Page 55 - 无损检测2024年第十一期

王 瑾，等：

基于磁场梯度感测的旧油管腐蚀缺陷脉冲涡流可视化检测

corrosion was exploited in conjunction with the fused feature. The results revealed that compared with the traditional pulsed
eddy current testing, the fused feature-based imaging method was advantageous in terms of higher signal-to-noise ratio (SNR)
of produced corrosion images. This further indicated that the proposed probe together with the signal-feature fusion approach
was beneficial to the visualization of internal-surface corrosion in the in-service tubing with high sensitivity and SNR.
Key words: electromagnetic nondestructive evaluation; pulsed eddy current testing; corrosion in the in-service tubing;
signal feature fusion; visualization-based quantitative evaluation

油气井工程中的管柱结构由套管和油管构成， 测，成功检测出了套管大面积减薄缺陷与裂纹缺陷。
其中，油管位于管柱结构的最内层，其材料多为碳 CHENG等 [12] 提出了使用轴向双AMR传感器拾取
钢或高强度钢等。在油气开采过程中，油管内壁长 的磁场z矢量之差作为检测信号的方法以提高检测
期暴露在含硫的腐蚀性环境中，管道内壁易发生腐 信噪比。任淑廷等 [13] 基于匀强激励磁场梯度脉冲涡
蚀，影响管柱完整性 [1-2] 。因此，对旧油管腐蚀缺陷 流检测方法，利用磁场梯度传感器设计了相关探头，
进行有效的无损检测具有重要意义。针对旧油管内 提升了非铁磁性金属亚表面腐蚀缺陷的检测灵敏度
壁腐蚀缺陷检测，目前主要采取离线检测方式，即将 和成像精度。
油管从油气井管柱中抽取至地上后，采用漏磁检测 目前针对油管腐蚀缺陷成像的研究较少，且脉
（Magnetic fluxleakage testing，MFL）方法对油管实 冲涡流检测成像技术多应用于非铁磁性材料。文章
施检测，但是漏磁检测多为内检式检测，需要清管器 针对目前存在的管道腐蚀缺陷脉冲涡流检测成像技
配合，操作过程复杂 。在漏磁成像技术方面，受到 术展开了研究。提出了一种脉冲涡流双传感器差分
[3]
计算量庞大、耗时长等限制，成像技术难以应用到实 探头，通过对脉冲涡流检测信号进行处理，将得到的
[4]
际检测工程当中 ，另外漏磁检测会造成被测管道 下降沿对数曲线斜率和归一化差分信号峰值作为信
[5]
永久磁化 ，而不会造成被测管道永久磁化的主流 号特征，用于对缺陷进行成像。所提方法旨在为实
技术有磁记忆检测（Metal magnetic memory testing， 际工程应用提供相关参考，从而提高对腐蚀缺陷的
MMM），超声检测（Ultrasonic testing，UT），涡流检 检测准确性和可靠性。
测（Eddy current testing，ECT）等。但是，磁记忆检
测受环境磁场影响较大 ，传统的超声检测则需要 1 脉冲涡流双传感器差分探头构型
[6]
耦合剂，操作复杂 。其中，涡流检测技术中的脉冲
[7]
在脉冲涡流检测中，对于铁磁性试件亚表面缺
涡流检测（Pulsed eddy current，PEC）利用矩形脉冲
陷的检测，传感器在拾取信号时会受到较大的噪声
作为激励信号，对管道内壁腐蚀具有较高的敏感性。
影响，检测灵敏度不高，检测难度较大。鉴于被测试
更为重要的是，PEC能够在恶劣环境条件下稳定工 件为铁磁性材料，且需对其内壁缺陷进行检测，文章
作，具有成本低、安全性强、操作简单等特点。因此，
提出了脉冲涡流双传感器差分探头，该传感器由激
脉冲涡流检测在旧油管腐蚀缺陷检测领域展现出巨
励线圈、聚磁铁芯及磁场传感器构成，其结构示意如
大的潜力和优势，被视为未来旧油管检测技术发展
图1所示。其中，传感器1与传感器2同轴放置，分别
的一个关键方向。
置于铁芯底部及顶部，当拾取检测信号时，传感器1
发展至今，国内外学者针对油套管、输送管等
与传感器2会同时受到噪声信号的影响，通过对两个
管道的体积型缺陷的脉冲涡流检测已开展了相关研
究。张超等 基于脉冲涡流检测方法对双层异质金
[8]
属套管壁厚减薄缺陷的分类识别及定量评估方法进
行了研究。JIN等 基于脉冲涡流检测方法，提出了
[9]
一种改进的主成分分析方法，并引入了随机森林算
法对缺陷进行分类识别，有效检测出油气井管柱结
构中的腐蚀缺陷。YANG等 [10] 开发了一种基于均
匀圆形阵列的脉冲涡流检测系统，用于井下套管的
不对称缺陷检测。在优化探头构型方面，FU等 [11]
设计了横向探头与纵向探头对套管进行脉冲涡流检 图 1 双传感器差分探头构型结构示意
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2024 年 第 46 卷 第 11 期
无损检测