管道漏磁内检测缺陷漏磁场二维ANSYS仿真过程
管道漏磁内检测缺陷漏磁场二维ANSYS仿真过程

A.2 管道漏磁内检测缺陷漏磁场二维ANSYS仿真A.2.1问题描述管径为377mm,管壁厚度为8mm,对于二维几何模型来讲,管道检测装置是一个完全轴对称的图形,只需要建立1/4实体模型。
模型包括管壁、磁化器、永磁体、钢刷和轭铁。
图A.1中A1表示内缺陷的实体,深50%,长2cm,处于两个磁极中间;A2、A4为永磁体,厚3cm,长8cm,矫顽力为896000Oe,相对磁导率为1.05;A3、A5为钢刷,厚5cm,长8cm,相对磁导率为186000;A7为轭铁,厚2cm,长36cm,相对磁导率为186000;A10为管壁,厚8mm,长46cm,采用X52号钢,它的磁特性如表4.2成非线性,B-H曲线如图4.2所示;A6、A8、A9为空气域,是由包围检测装置和管壁的空气域分割而成,管壁外取5 cm宽的空气域,空气的相对磁导率为1。
图A.1实体模型以Y轴为对称轴(管壁轴向延伸方向),坐标原点取在管道中心,建立仿真模型。
A.2.2 ANSYS仿真GUI(图形用户界面)操作方法1. 创建物理环境(1)过滤图形界面GUI:Main Menu> Preferences,弹出图A.2界面对话框,选中“Magnetic-N odal”(磁场-节点分析),对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。
图A.2过滤图形界面(2)定义工作标题Utility Menu>File>Change Title,在弹出的对话框中输入“MFL Analysis”,单击“OK”,如图A.3所示。
图A.3定义工作标题(3)指定工作名Utility Menu>File>Change Jobname,在弹出的对话框中输入“MFL_2D”,单击“OK”,如图A.4所示。
图A.4指定工作名(4)指定工作目录Utility Menu>File>Change Directory,弹出“Change Working Directory”对话框,选择(建立)工作目录“E:\MFL_ANSYS”,单击“确定”,如图A.5所示。
管道内外壁缺陷的漏磁检测

管道内外壁缺陷的漏磁检测戴光;吴忠义;朱祥军;杨志军;刘玉琢【摘要】为了更好地进行现场检测及缺陷定量分析,并探究缺陷类型及深度对漏磁场信号的影响,根据标准NB/T 47013.12-2015制备管件校准试件、对比试件和裂纹试件.利用可变径管道外壁的漏磁检测仪器对存在点蚀、裂纹等缺陷的38.1,50.8,76.2,101.6 mm 共4种管径的试件进行漏磁检测.结果表明,管外壁缺陷漏磁场信号强于内壁缺陷信号,内外壁漏磁场信号均随缺陷深度的增加而增强,槽形缺陷的漏磁场信号强于球形缺陷的漏磁场信号.%In order to better undertake field detection and quantitative analysis of defects,it is urgent to explore the effect of the type and depth of defects on the leakage magnetic field signal.According to the standard of NB/T 47013.12-2015,the pipeline calibration specimen and the contrast specimen and the crack specimen were prepared. The diameter-variable magnetic flux leakage testing device outside pipeline was carried out on the pipe diameter of38.1,50.8,76.2,101.6 mm,which were small defects such as pitting and crack.The experimental results show that the leakage magnetic field signal of the outer wall defect is stronger than that of the inner wall;the leakage magnetic field signal of the inner and outer wall is enhanced with the increase of the defect depth;the leakage magnetic field signal of the groove defect is stronger than that of the spherical defect.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】6页(P19-23,28)【关键词】管道;漏磁检测;缺陷;定量分析【作者】戴光;吴忠义;朱祥军;杨志军;刘玉琢【作者单位】东北石油大学机械科学与工程学院,大庆163318;东北石油大学机械科学与工程学院,大庆163318;中石油川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院,广汉618300;东北石油大学机械科学与工程学院,大庆163318;东北石油大学机械科学与工程学院,大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TG115.28管道运输已成为石油和天然气传输的首选方式,在国民经济发展的运输任务中起着不可替代的作用[1]。
基于ANSYS的城市金属输水管道内缺陷漏磁模拟

漏磁 检 测法是 当前 国内外对 在役 油气 管 道 缺陷 本研究基于 A N S Y S电磁场 模 拟 软件 和油 气 田 检测最有效的方法之一 ,缺 陷识别技术是通过对检 管 道 检测 中常 用 的漏 磁 检 测 方法 ] ,对 Q 2 3 5 A钢
me t a l l i c u r b a n wa t e r p iபைடு நூலகம்p e l i n e .
Ke y wo r d s :p i p e l i n e ;u r b a n wa t e r s u p p l y ;d e f e c t ;f l u x l e a k a g e ; ANS YS s o f t wa r e ; ma g n e t i c lu f x d e n s i t y
( Y a n g t z e U n i v e r s i t y ,Wu h a n 4 3 0 1 0 0 ,C h i n a)
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o f I n t e r n a l De f e c t o f Me t a l l i c Ur ba n Wa t er Pi p e l i n e
Z HANG Z h o u, S HEN L i we i ,GAO Xi n y u a n,XI AO Yo n g,L U Xi n r u i
管道漏磁内检测技术总结

“Oa”段:这一段称为初 始磁化区。这一段B随H 增加缓慢增加,并且磁 化是可逆的。 “ab”段:磁感应强度B随H增加急剧增大。此 时若去掉磁化场,磁感应强度不再回到零,而 保留相当大的剩磁。因此“ab”段称为不可逆的 急剧磁化区。最大磁导率m 就出现在这个区 域内。
“bQ”段:磁感应强度B 随H的增加开始减慢, 这段称为旋转磁化区。 “QS”段:随H增加磁感 应强度B变化很小,这 个区域称为近饱和区。 不同铁磁材料的初始磁化曲线是不一样 的,软磁材料的磁化曲线比较陡峭,这说明 材料易于磁化;硬磁材料的磁化曲线比较平 坦,说明这种材料不易磁化。
④ 匀强磁场的磁感应线平行且距离相等,没有 画出磁感应线的地方不一定没有磁场。 ⑤ 磁感应线是一个个同心圆,每点磁场方向是 在该点切线方向。 4、磁场强度
在磁场中任意一点放一个单位磁极(N 极),作用于该磁极的磁力大小表示该点的 磁场大小,作用力的方向代表磁场方向。磁 场具有大小和方向,磁场大小和方向的总称 叫磁场强度矢量(简称:磁场强度)。
二、电磁感应定律 1、楞次定律与右手定则 (1)楞次定律:感应电动势趋于产生一个电流, 该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通 变化。适用于一般情况的感应电流方向判定。 可理解为: ①当穿过闭合回路的磁通量增加时,感应 电流的磁场方向总是与原磁场方向相反; ②当穿过闭合回路的磁通量减小时,感应 电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。
(4)磁化:使原来没有磁性的物体具有磁性的 过程叫做磁化。铁和钢制的物体都能被磁化。 (5)去磁(或退磁):使原来具有磁性的物体 失去磁性的过程叫做去磁(或称为退磁)。 (6)同性磁极相互排斥,异性磁极相互吸引; 条形磁体两端磁性最强,中间磁性最弱。 2、磁场 (1)磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一 种物质。
管道内壁缺陷漏磁信号的ANSYS仿真与分析

管道内壁缺陷漏磁信号的ANSYS仿真与分析
汪友生;梁策
【期刊名称】《计算机测量与控制》
【年(卷),期】2005(13)3
【摘要】漏磁探伤法所检测到的缺陷除了可能是内表面或外表面、纵向或横向这些属性之外,它还有分等级的问题,即可能是一个导致管道报废的缺陷,也可能是一个不影响使用的"合格"缺陷,这要求检测系统有自动识别的功能.以管道内表面缺陷作为研究对象,利用有限元分析软件作为仿真分析工具,对不同内表面缺陷所产生的漏磁信号进行仿真分析,仿真结果表明,不同缺陷所产生的漏磁信号不同,缺陷的参数与其所产生的漏磁信号的参数之间有一定的对应关系,通过大量的模拟仿真数据和实测数据可找出这种对应关系,从而为缺陷的鉴别和管道使用寿命的评价提供依据.【总页数】3页(P273-275)
【作者】汪友生;梁策
【作者单位】北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100022;北京工业大学,电子信息与控制工程学院,北京,100022
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.管道漏磁检测缺陷信号的仿真分析与量化模型 [J], 丁战武;何仁洋;刘忠
2.钢管表面缺陷漏磁场与漏磁信号分析 [J], 蒋奇;王太勇;刘秋宏
3.检测管道内外壁缺陷漏磁信号所产生漏磁场的仿真与分析 [J], 林汉阳
4.天然气管道内壁缺陷形状的漏磁场分布特征及检测 [J], 杨杨;谢维成;张均富;郭晨鸿;王秀伟
5.管道环焊缝缺陷漏磁检测信号仿真分析 [J], 苏林;成文峰;刘保余;徐杰;宋威因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
管道弱磁检测技术的有限元仿真

因此,缺陷处总的磁场水平分量 Hx 和垂直分量 Hy 可通过对 dHx 和 dHy 积分求得,即矩形表面裂纹的 磁场可由式(7)和式(8)计算:
Hx= 2 sarctan
(7)
- 2 sarctan
图 1 油气管道漏磁检测仿真模型
针对管道检测的轴对称结构,建立二维模型来模 拟实际问题。通过调整缺陷和磁极的距离实现弱磁场 环境,在磁极外部一定范围内,管壁同样处于弱磁或近 磁饱和状态,传感器在该区域对缺陷具有一定的检测 能力。利用物质磁化的磁荷模型,应用等效带偶极子 模拟磁场的分布(图 2,其中:2b 为缺陷的宽度;h 为缺 陷的深度; s 为两侧槽壁上的磁荷密度)[9-10]。
dH 1x=
dH 2x=-
dH 1y=
dH 2y=-
(1) (2)
(3) (4) (5) (6)
图 3 漏磁检测模型验证结果
2.2 不同深度缺陷的信号特征 在磁饱和环境下,漏磁信号与缺陷深度呈线性关
系[11]。为研究弱磁环境下缺陷深度与弱磁信号的对 应关系,在弱磁模型上制造宽度为 10 mm 的内缺陷和 外缺陷,缺陷深度由管道壁厚的 10%变化到 50%,间 隔为 5%。仿真结果表明:①在弱磁环境下,内缺陷径 向信号峰峰值最小为 1.18 T,出现在深度为 20%壁厚 条件下;最大为 1.85 T,出现在深度为 50%壁厚条件 下;缺陷深度在 30%~40%范围内,径向信号没有差 别。外缺陷径向信号峰峰值最小为 1.1 T,出现在深度 为 20%壁厚条件下;最大为 1.8 T,出现在深度为 30% 壁厚条件下。②内缺陷轴向信号峰值最大为 0.175 T,
720
刘博,等:管道弱磁检测技术的有限元仿真
投产与运行
出现在深度为 40%壁厚条件下;最小为 0.05 T,出现 在深度为 10%壁厚条件下。外缺陷轴向信号峰值最
管道周向励磁漏磁检测的ANSYS仿真分析

-
() 6
铁 与管 壁 形 成 一 个 闭 合 磁 路 当管 壁 上 存 在 缺 陷
时 ,就 会在 缺 陷处 发 生磁 力线 的泄 露 ,形 成缺 陷漏
磁 场 在 周 向励磁 漏 磁 的检测 中 .磁力 线 是沿着 管
R ≯— 0 -( + 2 9Rl 尺1 91尺1 4 Rl通 过钢 刷将 磁感 应线 导
—
人 到管 壁 当 中 ,使 管壁 达 到局 部磁 饱 和 ,磁 极 、轭
R + 5R1 3 1 0 6尺l 6 一 = + )妒 Rl
心处 达到最 大值 .从 中心 到边缘 周 向分量磁 感应 强 度值迅 速 下降
阻:
1 周 向励 磁 漏 磁 检 测 原 理
周 向励 磁 漏磁 检 测技 术是 一种 新 的方 法 .对 于
R= m
() 3
设第 i 个磁 回路 的 磁通 量 为 ,此 回路 中永 磁
检 测 和定量 评 定轴 向导 向缺 陷具有 潜在 的优 势 .已
成 为 国 际 上 的研 究 热 点 [。周 向励 磁 检 测 的原 理 6 1 图如 图 1 示 。 所
R 十 ( + 1 84 R8R4 )九= O
Rl 3R 0 1一 2 + ( 1 0 6 Rl R2 =0 + )
—
道 轴 向方 向 分 布 的 . 当管 壁 存 在 轴 向 导 向的 缺 陷 时 .磁 力线 的方 向与 缺陷 的延 伸方 向是 垂 直 的 ,因 此 .周 向励 磁 方式 的漏 磁检 测 技术 能够 很好 地检 测
在 磁 路 分 析 中 .磁 路 有 两 个 基 本 方 程 。分 别
ANSYS城市天然气管道漏磁检测的缺陷识别方法

2 0 1 1年第3期
技术创新
ANSYS城市天然气管道漏磁检测的缺陷识别方法
郭子健① 冉 林②
(①中国石油西南油气田销售分公司 ②重庆凯源石油天然气有限责任公司生产运行部)
摘 要 检测管道腐蚀缺陷及几何变形的漏磁检测工具已经运用了许多年,但是对于不同缺陷的漏磁信号识别仍有不足之处。 ANSYS是目前最为流行的有限元分析方法之一,其强大的磁场分析功能能够很好的解决磁场问题。文章通过建立漏磁检测及管道模型 来模拟在城市天然气管道缺陷处的磁场分析。模拟结果表明,漏磁信号与缺陷尺寸呈线性关系并可以定量地确定缺 陷的尺寸。通过对 漏磁密度的环形曲线的分析,更进一步确定了管道缺陷的形状参数。
(3)体育管理部分。前文提到体育管理工作的三方面内容包含 体育课程管理、体育教学管理以及课余体育管理。围绕这三方面展开 分析,学校的有形投入同样可以归纳为三大块:领导重视程度、管理 队伍结构与素质以及质量控制,其中质量控制则是重中之重,它含有 对各种规章制度的建设与执行、教学训练质量监控、各环节工作质量 标准的建立、场馆设备使用的统筹安排及考试管理等。
长期以来,人们对高校体育工作投入的关注主要集中在学校的有 形投入方面,学校的无形资产投入则在相当长的一段时期内被忽视。 实际上,与企业的无形资产类似,高校体育工作投入的无形资产在学 校的发展壮大中同样发挥着不可替代的作用,已成为学校发展不可或 缺的战略资源。高校体育工作无形资产的概念目前尚无统一定义。通 过查阅相关文献可以发现,常见的一些如大学体育产业、高校体育代 表队的品牌和产权等等都可以定义为高校体育工作无形资产,由此可 以将高校体育工作无形资产的概念归纳为:"为高校所拥有,以非实 物形态存在,能够为高校体育工作甚至高校发展带来利益和权利的各 种资源"。
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A.2 管道漏磁内检测缺陷漏磁场二维ANSYS仿真A.2.1问题描述管径为377mm,管壁厚度为8mm,对于二维几何模型来讲,管道检测装置是一个完全轴对称的图形,只需要建立1/4实体模型。
模型包括管壁、磁化器、永磁体、钢刷和轭铁。
图A.1中A1表示内缺陷的实体,深50%,长2cm,处于两个磁极中间;A2、A4为永磁体,厚3cm,长8cm,矫顽力为896000Oe,相对磁导率为1.05;A3、A5为钢刷,厚5cm,长8cm,相对磁导率为186000;A7为轭铁,厚2cm,长36cm,相对磁导率为186000;A10为管壁,厚8mm,长46cm,采用X52号钢,它的磁特性如表4.2成非线性,B-H曲线如图4.2所示;A6、A8、A9为空气域,是由包围检测装置和管壁的空气域分割而成,管壁外取5 cm宽的空气域,空气的相对磁导率为1。
图A.1实体模型以Y轴为对称轴(管壁轴向延伸方向),坐标原点取在管道中心,建立仿真模型。
A.2.2 ANSYS仿真GUI(图形用户界面)操作方法1. 创建物理环境(1)过滤图形界面GUI:Main Menu> Preferences,弹出图A.2界面对话框,选中“Magnetic-N odal”(磁场-节点分析),对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。
图A.2过滤图形界面(2)定义工作标题Utility Menu>File>Change Title,在弹出的对话框中输入“MFL Analysis”,单击“OK”,如图A.3所示。
图A.3定义工作标题(3)指定工作名Utility Menu>File>Change Jobname,在弹出的对话框中输入“MFL_2D”,单击“OK”,如图A.4所示。
图A.4指定工作名(4)指定工作目录Utility Menu>File>Change Directory,弹出“Change Working Directory”对话框,选择(建立)工作目录“E:\MFL_ANSYS”,单击“确定”,如图A.5所示。
图A.5指定工作目录(5)定义单元类型和选项GUI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete,弹出“Element Types”单元类型对话框,如图A.6(a)所示。
单击“Add …”按钮,弹出“Library of Element Types”单元类型库对话框,如图A.7所示。
在该对话框左面滚动栏中选择“Magnetic Vector”,在框右面滚动栏中选择“Vect Quad 4nod13”,单击“OK”,定义了“PLANE13”单元,如图A.6(b)所示。
(a)(b)图A.6 单元类型对话框图A.7单元类型库对话框在“Element Types”对话框中单击“Options”按钮(如图A.6(b)所示),弹出“PLANE13 element type options”单元类型选项对话框,如图 A.8所示。
在“Element behavior”后面的下拉式选择栏中选择“Axisymmetric”,将PLANE13单元属性修改为轴对称,单击“OK”退出此对话框,得到图A.6(b)所示的结果。
最后单击“Close”,关闭单元类型对话框。
图A.8单元类型选项对话框(6)定义材料属性GUI:Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models,弹出“Define Material Model Behavior”对话框,如图A.9所示。
在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>Relative Permeability>Constant”后,又弹出“Permeability for Material Number 1”对话框,如图A.10所示,在该对话框中“MURX”后面的输入栏输入“1”,单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为的1号材料的定义,用于空气域和缺陷。
单击“Material>New Model”弹出“Define Material ID”,在“Define Material ID”后面输入材料号为“2”,如图A.11,单击“OK”。
在“Define Material Model Behavior” 对话框中左边栏单击“Material Model Number 2”,在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>Relative Permeability>Constant”后又弹出“Permeability for Material Number 2”对话框,在该对话框中“MURX”后面的输入栏输入“1.05”,单击“OK”;继续在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>Coercive Force>Constant”后又弹出“Permeability for Material Number 2”对话框,在该对话框中“MGXX”后面的输入栏输入“896000”,如图A.12所示,单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为的1.05,矫顽力为896000的2号材料定义,用于永磁体(N极)。
图A.9 定义材料属性对话框图A.10 定义相对磁导率 A.11 定义新材料图A.12 定义矫顽力单击“Edit>Copy”弹出“Copy Material Model”,如图A.13所示,单击“OK”,在“from Material number”栏后面下拉式选择栏中选择材料号为“2”;在“to Material number” 栏后面的输入栏中输入材料号为“3”。
,单击“OK”,把2号材料的属性复制给3号材料。
在“Define Material Model Behavior” 对话框中左边栏依次双击“Material Model Number 3”和“Coercive Force(const)”,在弹出的“Coercive Force for Material Number 3”对话框中“MGXX”后面的输入栏输入“-896000”,单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为的 1.05,矫顽力为-896000的3号材料定义,用于永磁体(S极)。
图A.13 复制材料属性单击“Edit>Copy”,在“from Material number”栏后面下拉式选择栏中选择材料号为“1”;在“to Material number” 栏后面的输入栏中输入材料号为“4”。
,单击“OK”,把1号材料的属性复制给4号材料。
在“DefineMaterial Model Behavior” 对话框中左边栏依次双击“Material Model Number 4”和“Permeability(constant)”,在弹出的“Permeability for Material Number 4”对话框中“MURX”后面的输入栏输入“186000”,单击“OK”。
至此完成了相对磁导率为186000的4号材料定义,用于轭铁。
单击“Material>New Model”弹出“Define Material ID”对话框,在“Define Material ID”后面输入材料号为“5”,单击“OK”。
在“Define Material Model Behavior” 对话框中左边栏单击“Material Model Number 5”,在右边的栏中连续双击“Electromagnetics>BH Curve”后,弹出“BH Curve for Material Number 5”定义材料B-H 曲线对话框,如图A.14所示。
在H和B里依次输入相应的值,每输入完一组B-H值,点击右下角的“Add Point”按钮,然后继续输入,直到输入完足够的点为止。
最后获得如图A.14所示的15个点。
输入完材料B-H值后,可以用图形方式查看B-H曲线。
单击图A.14中的“Graph”,选择“BH”,便可显示B-H曲线,如图A.15所示。
图A.14 输入材料B-H曲线图A.15材料5的B-H曲线5种材料属性输入完成后,得到的结果如图A.16所示,最后单击“Material>Exit”结束。
图A.16 材料属性定义结果查看材料列表:Utility Menu>List>Properties>All Materials,弹出“MPLIST Command”信息窗口,如图A.17所示。
信息窗口列出了所有定义的材料及其属性,确认无误后,单击信息窗口“File> Close”关闭窗口。
图A.17 材料列表信息窗口2. 建立模型,赋予特性,划分网格(1)定义分析参数Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters,弹出“Scalar Parameters”对话框,如图 A.18所示。
在“Selection”输入行中输入“DEPTH=50”(缺陷深度50%),单击“Accept”。
然后依次在“Selection”输入行中分别输入“LENGTH=0.02”(缺陷长度2cm)和“T=0.008”(管壁厚度8mm),并单击“Accept”按钮确认,最后输入完成后,单击“Close”,关闭“Scalar Parameters”对话框,其输入参数的结果如图A.18所示。
(2)打开面积区域编号显示Utility Menu>PlotCtrls>Numbering,弹出“Plot Numbering Cnotrols”对话框,如图A.19所示。
选中“Area Numbers”选项,后面的文字由“off”变为“on”,单击“OK”关闭窗口。
图A.18 输入参数对话框图A.19显示面积区域编号对话框(3)建立平面(2D)几何模型①建立矩形区域GUI:Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions,弹出“Create Rectangle By Dimension”对话框,如图A.20所示。
在“X-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.085”和“0.105”,在“Y-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.05”和“0.41”,单击“Apply”。
图A.20 生成矩形对话框在“X-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.105”和“0.135”,在“Y-coordinates”后面的输入栏中分别输入“0.05”和“0.13”,单击“Apply”。