Page 95 - 无损检测2024年第三期

左万君, 等:
漏磁检测在管道损伤探测中的应用

材料属性, 如检测部位材料的直径、 长度、 厚度、 制造
方法、 潜在不连续点位置等。在确保检测材料完整
性的基础上, 不影响设备运行预期功能是无损检测
的主要目的。在这种复杂的应用环境中, 许多无损
检测技术被开发, 如射线检测、 超声检测、 磁粉检测
以及漏磁检测( MFL ) 等 [ 4 ] 。在所有无损检测方法
图1 漏磁检测原理示意
中, 漏磁检测是油气行业最常用的方法之一, 可以得
到可靠、 及时并利于分析的结果, 该项技术自20世
纪60年代以来在管道检测领域得到了长足的发展。
漏磁检测无需对检测对象进行预处理, 易于获得检
测信号, 操作自动化程度高, 并且能够探测不同类型
的缺陷, 如气孔、 缩孔、 腐蚀等 [ 5 ] 。虽然, 在长期的研
究和应用过程中, 该技术从对缺陷的定性检测转变
图2 磁场在缺陷界面的折射示意
为定量检测, 但是仍存在挑战, 如针对复杂的检测工
[ 10 ] 从微观角度对这一现象进行了说
况需要处理大量磁场信号, 无法做到准确定性缺陷; VISINTIN
明, 他假设实际的物体由许多称为“ 畴” 的小区域组
在检测过程中对噪声的干扰非常敏感, 一些较小的
成, 在无外加磁场的情况下每个区域的局部磁化是
缺陷信号会被定性为噪声信号; 当材料含有杂质时
饱和的; 不同畴的磁化方向不一定是平行的, 在多晶
会显著影响检测信号; 缺乏缺陷定量理论, 针对检测
样品中存在大量磁化方向不同的磁畴, 这些磁畴呈
信号无法反演准确的缺陷特征, 并且高度依赖操作
随机分布, 磁矩相互抵消, 导致整个物体呈无磁性材
者的经验等 [ 6-8 ] 。
料。单晶和多晶体合成零磁矩示意如图 3 所示。
文章综述了近年来漏磁检测技术的相关研究成
[ 11 ] 研究提出, 在外加磁场的作用下, 有利
果, 介绍了针对信号去噪、 设备缺陷识别以及缺陷量 KITTEL
取向( 与外加磁场方向接近) 的畴体积增大, 且畴方
化分析等方面的重要成果, 讨论了这些研究存在的
向逐渐向外加磁场方向转变, 而不利取向的畴体积
不足, 并重点介绍了人工智能技术在其中的应用。
逐渐缩小, 最终使得试件表现出磁性。这种磁化方
最后, 针对漏磁检测技术的未来发展进行了展望。
式通常是通过畴壁的移动来进行的, 所以畴的体积
1 漏磁检测原理及操作流程 会发生变化。当试件中存在缺陷时, 缺陷处的磁畴
壁势能发生改变, 抑制畴壁在缺陷处的移动, 导致磁
1.1 漏磁检测原理
场不能通过畴壁的移动来达到系统能量平衡。在系
漏磁检测通过外磁场对铁磁性材料进行磁化, 统能量平衡且达到最小化的过程中, 缺陷部位产生
然后通过磁传感器检测材料中的漏磁信号来得到材
磁场畸变进而导致试件漏磁。
料的连续性信息, 其原理示意如图1所示。漏磁检
测时, 当被测试件表面完整时, 磁感线在其中有序传
播, 无法检测到漏磁信号。当被测试件表面存在切
割磁感线方向的缺陷时, 缺陷处的低磁导率会导致
磁感线无法正常传播进而改变传播方向, 其中, 改变
方向的磁感线包括穿过缺陷或沿缺陷附近传播的磁
感线以及离开物体表面传播至空气或其他介质中的
磁感线, 而后者则会形成漏磁 [ 9 ] 。在电磁场的边界
条件下, 可利用磁场的折射来解释漏磁场现象, 其示
图3 单晶和多晶体零磁矩示意
意如图2所示, 其中折射角的表达式为
1.2 漏磁检测操作流程
υ 1
漏磁检测操作流程如图4所示。漏磁检测内部
α 2= arctan tanα 1
υ 2
探测器结构, 如图5所示, 该探测器由测量段、 数据
和 和 分别为边
式中: α 1 α 2 为入射角和折射角; υ 1 υ 2
采集室以及电池室组成。其操作主要分为以下几个
界上下介质的渗透率。
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2024年 第46卷 第3期
无损检测