几何参数之间的关系19。近几年来，国际上对漏磁检测技术的争论日趋活泼，主要集中在漏磁信号的影响因素的分析、信号反演算法和缺陷外形重构的方面。2023 年 Gwan Soo Park 和 Sang HoPark 利用三维有限元仿真分析了漏磁检测过程中的速度效应，指出检测装置的运行速度可扭曲漏磁信号，提出了速度效应补偿方法。2023 年 Yong Li 等人利用数值仿真方法对高速运行环境下的漏磁信号做了评价，指出了检测过程中应当解决的技术问题。2023 年 Jens Haueisen 和 Ralf Unger 等人提出了最大熵、L1 和 L2 范数等线性和非线性的信号反演算法，适合于依靠漏磁检测分析数据反演计算确定缺陷区域和位置，为 缺陷的检测与描述供给了强有力的手段。Pradeep Ramuhalli 和 Lalita Udpa 等人提出了基于函数靠近神经网络的漏磁检测的信号反演算法， 能在噪声存在的状况下较好地重构缺陷轮廓。2023 年 Ameet Joshi 等人提出了基于自适应小波基函数神经网络的反演算法，有效推想缺陷三维轮廓。2023 年 R. Christen 和 A. Bergamini 提出了基于模 型特征提取结合神经网络的有用算法，用于漏磁检测中缺陷自动检测。德国无损检测 与效劳公司的 K. REBER 和美国 Tuboscope 管道效劳公司 A.BELANGER 合作争论了漏磁检测缺陷外形尺寸重构的牢靠性问题。2023 年印度学者 K.C. Hari 等人提出了一种简化的有限元仿真模型，结合遗传算法应用于试件内外表缺陷外形的重构，节约了反演计算时间，获得较好效果。2023 年加拿大学者 RezaKhalaj Amineh 等人，引入漏磁信号的切向重量，用于描述外表裂纹缺陷的方向、长度和深度20。3 应用在石油工业中，石油管通常包括油管，套管，输送管和钻杆等，而利用漏磁检测技术对石油管的检测也是目前最为常用的的检测方法。世界的主要能源石油和自然气多数承受管道运输的方式，由于运输管道埋设在地下或祼露在空气中，常常会发生腐蚀、磨损、意外损伤等缘由导致的管道泄漏事故， 不仅造成能源的损失，修理费用也格外高21。在这种背景下，国外于 20 世纪 70 年月中期开头争论一种称为“爬机(英文称作 pig)”的管道漏磁检测仪器，80 年月开头得到应用。我国对运输管道的安全也赐予了高度关注。在这种状况下，我国于 80 年月中期从美国、德国等国家引入了包括漏磁检测仪器在内的各种检测设备，成立了特地的管道技术公司，并开头了相关技术的争论。进入 20 世纪 90 年月以后漏磁检测技术的应用争论在我国得到很大进展，检测对象也很快由运输管道拓展到其它方面。国内从事漏磁检测技术争论科研机构和单位很多，主要有沈阳工业大学、华中科技大学、天津大学等22。对于钻杆而言，Tuboscope 公司的钻杆探伤系统系列包括固定式、移动式、车载式三种。固定式钻杆检测系统可同时进展横向缺陷、壁厚变化的检测，以及钢级比较。移动式钻杆检测系统可以检测横向缺陷和壁厚损失23。车载式钻杆检测系统特地为 野外恶劣工作环境而设计，自带发电机，可不依靠于其它条件而独立工作。OEM 公司的固定式钻杆及油管探伤系统具有在线自诊断功能，专利数字信号处理技术。而其同 一系列的便携式钻杆及油管探伤系统的横向缺陷和壁厚损失的掩盖率超过100%，其 检测速度可到达每分钟 55 米。2023 年，大庆石油局钻井技术效劳公司投资 800 万元引进一套美国 ICO 公司的钻具检测系统正式投入运行，包括 AGS5700 固定式钻杆管体检测仪、SPECTZ000 便携式钻杆管体检测仪、PROSPECT2023UTES 超声波钻杆端区探伤仪等。系统可对管材的横向裂纹、壁厚损失、腐蚀、钢级进展检测判定24。在国内，合肥齐美检测设备研制出的钻杆检测系统运用漏磁与超声相结合的技术，内外缺陷检测一次完成。华中科技大学研制出 EMT 系列的管、杆、绳自动检测线， 承受远场磁场检测技术，综合了漏磁通检测方法，实现裂纹、锈蚀、杆状磨损、壁厚削减等的综合检测25。对套管、油管及小径管的无损检测技术是在漏磁探伤根底上进展起来的。在国外， 同类技术进展已有十多年，已有多家公司供给系列产品，但因技术简洁、难度大、价 格很高，不利于国内推广，并且尚有相当的技术难点，有待进一步解决26。国外开 发此类技术的有 PiPetronix 公司、拉赛尔公司、阿莫科争论中心和日本钢管公司。国外 70 年月中期开头研制有用的漏磁探伤设备，以后推出了多种漏磁探伤仪，比较知名的厂家是德国的 F rster 公司和美国的 Tuboscope 公司。国内最早使用漏磁探伤仪的厂家是上海宝山钢管厂和成都无缝钢管厂。分别使用 F rster 公司和 Tuboscope 公司的产品。而后清华大学探讨了利用漏磁检测技术实现采油套管、油管高速无损探伤的 争论，由这项技术构成的高速探伤仪可以通过计算机显示检测过程，显示伤信号数据。在长输管道的检测方面沈阳工业大学、合肥工业大学也作了不少争论。天津大学和南 昌航空工业学院等一些争论单位都对漏磁信号的特性和处理做了大量的理论和实际研 究工作。与此同时，华中科技大学在吸取国内外先进技术的根底上，不断争论，研制 了初步具有自动化水平的无损检测仪器，并取得了长足的进步27。漏磁检测方法适用于中小型管道的细小缺陷检测。该方法操作简洁、检测速度快、检测费用较低, 对管道输送的介质不敏感, 可以进展油气水多相流管道的腐蚀检测, 可以掩盖管道的整个圆周。此外, 与常规检测方法相比, 漏磁检测具有量化检测结果、高牢靠性、高效、低污染等特点28。漏磁检测方法以其在线检测力气强、自动化程度高等独特优点而满足管道运营中的连续性、快速性和在线检测的要求, 在管道内检测中使用极为广泛。在实际应用中, 漏磁通法检测器仍存在一些缺点。具体如下:简洁产生虚假信号。漏磁通法检测器产生的信号在腐蚀不严峻但边缘陡峭的局部腐蚀所产生的信号比腐蚀严峻但边缘平滑的腐蚀所产生的信号强, 必需对信号进展准确解释, 以精准评价腐蚀的程度。检测灵敏度低。漏磁通法检测器的检测结果易受管材的影响, 检测精度随管壁厚度的减小而提高, 有关缺陷都能检测出来, 但不能牢靠地确定缺陷的大小。不能检测轴向缺陷。漏磁通法检测器对腐蚀坑和三维机械缺陷最为敏感, 而对轴向缺陷检测有困难29。4 优缺点漏磁检测法的主要特点:(l)对各种损伤均具有较高的检测速度;(2)对铁磁性材料外表、近外表、内部裂纹以及锈蚀等均可获得满足的检测效果;(3)探头装置构造简洁、易于实现、本钱低且操作简洁;(4)由于磁性的变化易于非接触测量和实现在线实时检测，磁场信号不受被测材料外表污染状态的影响，进展检测时被测材料外表就不需清洗，因此将大大提高检测的效率，减小工作量;(5)可以实现全自动化检测，格外适合在流水线上进展质量检测和生产过程把握。综上所述，虽然国内外众多学者在检测原理，检测电路，检测的信号处理和缺陷的智能分析以及数据处理方法上取得了很大突破但是其照旧存在着很多在应用上的瓶颈，其检测灵敏度低，只能用于外表检测，而且其缺陷的量化还较为粗略，缺陷的外形特征和检测信号间还没有建立起一一对应关系，无法进展准确的量化。另外，检测数据浩大，如何进展数据的压缩和处理也是制约其应用的一大难题。七旋转磁场检测1 原理鼓舞线圈中通三相正弦沟通电可产生圆形旋转磁场。鼓舞线圈产生的旋转磁场会产生沿管道周向旋转的涡流，相当于探头式涡流传感器沿管壁机械转动，所以，这种检测探头在同一位置可完成对管壁一周的检测。当管壁上存在缺陷时，管壁涡流的形态会发生变化，引起检测线圈的磁通变化，进而导致检测线圈的阻抗值变化，由此可以得到缺陷信息。这就是基于旋转磁场的涡流检测的原理。2 进展近年来，国外无损检测的专家也开头争论旋转磁场的检测技术，Grimberg 等将涡流传感器与旋转磁场联系起来，并设计出了的涡流传感器，并且分析其牢靠性30； Oka 等设计了可应用于检测 backside 裂缝的旋转磁场传感器31；Savin 给出了描述旋转磁场传感器的数学模型32； Haller 等设计了式旋转磁场传感器，其可用于层析成像33；Nestleroth 等利用旋转的永磁体来产生旋转的磁场34。大学华东的李伟、陈国明等运用旋转磁场的原理，并将其融合到沟通电磁场检测装置中， 设计出双 U 型检测装置35；国防科技大学的罗飞路等开发了具有类似功能的复合矩形线圈检测设备并分析了旋转磁场产生气理的数学模型36，中国特检争论中心的邱杨等分析了旋转磁场与磁粉检测结合的检测灵敏度37。从上述文献中可以看出，绝大多数利用旋转磁场的无损检测手段是针对平面工件上的缺陷进展检测，但是目前已经有国外学者开头关注旋转磁场检测在管状工件上的利用，美国密歇根州立大学的 Udpa 教授所在课题组的科研人员尝试将旋转磁场法应用于细小管状工件的内壁检测 38。目前旋转磁场的无损检测技术尚处理论争论阶段， 还没有应用于工程领域。3 应用4 优缺点