关于油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真探究(已修改)

关于油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真探究张军华港燃气集团有限公司河北任丘062500【摘要】为了能够进一步提高油气长输管道裂纹漏磁检测工作的效率，在实际工作中，就应该充分考虑检测器对漏磁信号的影响程度以及影响因素。本文主要就对油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真进行研究和分析，以期能够为界内相关人士提供相关的参考资料，同时为提高油气管道漏磁检测提供有力的基础保障。【关键词】油气长输管道;裂纹漏磁检测;瞬态仿真1.前言随着社会经济的不断发展，人们对油气管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真工作也越来越重视。所以，提高油气管道的漏磁检测技术水平，不仅是人们对其的要求，更是社会经济发展的不然趋势，同时其对保证汽油工业安全生产具有非常重要的作用以及意义。但是其中存在的问题，一直不能解决，使其成为汽油企业发展中的瓶颈,本文笔者通过对油气长输管道裂纹漏磁检测的瞬态仿真进行试验探究，进一步确定管道磁信号与裂纹宽度、裂纹厚度的关系，为油气长输管道裂纹漏磁检测工作奠定坚实的基础。2.油气管道裂纹瞬态漏磁场的有限元分析在实际检测工作中，检测器以固定的速度在管道内进行运行，对管壁磁化具有一定的动态作用。其一：油气管道的材料是钢管，钢管是导体，径向磁场的变化会引起管道内电流的形成，产生环形电流，构成反方向的磁场；阻碍磁通量的通过以及管壁的冲击和穿透，进而改变外在磁场的分布情况；其二：动态磁化过程会影响到油气裂纹漏磁磁通量，其主要影响裂纹外形的参考参数；所以，油气管道裂纹漏磁检测信号的仿真分析，应该充分考虑漏磁检测器的速度对裂纹漏磁场的影响程度，并建立瞬态漏磁场的有限元分析模型。3.油气管道裂纹漏磁检测仿真试验以及结果3.1裂纹漏磁检测仿真试验在试验过程中，采用Opera-3D软件包对裂纹漏磁场进行仿真试验，Opera-3D通过建立几何模型，对其进行高强度的分析，采用四面体以及六面体将其自动划分。在计算核心内容中，由于Opera-3D是应用较为广泛的三维磁场仿真软件，其专门编制了仿真模型硬磁性材料的磁化过程。模拟记录材料磁化的进展以及维珍的特点,直到magnetising领域开始减少，二级去磁的特点主要是应用在确定剩余磁化强度矢量，当磁化过程就完成，磁化和去磁过程中,涡流的影响和捕获电路瞬态[1]。依据检测器的实际结构，利用Opera-3D软件建立三维立体漏磁检测模型，该模型的横截面如下图所示，其中主要包含有永磁体、钢刷、管壁、裂纹以及衬铁等5个部分，形成一个完整的磁回路。（注：图中d表示霍尔传感器提离值）图1三维漏磁检测仿真模型轴向截面图在试验时，管道的厚度应该保持在14.6毫米左右，检测器运行的速度应保证在3米每秒，管道的直径应该为1016毫米，传感器与管道内表面的霍尔提离值应该为1毫米，空气的磁导率应该取1.0，管道裂纹长度应保持在300毫米之间，裂纹的宽度以及深度可以根据仿真试验的主要目的进行合理的设置，其取值为0.1-10.0毫米之间为宜[2]。3.2仿真试验模型的验证本实验采用的是我国西气东送工程中使用的管道器材，其管道直径为1016毫米，管道厚度为14.6毫米，在管道的外表面上人工加工若干巨型槽沟，由于受实际裂纹样机加工的限制，采用的仿真模型的宽度以及深度均为1毫米。在试验过程中，使用绞车牵引钢丝绳，牵拉检测器前进，其运行的速度应该控制在3米每秒为宜。利用检测器对裂纹漏磁场进行监控扫描时，靠近裂纹中间部位的磁场信号较为匀称、幅度较大；然而裂纹的两端，漏磁峰值会明显减弱，其分布如图2所示，试验中，应该选取裂纹中间部位的检测峰值作为试验的结果进行分析。图2裂纹漏磁场物理检测与仿真结果3.3裂纹外形参数与漏磁信号关系分析从油气管道表面裂纹的角度来说，人们一般会认为裂纹深度是造成其结构力学性能的主要影响因素的参数。裂纹的深度是管道直接承受机械设备缺陷的主要评价指标，其也是评价油气管道安全性能的主要依据[3]。由此可见，在实际检测工作中，应该先对裂纹深度对漏磁信号的影响进行分析和研究，保证裂纹的宽度不变，分别取裂纹深度为0.1毫米、0.2毫米、0.4毫米、0.6毫米、0.8毫米、1.0毫米、2.0毫米、3.0毫米、4.0毫米以及5.0毫米等深度值，对其进行漏磁磁场瞬态进行仿真试验，研究裂纹金册信号与裂纹深度的关系，其得到的关系如图3所示。图3裂纹深度与漏磁信号的关系从图中可以明确的看出，检测器探头的漏磁信号峰值越大，裂纹的深度也逐渐增加，其中，小于1毫米的裂纹深度，漏磁信号与裂纹深度呈现线性相关性，其与腐蚀坑深度与漏磁信号的关系相似，但是随着裂纹深度的逐渐增加，漏磁信号峰值逐渐降低，并逐渐呈现平缓的趋势。采用同样的措施，研究裂缝宽度与漏磁信号的关系以及影响因素[4]。4.结束语总而言之，通过仿真试验，建立裂纹漏磁检测瞬态仿真模型、分析裂纹宽度、厚度与漏磁信号的关系以及影响，进一步提高漏磁检测的准确性，对油气长输管道裂纹漏磁检测工作具有非常重要的作用，进而增加油气长输长输管道的经济效益，为社会经济的前进提供有力的物质基础。利用瞬态仿真模拟试验，建立有限元模型，对油气管道进行针对性的分析和研究，明确知道，当保持裂纹宽度不变时，裂纹的峰值以及裂纹深度之间呈现出单调递增的趋势；但其随着裂纹深度的变化，漏磁信号会随着裂纹深度的变化而沉陷平滑的趋势。当保持裂纹的深度不变时，漏磁信号会随着裂缝宽度的增加而增加，其相关关系会呈现出线性、非线性以及渐降低三种趋势。【参考文献】[1]De-huiwu,song-linghuang,zhaowei.Thecrackmagneticfluxleakagedetectionofoilandgastransmissionpipelinetransientsimulationanalysis[J].Journalofoil,2011,30(01):137-140.[2]柳振凉,张忠远,夏晓昊.漏磁检测中提离值影响的三维有限元仿真分析[J].应用基础与工程科学学报,2013,21(06):1189-1193.[3]Yong-taisun.Pipecrackdefectsofleakagemagneticfieldfiniteelementsimulation[J].Journalofmeasurementandcontroltechnology,2012,09(18):126-128.[4]ZhaoYang.Gaspipelinemagneticfluxleakagedetectorinspeedcontrolstudies[J].Journalofshenyanguniversityoftechnology,thepreceding2012(19):1236-1238.【参考文献】