Page 101 - 无损检测2021年第十期

仪器研制

DOI : 10.11973 / ws j c202110013

隔水管环焊缝裂纹交流电磁场检测系统的研制

李 伟, 刘 杰, 袁新安, 邵鑫宇, 赵建超, 尚亚期, 李红雨

( 中国石油大学( 华东)海洋油气装备与安全技术研究中心, 青岛 266555 )

摘 要: 针对隔水管环焊缝区域裂纹快速无损检测的技术需求, 基于交流电磁场检测技术适应
性设计了交流电磁场阵列探头, 研发了一套隔水管环焊缝裂纹快速检测系统, 开展隔水管试件焊缝及
热影响区裂纹快速检测试验。结果表明, 基于交流电磁场的隔水管环焊缝快速检测系统可实现隔水

管环焊缝及热影响区1.0mm 深度裂纹的快速检出, 对隔水管的安全检测及维修具有重大意义。
关键词: 交流电磁场; 隔水管环焊缝; 阵列探头; 裂纹检测

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 10-0059-04

Develo p mentofalternatin g currentelectroma g neticfielddetections y stemfor

crackinriser g irthweld

LIWei , LIUJie , YUANXin'an , SHAOXin y u , ZHAOJianchao , SHANGYa q i , LIHon gy u

( CenterforOffshoreEn g ineerin g andSafet yTechnolo gy , ChinaUniversit y ofPetroleum ( EastChina ), Qin g dao266555 , China )

Abstract : Aimin g tomeetthetechnicalre q uirementsofra p idnondestructivetestin g ofcracksinriser g irthweld

area , this p a p erdesi g nedanarra yp robeofACelectroma g neticfieldbasedontheada p tivetestin g technolo gy ofAC

electroma g neticfield.Ara p iddetections y stemforcracksinriserg irthweldwasdevelo p ed , andra p iddetection

ex p erimentsforcracksinrisers p ecimens'weldsandheat-affectedzoneswerecarriedout.Theresultsshowthatthe

ra p iddetections y stemofriser g irthweldsbasedonACelectroma g neticfieldcanrealizethera p iddetectionofriser

g irthweldsandcracksof1.0mmdee p intheheat-affectedzone , whichisof g reatsi g nificancetothesafet y detection

andmaintenanceofriser.

Ke ywords : alternatin g currentelectroma g neticfield ; riser g irthweld ; arra yp robe ; crackdetection
交流电磁场检测( ACFM ) 是一种基于电磁感应 域得到了广泛应用 [ 2-3 ] 。
原理的无损检测技术, 近年来发展日益迅速 [ 1-2 ] 。在 在目前 ACFM 检测系统中, 单传感器检测探头
ACFM 检测中, 在工件表面感应出均匀电流, 电流绕 受传感器数量的限制, 覆盖检测范围小, 在焊缝检测
过缺陷产生电场扰动, 进而导致附近的磁场畸变, 最 中需要对焊缝和热影响区进行多次扫查, 检测效率
后提取磁场信号实现缺陷的检测与评估。相比其他 低 。设计的阵列传感器检测探头可扩大探头的检
[ 4 ]
水下无损检测技术, ACFM 检测技术具有非接触测 测范围, 提高检测效率。笔者以 ACFM 技术为基础,

量、 操作简单、 不需要耦合剂、 检测精度高、 稳定性好、 通过研究阵列传感器分布对检测信号的影响, 设计了
效率高、 成本低等优势, 目前已经在海洋油气装备领 ACFM 隔水管环焊缝阵列检测探头, 最终开发出一套

完整的隔水管环焊缝快速检测系统, 实现了隔水管环
焊缝缺陷的一次扫查, 不同区域的裂纹能够全部检
收稿日期: 2021-04-13
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 52005512 ); 山东省自然 出, 对维护隔水管结构的安全具有重大意义。
科学基金资助项目( ZR201911040388 )
作者简介: 李 伟( 1980- ), 男, 教授, 主要从事机械结构缺陷智 1 有限元模型
能可视化检测新技术、 海洋油气装备完整性检测与定量评估技术等
教学及科研工作 利用 COMSOL Multi p h y sics有限元仿真软件
通信作者: 李 伟, liwei@u p c.edu.cn 构建隔水管环焊缝裂纹 ACFM 仿真模型( 见图1 )。
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2021年 第43卷 第10期
无损检测