Page 32 - 无损检测2025年第三期

陈 涛，等：

锅炉膜式水冷壁漏磁检测磁化结构设计及分析

法来解决上述问题，在初步应用时发现锅炉水冷壁 0.06
无鳍片
管的鳍片会对漏磁检测产生影响 [13] 。现针对该问题， 0.04 有鳍片
提出了增加磁化单元，对待检水冷壁管两侧管道同
0.02
时进行磁化的改进方案，并且对该方案的可行性进
行了研究。 径向分量B x /T 0

1 水冷壁鳍片对缺陷漏磁信号的影响 -0.02
-0.04
漏磁检测技术主要依靠缺陷处漏磁场信号特征
-0.06
和强度大小来判定缺陷性质和深度，膜式水冷壁管 140 145 150 155 160
与压力管道存在结构差异，即膜式水冷壁管之间以 距离/mm
(a) 径向分量B
鳍片相连，其结构示意如图1所示，主要参数如表1 x
所示。 0.14 无鳍片
有鳍片
0.12
极靴
衔铁
鳍片
轴向分量B y /T
磁铁 0.10
水冷壁管 0.08
(a) 无鳍片 (b) 有鳍片
0.06
图 1 水冷壁磁化结构示意
表1 膜式水冷壁磁化结构模型参数 mm 0.04 140 145 150 155 160
参数 数值 距离/mm
(b) 轴向分量B
水冷壁管外径 60 y
水冷壁管壁厚 4 图 2 有无鳍片水冷壁的漏磁场磁通量密度对比
水冷壁鳍片厚度 5 格离散的处理方法与文献[13]相同。三磁化单元并
水冷壁管中心距 95
列布置的磁化结构模型及有限元网格如图3所示。
磁铁尺寸（长×宽×高， 下同） 90×60×25
衔铁尺寸 90×200×25
磁化器提离值 4
传感器提离值 1
缺陷尺寸（长×宽×深） 3×3×3

在进行漏磁检测时，需要将待测工件磁化，膜式 (a) 磁化结构模型 (b) 有限元网格
水冷壁的鳍片会使管道中的磁通量下降，从而导致 图 3 三磁化单元并列布置的磁化结构模型及有限元网格
缺陷处的漏磁信号被削弱，有无鳍片水冷壁的漏磁 对该模型的磁场分布进行求解，得出三维体磁
场磁通量对比如图2所示，该部分内容在文献[13]中
通密度模如图4所示。缺陷二维漏磁场分布云图如
已有详细分析，不再赘述。
图5所示。
2 磁化结构设计及有限元分析

为提高待测水冷壁管的磁通量密度，增强缺陷
处的漏磁场信号强度，对鳍片结构造成的信号减弱进
行补偿，提高检测灵敏度，设计了3个磁化单元并列
布置的磁化结构，在检测过程中对待测管两侧管道同
时进行磁化，以加强磁化效果。为评价该方案对磁
化效果的加强作用，借助有限元仿真软件COMSOL
对膜式水冷壁的磁化结构进行建模，建模方式和网 图 4 磁化结构模型的三维体磁通密度模

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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测