Page 101 - 无损检测2023年第三期

油气管道检测技术应用与发展专题

DOI : 10.11973 / ws j c202303012

基于磁弹效应的管道弯曲应力检测方法

金新玖 , 杨理践 , 耿 浩 , 刘屹然 2
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( 1. 沈阳工业大学 信息科学与工程学院, 沈阳 110870 ; 2. 国家管网集团油气调控中心, 北京 100013 )

摘 要: 为解决油气管道弯曲应力难以测量而带来的管道变形与屈曲问题, 提出了基于磁弹
效应的弯曲应力检测方法。首先建立磁弹性应力检测模型, 分析磁弹性传感器检测回路中的磁路
与阻抗特征关系; 其次对弯曲作用下材料内部的应力分布进行研究; 最后开展不同情况下 Q235钢
板弯曲过程中, 阻抗随应力变化情况的试验。结果表明, 钢板表面阻抗随应力增加呈明显下降趋势,
一定应力范围内阻抗与应力具有近似线性的对应关系, 距离受力区域一定范围内仍能检测到阻抗随
应力的变化。该方法可对管道弯曲应力进行有效检测, 试验结果和理论分析具有很好的一致性。

关键词: 磁弹效应; 铁磁性材料; 阻抗测量法; 弯曲应力测量

中图分类号: TH878 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2023 ) 03-0063-05

Detectionmethodof p i p elinebendin g stressbasedonma g netoelasticeffect

JINXin j iu , YANGLi j ian , GENGHao , LIUYiran 2
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( 1.SchoolofInformationScienceandEn g ineerin g , Shen y an gUniversit y ofTechnolo gy , Shen y an g 110870 , China ;

2.Pi p eChinaOil&GasControlCenter , Bei j in g 100013 , China )

Abstract : Inordertosolvethep roblem ofp i p elinedeformationandbucklin gcausedb ythedifficultiesin

measurin g thebendin g stressofoilandg asp i p elines , abendin gstressdetectionmethodbasedonma g neto-elastic

effectwas p ro p osed.Firstl y , thema g neto-elasticstressdetectionmodelwasestablished.Therelationshi pbetween

ma g neticcircuitandim p edancecharacteristicsinthedetectionloo pofma g neto-elasticsensorwasalsoanal y zed.

Secondl y , thestressdistributionwithinthematerialunderbendin gwasstudied.Finall y , therelationshi pbetween

theim p edanceandstressin Q235steelp latedurin g bendin g underdifferentconditions wasex p erimentall y

investi g ated.Resultsshowthattheim p edanceonthesteel p latesurfacea pp arentl ydeclinedwithincreasin g stress

andtherelationshi pbetweenim p edanceandstresswithinacertainran g eofstresswasa pp roximatel y linear.Within

acertainran g eofstressedarea , theim p edancechan g ewithstresscanbedetected.Thisp ro p osed methodcan

effectivel yachievep i p ebendin gstressdetection.Theex p erimentalresultsandtheoreticalanal y sisareinrather

bettera g reement.

Ke ywords : ma g neto-elasticeffect ; ferroma g neticmaterial ; im p edancemeasurementmethod ; bendin gstress
measurement
长输油气管道常修建于滑坡、 地震等地质灾害多 位移、 变形进行定期检测, 以避免管道失效 。
[ 1 ]
发区域, 地质灾害导致的管道位移、 变形, 局部管体弯 常规无损检测技术如超声、 漏磁、 涡流和磁粉
曲应变会对管道造成较大损伤, 故需对该区域管道的 等, 在管道的损伤检测和事故预防等方面发挥着重
要的作用 [ 2 ] , 但尚不能对管道所受弯曲应力进行有
收稿日期: 2022-03-30
效评价与定量, 目前对油气管道受力状态的分析普
基金项目: 国家自然科学基金项目( 62101356 ); 辽宁省教育厅高
遍采用间接计算的方式 [ 3 ] 。对油气管道进行受力状
等学校基本科研项目( LJKZ0134 )
作者简介: 金新玖( 1991- ), 男, 硕士研究生, 主要从事应力检测 态实时监测是油气管道检测领域中的热点问题, 其
技术及相关理论的研究 理论成果将提高长输油气管道安全性评价的整体分
通信作者: 耿 浩, 1025284323@ qq .com 析水平。磁弹性应力检测技术具有信号不易受环境
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2023年 第45卷 第3期
无损检测