Page 93 - 无损检测2024年第十二期

吕 坦，等：

长输油气管道漏磁内检测信号识别与分析

前比较有效的管道检测技术 [3-5] 。随着技术的快速发 2 漏磁信号分析
展，漏磁内检测设备性能不断提升，现在漏磁内检测
根据磁密度大小分析管道金属损失处的漏磁场
器已达到超高清晰度水平，随着探头通道数和采集
分布特点。管道被磁化后，磁感应强度B与磁场强
频率的大幅增高，采集的漏磁数据量急剧增加，相应
度的关系为
的漏磁数据分析的工作量也大大增加。文章对漏磁
B = µ ( + 0 H M ) （1）
信号进行识别分析，以快速识别缺陷信号，帮助建立
式中：M为磁化强度； μ 为真空磁导率；H为磁场
固有的特征数据库，提高漏磁检测数据分析的效率。 0
强度。
1 漏磁内检测原理 金属损失处的漏磁场数据信号包含管道径向、
轴向和周向等3个方向分量，即x分量、 y分量和z分
漏磁内检测是通过强磁铁对管道进行磁化，使
量；径向、轴向、周向的漏磁场分布如图1所示。根
管壁处于磁饱和状态，若管壁没有缺陷，磁力线在管
据径向分量可以评估金属损失的深度，轴向分量可
壁中均匀分布；若管壁存在缺陷，缺陷处磁阻变大， 以评估金属损失的长度，周向分量可以评估金属损
磁力线在缺陷处发生扭曲变形，磁回路出现异常而 失的宽度 。漏磁内检测金属损失与漏磁场的关系
[8]
形成漏磁场 。而利用磁敏元件制成的探头来接收 具有以下特点：① 漏磁场与金属损失点深度呈现一
[6]
缺陷处漏磁场信号，对漏磁场的信号特征进行识别， 定线性关系，长宽相同的金属损失点，漏磁场越大，
[9]
可对缺陷进行定性和定量，得到缺陷长、宽、深等 金属损失点深度越大 ；② 管道裂纹缺陷与磁场方
信息 。 向垂直，裂纹越深，漏磁场越大 [10-11] 。
[7]

图 1 金属损失处的漏磁场分布示意
3 管道特征信号的识别 特征点时信号则为明显凸起波峰。
3.1 管道结构特征信号识别
漏磁内检测不仅可以检测金属损失，还能够检
3.1.1 焊缝信号识别
测出环焊缝异常、螺旋焊缝异常和凹陷等缺陷。油
管道在进行焊接后，焊缝会高出管材表面产生
气管道的焊缝、套管、法兰、阀门等管道结构特征受
余高，管道焊缝的漏磁信号会呈现金属增加的特征。
到磁场的磁化后，也会产生相应的漏磁场。因此，
漏磁检测器采集的数据中既包含缺陷产生的漏磁信 根据漏磁检测器永磁铁安装位置的不同，漏磁检测
号，还包含管道特征的漏磁信号。由于漏磁内检测 器在管壁中产生的磁回路呈现顺逆形态 [13] 。在顺磁
器磁化方向的不同，漏磁数据的径向和轴向信号比 路中，焊缝的径向分量先上后下呈正弦曲线，轴向分
较明显，以径向和轴向信号为主，周向信号为辅；根 量呈单峰凸起；在逆磁回路中，径向分量先下后上呈
据特征信号极性一致原则，径向信号和焊缝极性一 余弦曲线 [14-15] ，轴向分量呈单峰凹进。环焊缝及螺
致为金属增加，相反则为金属损失，按此规律对管道 旋焊缝的漏磁信号如图2所示，笔者选择的信号均
特征进行识别分析 [12] 。但是一些特殊特征点还需要 为逆磁回路信号。
根据ID/OD（内/外壁）信号进行识别。利用弱磁或 3.1.2 法兰信号识别
者涡流的特性，采集管道内表面的信息，管道内表面 因埋地钢质管道密封性能和电法腐蚀防护工程
无特征点时，ID/OD信号为直线或直线有内凹；有 的需要，在长输管道出入站以及出入阀室位置会设
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测