Page 117 - 无损检测2023年第三期

张 涛, 等:

电磁法检测油气管道缺陷的影响参数分析

根据电磁法原理和检测方法可知, 激发电流的大 时数据重合, 在 t>16.326ms时出现了明显的分叉
小、 频率、 传感器提离高度等因素对接收信号的影响 ( 见图4 )。检测结果表明电磁法检测金属管道缺陷
较为明显 。通过合理设计试验装置及方法, 研究各 具有可行性。
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影响参数对瞬变电磁检测信号的影响, 为后续该技术
在实际工况中的应用提供数据基础, 提高工作效率及
检测结果的准确性, 满足实际工况的精度要求。

2 电磁法检测管道缺陷可行性分析

2.1 试验平台
电磁检测装置主要包括信号激发模块, 传感器模
块和数据处理模块( 见图2 ), 其中信号激发模块采用
GBH-1型数据采集设备, 该设备不仅采集频率可调
且信噪比高; 传感器采用自制线圈, 结构为圆环形, 其

激发线圈直径为200mm , 接收线圈直径为100mm 。
为了进一步简化试件, 把管道直径放大至无限大, 则
管道曲面可类比于平面, 因而采用钢板代替金属管
道。根据传感器尺寸计算出传感器有效覆盖面积为

400mm , 选取钢板尺寸为400mm×400mm ( 长×

宽), 厚度( d ) 分别5 , 10 , 15 , 20mm ( 见图3 )。

图4 不同厚度钢板的电磁检测信号

3 影响因素试验分析

3.1 激发频率对检测信号的影响
试验采用的激励信号为阶跃型电流信号, 设备
集激发和采集于一体。选择激励频率为1 / 16 , 1 / 8 ,

1 / 4 , 1 / 2 , 1 , 2 , 4 , 8 , 16Hz , 分析各试件( 厚度d 分别
为5 , 10 , 15 , 20mm ) 在不同频率下的电磁检测信

图2 电磁检测装置外观 号, 试验结果如图5所示。通常, 一个完整的检测信
号( 坐标变换后) 包含两部分: 直线形式的前半部分,
指数形式的后半部分。由图5可以明显看出频率变
化不会对幅值和幅值衰减速度造成影响, 只会影响
检测信号的完整性, 随着频率增大, 检测信号持续时
间缩短, 只呈现出直线部分。通常需要检测信号的
后半部分来计算金属管道剩余壁厚, 因此应选择合
适的频率进行检测, 为后期数据处理提供基础。
为了确保接收信号的完整性, 必须根据管道壁
图3 钢板试件外观
厚设置合适的激发频率。分析可知对于壁厚较大的
2.2 试验结果分析 管道应该选择较小的激发频率( 更有穿透力); 对于
针对不同厚度的试件展开试验, 分析不同壁厚对 壁厚较小的管道应该选择较大的激发频率, 确保信

信号的影响。设置激励电流( I ) 为1A , 激发频率( ) 号的有效性。在试验过程中发现频率小会延长数据
f

为1 / 4Hz , 试件距离传感器垂直高度( h ) 为100mm 。 采集时间且给后期数据带来较大干扰。为了提高实
对试验数据进行坐标变换, 将笛卡尔坐标系变换成双 际检测工作效率, 按照不同管道壁厚对激发频率进

对数坐标系后, 可明显看出检测信号在 t<16.326ms 行优化, 优化结果如表1所示。
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2023年 第45卷 第3期
无损检测