Page 95 - 无损检测2022年第五期

宁营超,等:
管道漏磁内检测矩形缺陷解析方法的分析

将x , , z 轴方向上的磁场强度进行矢量合成,
y
即得到矩形缺陷两侧面产生的总场强为
( 27 )
H X =Hx 4 -Hx 3
2
( 28 )
H Y =H y 4 -H y 3
2
( 29 )
H Z =Hz 4 -Hz 3
2
将棱线处产生的漏磁场与两侧壁产生的漏磁
场进行矢 量 相 加, 即 可 得 到 矩 形 缺 陷 产 生 的 漏 磁
场为
( 30 )
H x =H X +H X
2 1
( 31 )
H y =H Y +H Y
2 1
( 32 )
H z =H Z +H Z
2 1
矩形缺陷的磁荷分布在棱线上和侧壁上, 棱线
上磁荷的分布是均匀的, 侧壁上磁荷的分布是不均
匀的。因此采用棱线上产生的漏磁场和侧壁上产生
的漏磁场进行叠加, 可以得到更加准确的缺陷漏磁
图 5 不同宽度缺陷的漏磁场分布
场数据。
2.3 缺陷漏磁场模型仿真
缺陷的尺寸对其所产生的漏磁场大小具有直接
影响。通 过 建 立 的 三 维 磁 偶 极 子 数 学 模 型, 采 用
MATLAB 数学建模软件对建立的数学模型进行仿
真分析。
以所建立的模型为基础, 分析矩形缺陷不同深
度和宽度的漏磁场分布。设置缺陷长为 20mm , 宽

为 8 , 10 , 12 , 14 mm , 深度为 1.7 mm 。磁化场强度

为 120A / m , 钢板的相对磁导率为 2000 , 提离值设
置为 1mm , 将得到的数学模型用 MATLAB 软件

进行 仿 真 分 析, 设 置 x 轴 扫 查 位 移 为 -20~

20mm , 轴扫查位移为 -20~20 mm 。得到不同
y
宽度缺陷的漏磁场分布如图 5 所示。
由图 5 可以看出不同宽度的矩形缺陷产生的漏
磁场信号基本形态未发生改变, 径向分量分布图位
于原点两侧的波峰对应的 x 轴数值与矩形缺陷的 图 6 不同深度缺陷的漏磁场分布
宽度大小一致, 轴向分量分布图中的波峰对应 x 轴 磁场的径向分量和轴向分量基本形态不发生改变,
的数值与矩形缺陷的宽度一致。径向分量漏磁场两
二者峰值都随着缺陷深度的增大而增大, 说明了缺
峰之间的距离随着矩形缺陷宽度的增加而增加, 轴
陷深度的增加导致了磁通量泄漏增多。轴向分量两
向分量峰值两侧极值之间的距离随着缺陷宽度的增 侧峰值的位置没有变化, 说明缺陷的宽度没有变化。
加而增加, 轴向分量的幅值略微减小。由此可以看 由此可知, 缺陷漏磁场的径向分量和轴向分量可以
出, 缺陷漏磁场的径向分量可以很好地反映出缺陷
很好地描述矩形缺陷的深度特征。
宽度的大小。
3 试验分析
设置矩形缺陷宽度为 10mm , 长度为 20 mm ,

深度为 1.6 , 1.8 , 2.0 , 2.2mm , 其他保持不变, 得到不
为了验证所建立的缺陷漏磁场数学模型得到的
同深度缺陷的漏磁场分布如图 6 所示。 漏磁场特征与工程实践中管道漏磁检测器获得结果
由图 6 可知, 随着矩形缺陷深度的增加, 缺陷漏 的一致性, 搭建了漏磁检测试验平台。通过使用外

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2022 年 第 44 卷 第 5 期
无损检测