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漏磁探伤磁噪声解析 李晓东 （鞍钢股份有限公司无缝钢管厂 辽宁114009） 摘 要：石油套管在进行漏磁探伤的过程中，由于调整和操作不当而引起磁噪声较高，导致 无缺陷钢管被误判为不合格品的概率较高。最直接表现是与设备在调整过程中磁化电流值调 整过高有着密切的关系；我们条分缕析，以纵向漏磁检测为例，对可能引起漏磁检测磁噪声 的因素：理论因素，旋转探头的转速与管速的匹配产生的磁噪声，壁厚，探头提离效应，样 管与缺陷，同轴度，磁极气隙，碳刷等逐一进行解析。针对上述因素有针对性的采取措施， 使磁噪声得到明显的缓解和控制。 关键词：漏磁，磁噪声，气隙，磁场，提离 在钻井过程中，管材不仅承受着拉伸、扭曲、压弯等多重应力的作用。而且 还会受到泥浆的冲刷和腐蚀，服役条件十分恶劣。如果管材本身存在着缺陷，就 可能使管柱的强度明显降低，甚至断裂或穿孔，以致造成钻井事故，给油田带来 经济损失。因此对油套管下井前利用无损检测技术将管材上的缺陷检测出来尤为 重要。我厂自2008 年开始对油套管开展了漏磁探伤工作，使我厂的钢管质量得 到了有效的控制，由于管材质量引发的质量异议逐年降低。取得了良好的经济和 社会效益。但是在漏磁探伤的过程中，由于磁噪声较高而导致无缺陷钢管被误判 为不合格品的情况屡见不鲜。仅仅根据被检测钢管的壁厚来确定磁化电流值的大 小，显然不能够满足漏磁探伤的要求。在实际检测过程中，曾经由于磁噪声引起 的检测结果不通过的概率高达30% 。这和探伤机的实际探伤目的背道而驰。 1 漏磁检测的基础 由于空气的磁导率远远地低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性 材料工件上存在这不连续或裂纹，则磁感应线优先从磁导率高的工件中通过。迫 使一部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。然而工件上这部分可 1 探头 2 缺陷 3 漏磁场 容纳的磁感应线的数目是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以一部分磁感应 线从不连续中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律 tanα /tanα ＝μ /μ 几乎从 1 2 1 2 工件表面垂直地计入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成漏磁场。 2 引起漏磁磁噪声的因素 2.1 理论因素 我厂的漏磁探伤机采用的探伤方式为感应线圈探伤法。根据电磁感应定律， 当线圈与磁化的工件相对运动时，线圈中产生的感应电动势为： d dB e N  NSv 0 dt dl 式中：N 为线圈的匝数；S 为面积；v 为相对于工件的运动速度；l 是线圈方向的 矢量；dB/dl 是缺陷漏磁通密度B 的梯度在l 方向的分量。 从上面的公式可以看出，检测线圈的电动势与线圈的匝数、面积及其相对运 动速度有关，而且还与不连续性漏磁通的密度的梯度有关。在实际应用中因为线 圈的匝数、线圈面积都是定值，可控的因素只有B 和t 。为了保证足够的灵敏度 就要调整磁化电流使工件被饱和磁化，形成漏磁场。这时如果调整不当就会出现 磁噪声。而切割磁力线所需的时间与被探钢管的运动速度有关，速度在理论上是 越大越好。但是由于在旋转法中，还存在着转速和管速的匹配问题，匹配不当则 会引起不必要的磁噪声，从而引起误判。 2.2 旋转探头的转速与管速的匹配产生的磁噪声 令工件前进的速度为V ，探头的有效长度为L，探头的转速为n ，则有探头 转一周的时间T1，Ｌ所用的时间为T 。当T1=T2 时，可以保证全扫描此时的磁 噪声最高。当 T1T2 时，旋转探头不能保证工件表面被全扫描，磁噪声较高。 当T1T2 时，旋转探头具有过剩的覆盖率，从而导致磁噪声最低。 在实际探伤中应该采用第三种匹配方式，虽然旋转的速度慢，但是此时检测 的可靠性较高，磁噪声较低，可以很好保证钢管的实际质量情况的反馈。 2.3 壁厚的影响