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石油和化工设备

-48-论文广场2024年第27卷

基于有限元的管道三轴漏磁检测信号分析

于永亮业成刘玉琢杨志军

（南京市锅炉压力容器检验研究院，江苏南京，210012)

[摘要】采用有限元分析的方法建立油气管道漏磁检测模型，结合实际管道漏磁内检测三轴传感器原理，将缺陷漏磁场失

量分为周向、轴向和径向三个方向进行研究，得出管道漏磁检测缺陷漏磁场空间分布特性。

【关键词］油气管道；漏磁检测；三轴；漏磁场；有限元

1概述方法，开展三维管道漏磁检测有限元模型计算，

油气管道主要应用于石油、天然气等介质的分析缺陷漏磁场空间分布规律，为缺陷信号的识

输送，是能源输送供给的重要载体。近年来，随别、量化提供理论基础[4]。

着能源需求增加，我国油气长输管道里程不断增为实现三维漏磁场分析，简化分析模型、提

长，到2025年，我国油气管网规模将达到24万公高运算效率，建模时仅需建立影响漏磁检测结果

里。随着管道服役期限的增长，安装过程中产生的主要结构，即被测管道（包括缺陷）、磁化结

的焊接缺陷、运行中介质及外部环境造成的腐蚀构、钢刷等，有限元分析模型结构如图1所示。建

及变形缺陷、打孔盗油对管道本体的破坏等问题立的管道有限元模型尺寸为Φ610×15.9mm，材质

日益凸显，管道安全运行管理工作的挑战更为严为X70，缺陷分为矩形和圆柱形两类，矩形缺陷用

峻，因此其安全保障技术需求也不断提升。来模拟一般金属损失、轴向凹槽、轴向凹沟、周

目前油气管道检测主要手段包括外检测和向凹槽、周向凹沟，圆柱形缺陷用来模拟坑状金

内检测。外检测方法是基于管道腐蚀防护系统评属损失，缺陷长度和宽度分别对应缺陷沿管道轴

价的间接检测方法，内检测是采用漏磁检测、超向和周向尺寸，下文表述中除了特别说明是内表

声检测、涡流检测等技术检测管道本体缺陷的直面缺陷的情况，均为外表面缺陷。

接方法。漏磁检测技术由于其灵敏度高、无需耦

合、检测速度快等特点，逐渐成为应用最广泛的

油气管道内检测技术之一[2]。根据漏磁检测原理，

管道被局部磁化后，当存在缺陷时，由于缺陷处

磁导率的变化，导致部分磁场从缺陷处溢出管道

表面形成漏磁场，通过对漏磁场的分析研究可实

现对缺陷尺寸的量化。漏磁场是一个矢量场，将

漏磁场沿管道分为周向、轴向和径向三个方向进

行研究，从而分析缺陷附近沿管道周向、轴向、

径向漏磁场分布特点，从三个方向开展不同类型

缺陷漏磁场特征分析，对缺陷的识别和量化具有

重要意义。图1有限元分析模型刨面图

2管道漏磁检测有限元分析模型

作者简介：于永亮（1985-），辽宁丹东人，男，硕士，

有限元方法作为一种数值分析方法，即适应主任/高级工程师，主要从事承压类特种设备检验检测相关

形状复杂的几何模型和边界条件，又能用于多种技术应用研究工作。国家市场监督管理总局科技计划项目

（2020MK138）；江苏省市场监管重点实验室（油气管道检验

介质的电磁场问题求解[3]。本文采用有限元分析评价与安全保障技术）；江苏省市场监督管理局科技计划项目

(KJ204126)。

第6期于永亮等基于有限元的管道三轴漏磁检测信号分析