Page 89 - 无损检测2022年第十一期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202211011

钻杆连接螺纹磁扰动检测方法与系统

叶文超 ,王荣彪 , 姜 春 , 康宜华 1
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( 1. 华中科技大学 机械科学与工程学院, 武汉 430074 ; 2. 南昌航空大学 测试与光电工程学院, 南昌 330063 )

摘 要:为了满足钻杆连接螺纹高效、 可靠的检测需求, 针对现有检测方法与装置的不足, 提
出了一种钻杆连接螺纹的磁扰动检测方法。利用 COMSOL 软件仿真分析了永磁体几何参数以及
提离高度对螺纹根部磁化状态的影响, 获得了最优的永磁体参数; 并与高灵敏度霍尔传感器相配合
制作成检测探头, 然后根据螺纹曲率变化的特点, 设计了多自由度自适应的探头跟踪机构, 分别设

计了钻杆连接内外螺纹的检测装置, 检测效率为 30s / 根, 最小检测深度为 0.15mm 。

关键词:钻杆连接螺纹; 磁扰动; 永磁体; 无损检测; 表面跟踪

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 11-0051-06

Methodands y stemofma g neticdisturbancedetectin g ofdrill p i p econnectin g thread

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YE Wenchao , WANGRon g biao , JIANGChun , KANGYihua 1

( 1.SchoolofMechanicalScience& En g ineerin g , Huazhon gUniversit yofScience& Technolo gy , Wuhan430074 , China ;

2.SchoolofTestin gandO p toelectronicEn g ineerin g , Nanchan gHan g kon gUniversit y , Nanchan g330063 , China )

Abstract : Inordertomeetthere q uirementsforefficientandreliabledetectionofdrill p i p econnectionthreads , a

ma g neticp erturbationdetectionmethodfordrill p i p econnectionthreadswasp ro p osedinviewofthedeficienciesof

theexistin gdetectionmethodsanddevices.Theinfluenceofthe g eometric p arametersofthe p ermanentma g netand

thelift-offdistanceonthema g netizationstateofthethreadrootwassimulatedandanal y zedb yCOMSOLsoftware ,

andtheo p timal p ermanentma g netcharacteristicswereobtained.Accordin g tothecharacteristicsofthevariationof

thethreadcurvature , amulti-de g ree-of-freedomself-ada p tivep robetrackin gmechanism wasdesi g nedfordetectin g

theinnerandouterthreadsofthedrillp i p econnection , res p ectivel y .Thedetections p eedis30s / p iece , andthe

minimumdetectionde p this0.15mm.

Ke ywords : drillp i p econnectionthread ; ma g neticdisturbance ; p ermanent ma g net ; nondestructivetestin g ;

surfacetrackin g
据相关统计, 钻杆失效事故中有 80% 的事故是 检测、 超声检测、 涡流检测和漏磁检测等。磁粉检测
钻杆折断导致的。在实际工况下, 钻杆连接螺纹的 流程多、 速度慢, 且使用后的磁悬液需要妥善处理, 否
结构特点导致螺纹旋合的 2~3 扣处的螺纹根部更 则容易污染环境, 检测结果还容易受检测人员主观因
容易出现裂纹和腐蚀等缺陷, 而引起钻杆失效( 此类 素的影响 [ 4-5 ] ; 超声检测需要耦合剂, 对工件表面的整
[ 1-3 ] 。为 了保证 洁度也有要求, 且螺纹的结构反射回波会影响对缺陷
原因引起的失效占比达到了 50% )
钻杆在使用过程中的可靠性, 降低经济损失, 定期对 反射回波的分辨, 从而可能造成漏检 [ 6-7 ] ; 涡流检测受
钻杆连接螺纹进行无损检测是尤为重要的。 工件表面形状和材料本身电导率等因素的影响较大,
目前, 常用的钻杆连接螺纹检测方法主要有磁粉 并且后续需要对信号进行一定处理才能得到缺陷信
息 [ 8-9 ] ; 漏磁检测不适合检测像螺纹这类形状复杂的
工件, 且难以检出较小尺寸的缺陷, 检测信号受背景
收稿日期: 2022-04-30
磁场影响较大, 检测钻杆连接螺纹时还存在端部效
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51875226 )
应, 且检测后需要对工件进行退磁 [ 10-11 ] 。
作者简介: 叶文超( 1998- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为电
磁无损检测 与上述检测方法相比, 磁扰动法不仅不需要外
加磁化场, 永磁体本身就能作为磁源, 并且能检出各
通信作者: 康宜华, y ihuakan g @hust.edu.cn
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2022 年 第 44 卷 第 11 期
无损检测