Page 105 - 无损检测2023年第三期

金新玖, 等:

基于磁弹效应的管道弯曲应力检测方法

况的影响, 进行磁弹性传感器不同位置下的应力 - 阻

抗试验。试验方法为: 在外力为500N 的情况下将
磁弹性传感器置于钢板上表面, 沿钢板长度方向平移

磁弹性传感器, 以20mm 为步长在20~200mm 内
共进行10次检测, 检测采用2mA , 200Hz的激励

电流进行, 得到阻抗随位置的变化情况( 见表3 )。
表3 外力作用下钢板各位置的阻抗检测结果
位置序号 应力 / MPa 阻抗 / Ω 位置序号 应力 / MPa 阻抗 / Ω

1 196.08 1904.92 6 158.31 1949.14

2 188.92 1913.45 7 150.28 1962.33

3 181.55 1930.90 8 142.16 1975.75

4 173.97 1933.53 9 133.96 1998.68

5 166.21 1938.30 10 125.69 2016.54

表3数据表明, 在500N 外力作用下阻抗检测
结果随距离d 增加而增大, 根据弯曲变形下的应力
分析, 钢板在受力区域附近产生的应力较大, 随着与
图6 钢板各位置阻抗数值分析曲线
受力区域间距离的增加, 钢板内部的应力逐渐降低,
阻抗应随应力的降低而升高。试验结果与受力情况
5 结论
基本一致, 且在200mm 内均能检测到应力变化。

为避免材料不均匀性、 钢板自重及其他因素带 ( 1 )在钢板中线位置垂直向下施加外力的过程
来的影响, 对不受外力影响时各位置的阻抗进行测 中, 钢板上下表面阻抗随应力的增加呈明显下降趋
量, 结果如表4所示。 势; 对处于特定范围内的外力与形变量, 检测回路中
表4 无外力作用下钢板各位置的阻抗检测结果 的阻抗与应力具有近似线性的对应关系。

( 2 )在距离受力区域一定范围内仍能检测到钢
位置序号 应力 / MPa 阻抗 / Ω 位置序号 应力 / MPa 阻抗 / Ω
板阻抗随应力的变化, 应力随距离的增加而减小, 阻

1 13.28 2133.70 6 12.56 2144.46
抗也随之呈下降趋势。

2 13.21 2127.73 7 12.30 2166.67
( 3 )应用阻抗与应力间的线性关系可以实现

3 13.10 2146.86 8 12.01 2151.68
Q235钢构件的弯曲应力检测, 阻抗随检测位置的变

4 12.96 2132.38 9 11.68 2164.97
化关系有助于完善埋地管道弯曲状况及位置信息, 为

5 12.78 2134.64 10 11.31 2180.72
埋地油气管道弯曲应力检测提供了新的思路。
表4数据表明, 在无外力作用下阻抗测量值与
参考文献:
距离d 之间并无明显关系, 受钢板自身重力影响,
靠近中心位置的阻抗测量值普遍略低。将表3阻抗 [ 1 ] 李睿, 蔡茂林, 董鹏. 地震区油气管道的应变与位移检
随应力的变化情况绘制成折线图[ 见图6 ( a )], 为反 测技术[ J ] . 油气储运, 2019 , 38 ( 1 ): 40-44.
映不受材料因素影响只受应力影响的阻抗变化规 [ 2 ] 杨理践, 王国庆, 刘斌. 油气管道塑性变形的磁记忆检
律, 计算表3与表4阻抗差值并按对应顺序绘制在 测[ J ] . 无损检测, 2016 , 38 ( 3 ): 8-10 , 84.
[ 3 ] 张羽翀, 李龙, 黄鑫. 冻土区坡体蠕滑作用下管道应力

图6 ( b ) 中。

图6 ( a ) 表明钢板受 500N 外力作用时, 应力 数值计算[ J ] . 油气储运, 2021 , 40 ( 2 ): 185-191.

随距离的增加逐渐降低, 阻抗随应力的变化较为 [ 4 ] DUAN Y F , ZHANG R , DONG C Z , et al.

均匀。图6 ( b ) 表明在不受材料因素影响只受应力 Develo p mentofelasto-ma g neto-electric ( EME ) sensor

forin-servicecableforce monitorin g [ J ] .International
影响的情况下, 阻抗变化量总体上随应力的增加
JournalofStructuralStabilit yandD y namics , 2016 , 16
而增大, 验证了一定距离范围内弯曲应力检测结
( 4 ): 1640016.
果的有效性。
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2023年 第45卷 第3期
无损检测