管线钢磁力耦合效应及在线无损应力检测
2024年钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术
2024年钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术____年钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术是一种用于检测钢制承压管道焊接接头缺陷的无损检测技术。
本文将对该技术的原理、应用、优缺点以及发展趋势等进行详细的阐述。
第一部分：技术原理钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术是基于磁粉检测原理的一种无损检测方法。
该方法利用磁场的作用，通过施加外加磁场和应力，将磁粉涂覆在钢制管道焊接接头表面，并利用磁粉吸附在缺陷表面形成可见的磁粉痕迹，从而判断出接头是否存在缺陷。
具体来说，该技术的检测过程包括以下几个步骤：1. 准备工作：对管道焊接接头进行表面清洁和磁粉涂覆处理，确保接头表面清洁无杂质。
2. 施加外加磁场：通过外加电流或永磁块等方式，在接头附近产生一个均匀且适当强度的磁场。
3. 施加应力：在施加外加磁场的同时，施加一定的应力，使管道焊接接头产生局部的变形。
4. 磁粉涂覆：在外加磁场和应力作用下，将磁粉涂覆在焊接接头表面。
5. 检测结果分析：利用磁粉在缺陷表面的吸附现象，可以观察到形成的磁粉痕迹，并根据磁粉痕迹的形状、大小以及分布情况，判断接头是否存在缺陷。
第二部分：技术应用钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术广泛应用于各类工业领域中，以确保管道焊接接头的质量和安全性。
主要应用领域包括石化、电力、造船、航空航天等。
具体应用场景如下：1. 管道施工过程中，用于检测承压管道焊接接头的质量，以确保连接的牢固性和可靠性。
2. 管道运营维护过程中，用于检测管道焊接接头的损伤和缺陷，及时修复和更换，以保证管道运行的连续性和安全性。
3. 石化、电力等工业领域中，用于检测设备和管道的焊接接头质量，以确保设备和管道的正常运行。
第三部分：技术优缺点1. 优点：（1）非破坏性检测：钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术是一种无损检测方法，不会对被检测物体造成任何损伤。
（2）高灵敏度：该技术可以检测出微小的缺陷，对于接头的质量评估更加准确。
（3）检测速度快：钢制承压管道焊接接头磁粉检测技术可以在较短的时间内完成对焊接接头的检测，提高工作效率。
钢结构焊缝无损检测方法
钢结构焊缝无损检测方法
钢结构焊缝的无损检测方法有以下几种：
1. 超声波检测（UT）：利用超声波在钢结构中的传播和反射
特性来检测焊缝中的缺陷。
通过测量超声波信号的时间和强度来判断焊缝的质量。
2. 磁粉检测（MT）：利用磁场和磁粉的相互作用来检测焊缝
中的裂纹和其他缺陷。
磁场可以使磁粉在缺陷处形成可见的磁粉堆积，从而可以识别出焊缝的问题。
3. X射线检测（RT）：利用X射线的穿透能力和被材料吸收
的程度来检测焊缝中的缺陷。
通过对X射线透射图像的分析，可以确定焊缝内部的质量。
4. 渗透检测（PT）：将渗透液涂覆在焊缝表面，待其渗入焊
缝中，然后使用显色剂将渗透液表面上的缺陷显现出来。
以此来检测焊缝中的裂纹和其他表面缺陷。
5. 磁力测试（MT）：通过施加一个磁力场，观察焊缝周围磁
力场的变化来检测焊缝中的缺陷。
缺陷会导致磁力场的变化，从而可以确定焊缝的质量。
以上是常用的钢结构焊缝的无损检测方法，具体选择哪种方法要根据焊缝的具体情况和需要检测的缺陷来确定。
X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆检测试验研究
X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆检测试验研究李云飞;韦利明;万强【摘要】为探究X80管线钢不同缺陷类型的力磁耦合特性,设计了平板试件与穿孔、边缘切槽3种不同试件,通过金属磁记忆检测方法对X80管线钢试件不同缺陷类型的磁记忆信号特征进行了试验研究.采用材料试验机对试件导入不同程度的塑性损伤与应力集中,通过光学应变测量系统获取试件表面的实时应变情况,同时采用磁记忆检测仪对试件表面诱发磁场的法向分量与切向分量进行卸载离线检测.结果表明:随着塑性损伤程度的增加,无缺陷试件的磁记忆信号法向分量与切向分量从平缓趋向波动,但未出现明显的峰值;含穿孔与切槽试件磁记忆信号法向分量在缺陷处出现过零点与反对称双峰,切向分量出现单峰值,并且渐趋明显.初步探究了X80管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的关联性,为油气管道塑性损伤程度的无损定量评价奠定了基础.%In order to investigate magneto-mechanical coupled effects of different types of defects in X80 pipeline steel, characteristics of metal magnetic memory signals of three kinds of specimens under different loads (i.e., plate specimen, perforated specimen, and grooved specimen) were experimentally studied. Different levels of plastic strain were introduced to specimens through multiple loading times. Strain distribution of specimens was measured through opt ical measurement system, and the normal and tangential components of magnetic memory signal were off-line detected by magnetic memory detector after unloading. The experimental results indicate that the magnetic memory testing signal of the plate specimen tended to fluctuate with increasing plastic strain, but no peak occurred. While zero crossing point and anti-symmetric peaks appeared in the normal components of the signals of the perforated and grooved specimens, and the tangential component had a single peak at the position of defects. These features became more obvious with the increase of plastic strain. This research preliminarily investigated the correlation between plastic strain and magnetic memory signal, which lays a foundation for the nondestructive quantitative evaluation of plastic strain in X80 pipeline steel.【期刊名称】《材料科学与工艺》【年(卷),期】2019(027)001【总页数】6页(P53-58)【关键词】X80管线钢;磁记忆检测;缺陷;力磁耦合效应;塑性损伤【作者】李云飞;韦利明;万强【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川绵阳 621999;工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室, 四川绵阳 612999;中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所, 四川绵阳621999【正文语种】中文【中图分类】TG115.28X80管线钢是我国目前油气输运应用最广泛的管线钢材.油气管道长期高压运行，与土壤、水分接触或受地质运动的影响，运行一定年限后管道会趋于老化，因管体腐蚀、穿孔、裂纹等损伤导致的泄漏事故时有发生，因此对管道塑性变形与应力集中等早期隐性损伤进行有效无损检测对灾害事故的预防具有重要意义[1-2].目前，常规无损检测技术只适用于已成形的宏观缺陷[3-5]，由俄罗斯Doubov[6]首次提出的金属磁记忆检测技术可对铁磁材料应力集中、早期损伤等进行有效诊断，因此受到诸多研究者的普遍关注.Jiles等[7-8]对用于机械损伤检测的剩磁测量方法，针对残余应力和损伤检测的磁弹声速方法等进行了综述；黄松岭等[9]对地磁作用下ASTM1020钢板磁信号变化进行了检测研究；方发胜等[10]和王威等[11]分别对机械机构、建筑钢结构中的Q235、Q345B钢试件在静拉应力下的磁场梯度信号进行了研究，并对材料的磁畴组织变化进行了分析；任吉林等[12]与王慧鹏等[13]分别开展了40Cr钢、45CrMoVA结构钢的不同周次的疲劳试验，研究了载荷、周次与位置等因素对漏磁信号的影响规律.但磁记忆检测对管线钢的应用研究相对较少，加之油气管道的材性、载荷方式及工作环境与上述构件存在显著差异，有必要对管线钢的力磁耦合效应特征以及载荷与磁信号的对应关系进行深入研究. 本文对X80管线钢光滑试件、含人工预制穿孔与切槽试件进行静载拉伸试验，检测试件表面诱发磁场的法向分量与切向分量，研究了不同载荷状况下磁信号的变化规律，初步建立X80管线钢塑性损伤与磁信号之间的对应关系，为磁记忆检测技术在输运管道领域的定量无损评估奠定基础.1 试验1.1 试件X80管线钢具备高强度、高韧性和优异的焊接性能，主要化学成分见表1.表1 X80管线钢的化学成分(质量分数/%)Table 1 Chemical composition of X80 pipeline steel (wt.%) CSiMnCrNiNbVMo0.0630.281.830.030.030.0610.0590.22目前,我国油气管道主要用材为X80管线钢，并且需要进行定期的全面检测.因此,本文以X80管线钢为研究对象，根据管道常见缺陷类型和尺寸，设计了无缺陷平板试件以及中心贯穿圆孔、双侧边缘缺口2种反映应力集中的试件，以考察不同损伤分布状态下的磁信号变化规律.考虑拉伸试验机的载荷范围、材料强度和试件检测范围的要求，设计A、B、C 3种试件，试件尺寸设计如图1所示.1)无缺陷平板试件(A型试件)：长500 mm，宽50 mm，厚5 mm.2)中心贯穿圆孔平板试件(B型试件)：长500 mm，宽50 mm，厚5 mm，中心贯穿孔直径为10 mm.3)双边边缘切口平板试件(C型试件)：长500 mm，宽50 mm，厚5 mm，切口宽度2 mm，单切口长度10 mm，切口尖端为半径1 mm的圆弧过渡.图1 不同类型平板拉伸试件(单位:mm)Fig.1 Different types of tensile specimens试验中拟试件加载前和各次卸载后在空旷位置沿南北向放置，由北(N)向南(S)测量试件表面磁记忆信号，提离高度2 mm.磁记忆检测参考线示意如图2所示，检测距离为150 mm，参考线间距为8 mm.A、B型试件提取测试参考线Line1的磁信号，C型试件提取Line4的磁信号.图2 磁记忆信号测量参考线示意图(单位:mm)Fig.2 Testing reference lines of magnetic memory signal1.2 试验设备与方法为分析X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆信号特征，研究管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的对应关系，本文自行搭建了一套力磁耦合试验系统，主要由损伤导入系统(拉伸试验机)、塑性应变光学测量系统和磁记忆信号检测系统3部分组成[14-15].通过拉伸试验机对管线钢平板试件一次或多次导入不同程度的塑性损伤，模拟管线钢在实际运行环境下因地质运动或工作压力下的疲劳或蠕变等引起的应力集中和塑性损伤.采用ARAMIS三维光学应变测量系统对加载过程中不同加载次数后试件表面的全场应变分布情况进行测量.考虑到试验中管线钢试件塑性损伤诱发磁场强度较小，要求磁场强度测量仪器具有较高的磁场分辨率，并且检测探头需具备较高的空间分辨率.本文选用TSC-3M-12型磁记忆检测仪如图3所示，用于试件准静态拉伸过程中应力集中部位卸载后试件表面磁记忆信号的检测.该仪器测量范围为±2 000 A/m，磁场分辨率为1 nT，空间分辨率1 mm，磁场强度相对误差为±5%.可扫描检测试件表面任意一点或沿某直线行进，同时记录磁场强度和受检对象位移坐标.图3 TSC-3M-12型磁记忆检测仪主机和传感器Fig.3 TSC-3M-12 magnetic memory detector and sensor1.3 试验方法与流程本文对单个试件进行重复多次加载导入塑性损伤，卸载后测量其累计塑性应变及磁记忆信号.具体试验流程为：1)试件拉伸前检测其初始磁场信号，明确拉伸前试件的自然磁化情况；2)使用消磁器消除试件在加工制造、运输和保存工程中的磁化履历，然后检测其消磁后的信号；3)拉伸试验机对试件导入不同程度的塑性损伤，采用光学应变测量系统实时检测试件表面的应变情况.卸载后离线检测该次的试件表面磁记忆信号，然后重复第3步骤.2 结果与讨论2.1 X80管线钢的拉伸性能本研究中各型试件的拉伸试验均采用位移控制加载，加载速率为5 mm/min.图4为X80管线钢A型试件的工程应力-应变曲线，无缺陷试件的拉伸变形可大体分为弹性变形阶段、屈服强化阶段和颈缩断裂阶段.X80管线钢标准拉伸试件断裂延伸率可达20%，其中屈服强化段超过10%，拉伸破坏呈典型的塑性断裂，表明X80管线钢韧性良好.图4 X80管线钢工程应力-应变曲线Fig.4 Engineering stress-strain curve of X80 pipeline steel根据各型试件准静态拉伸试验载荷-位移曲线，试件预设加载情况如表2所示.表2 各试件重复加载中当次加载的预设应变Table 2 Predefined strain in different loading times of different specimens %试件类型A型试件B型试件C型试件第1次加载1.01.001.0第2次加载1.51.501.5第3次加载2.01.751.5第4次加载2.51.901.5第5次加载—1.85—2.2 地磁场检测结果考虑到地磁场对试件磁记忆信号检测结果的影响，对试件所摆放位置的地磁场法向分量和切向分量进行检测.磁记忆信号如图5所示，可见试件测试位置地磁场大小几乎恒定，环境磁场单一，不会给检测结果带来明显检测误差.2.3 法向分量检测结果图6～8分别为A、B、C型试件加载前及多次重复加载后的磁记忆信号法向分量检测结果.图中黑色曲线为3种试件加载前经过消磁处理后的原始磁场法向分量检测信号，3种试件的磁记忆信号均随检测位移增大而近似线性减小，信号最大值与最小值的幅值约100 A/m，表明不同类型试件加载前的磁记忆信号分布基本相同. 由图6可知，随着加载次数的增加，A型试件磁信号法向分量(Hy)走向从平缓趋向波动，但未出现明显峰值，200 mm检测距离内磁信号变化规律类似.图5 测试位置由南向北地磁场法向分量(Hy)和切向分量(Hx)Fig.5 Normal component (Hy) and tangential component (Hx) of geomagnetic field in testing position from south to north图6 A试件法向分量结果Fig.6 Normal component of testing signal of specimen type A图7 B试件法向分量结果Fig.7 Normal component of testing signal of specimen type B图7、图8中随着加载次数的增加，B型试件与C型试件的磁信号法向分量(Hy)在位移坐标100 mm附近(即缺陷处)出现反对称双峰，随着加载次数反对称双峰渐趋明显，且磁信号在试件中心出现过零点现象.C型试件第4次加载后由于发生明显屈服，双峰值更大，过零点现象比B型试件更明显.图8 C试件法向分量结果Fig.8 Normal component of testing signal of specimen type C2.4 切向分量检测结果图9～11分别为A、B、C型试件加载前及多次重复加载后的磁记忆信号切向分量检测结果.由图9～11可见，不同类型试件加载前通过消除试件磁化履历后，原始磁场切向分量基本接近于零位，信号幅值变化在20 A/m内，波动幅度小于法向分量.图9中,随着加载次数的增加，A型试件磁场切向分量(Hx)走向从平缓趋向波动，但未出现明显的峰值，200 mm检测距离内磁信号变化规律类似.图9 A试件切向分量结果Fig.9 Tangential component of testing signal of specimen type A图10、图11 中,随着加载次数的增加，B型试件与C型试件磁信号切向分量(Hx)在位移坐标100 mm附近(即缺陷处)出现明显单峰，随着加载次数增加峰值逐渐增大.C型试件第4次加载后发生明显塑性屈服，单峰现象最为明显.图10 B试件切向分量结果Fig.10 Tangential component of testing signal of specimen type B图11 C试件切向分量结果Fig.11 Tangential component of testing signal of specimen type C3 结论本文针对X80管线钢设计了3种含不同缺陷类型的平板试件，采用自行搭建的检测试验系统，初步获取了管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的对应关系，得到以下结论：1)无缺陷试件随着塑性变形程度的增大，磁信号由线性规律分布趋于波动变化，但未出现明显波峰波谷.2)含穿孔或切槽缺陷试件随着加载后塑性变形的增大，磁信号法向分量在缺陷附近出现反对称双峰与过零点现象，并且该现象渐趋明显.磁信号切向分量在缺陷附近出现单峰，峰值随加载次数逐渐增大.相关力磁效应特征与缺陷类型无关.3)通过磁信号法向分量Hy和切向分量Hx是否出现波峰和波谷可用于判断集中缺陷的存在，Hy和Hx信号波峰与波谷的对称性可以被用于判断集中损伤的位置.磁信号分量的峰谷值与试件的塑性变形程度存在一定非线性关系，为油气管道X80管线钢塑性损伤程度定量评估提供参考依据.参考文献：【相关文献】[1] 李云飞，韦利明，万强，等. 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无损检测技术在钢管检测中的应用概述
《无损检测技术在钢管检测中的应用概述》【摘要】随着能源工业，特别是石油工业的持续升温，针对钢管的需求量逐年攀升，对其质量也提出了更高的要求。
因此，无损检测作为一种主要的质量保证手段，其重要性越发突出。
本文总结了几种适用于钢管质量无损检测先进技术，并对其实际应用进行概述。
【关键词】无损检测；涡流法；超声法；漏磁法1 引言近年来，随着国内工业及能源经济的迅速发展，能源和交通等基础投资相应的增加，对钢管油管的需求也不断增加，使其广泛应用于石油、石化和建筑等行业。
钢管油管作为一种技术复杂的深加工金属制品，金属材料的质量决定了钢管的质量，这就要求金属材料的物理化学性质良好，材料均匀，成分纯度高等。
在实际的生产使用过程中，若钢管内部存在缺陷会给工程质量安全留下隐患，会引发严重的事故，因此对其的质量检测也得到了广泛的关注。
2 钢管无损检测方法介绍目前，钢管的检测方法主要有涡流法、超声法、漏磁法，这些检测方法各有其优缺点，下面就三种检测方法做一对比分析。
2.1 涡流检测法涡流检测是利用电磁感应原理，当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时，由于电磁感应试件内会感生出涡流。
涡流的大小、相位及流动的形式会受到试件的导电性、形状等的影响，涡流产生的反作用磁场又使检测线圈的阻抗发生变化。
因此，通过测定检测线圈阻抗的变化，就可以判断被测钢管管材的性能或状态，从而达到无损检测钢管缺陷的目的[1]。
常用的涡流检测探头有两种：点式探头和穿过式探头。
涡流检测的主要优点是无需耦合剂，非接触检测，检测速度快，检测灵敏度高；其主要缺点是受集肤效应影响，只能检查薄试件或厚试科的表面与近表面部位，无法有效检测钢管内壁缺陷。
2.2 超声波检测法超声波检测方法检测精度比较高，而且操作方便。
但超声波检测的方式是点检测，同时需要耦合剂，检测效率较低，实现快速检测比较团难。
近年来，为了适应快速的检测要求，人们在不断研究超声波的耦合技术，如空气耦合、电磁超声、激光超声和直接磁致伸缩耦合等技术[2]。
预应力钢筒混凝土管无损检测(远场涡流电磁法)技术要求
预应力钢筒混凝土管无损检测（远场涡流电磁法）技术要求下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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无缝钢管无损检测
定义
无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。
特点
无缝钢管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送 石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。与圆钢 等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，是一 种经济截面钢材。
生产工艺流程
01
02
03
管坯准备
包括检查管坯质量、管坯 锯定尺、管坯表面处理等。
判定标准
通常根据国家标准或行业标准进行判定。例如，对于某些重要的无缝钢管，其内部不允许存在超过一 定尺寸的缺陷；而对于一些非重要的无缝钢管，则允许存在一定尺寸和数量的缺陷。具体的判定标准 应根据实际情况进行选择和确定。
04 射线检测技术在无缝钢管 中应用
射线检测原理及设备介绍
射线检测原理
利用射线（如X射线、γ射线）穿透被测物 体时，因物质对射线的吸收和散射作用不 同，使射线在物体内部发生衰减，通过检 测透过被测物体的射线强度，判断被测物 体内部的缺陷和物质分布等。
超声波检测设备
主要包括超声波探伤仪、探头、耦合剂等。其中，超声波探伤仪是核心设备，用于发射和接收超声波信号；探头 则负责将超声波信号耦合到被检测物体中，并接收反射回来的信号；耦合剂则用于提高探头与被检测物体之间的 声耦合效果。
操作流程与注意事项
操作流程
准备工作（选择探头、设置仪器参数等）→涂耦合剂→将探头置于被检测物体表面→移 动探头进行扫查→观察仪器显示并记录缺陷位置、大小等信息→对检测结果进行分析和
无缝钢管无损检测
目 录
• 无缝钢管基本概述 • 无损检测技术简介 • 超声波检测技术在无缝钢管中应用 • 射线检测技术在无缝钢管中应用 • 磁粉检测技术在无缝钢管中应用
目 录
石油天然气钢质管道无损检测 (2)
石油天然气钢质管道无损检测1. 引言石油和天然气是现代社会不可或缺的能源资源，其在工业和民用领域具有广泛的应用。
而钢质管道作为石油和天然气输送的主要通道，其安全可靠性至关重要。
为确保钢质管道运行安全，无损检测技术被广泛应用于管道的质量控制和缺陷检测。
本文将重点介绍石油天然气钢质管道无损检测技术的原理、方法和应用。
2. 无损检测原理无损检测是一种基于物理、化学和工程学原理，通过检测材料的表面或内部缺陷，不破坏被检测物体的技术。
常用的无损检测原理包括超声波检测、磁粉检测、涡流检测和X射线检测等。
2.1 超声波检测超声波检测是利用超声波在材料内部传播时的反射、透射、折射等特性来检测材料内部缺陷的一种方法。
通过发射超声波信号，接收返回的信号并分析，可以确定管道的腐蚀、裂纹、气泡等缺陷情况。
2.2 磁粉检测磁粉检测是通过涂布或撒布磁粉在被检材料上，利用磁粉在材料表面产生的磁场留下的磁粉图案来检测材料表面或近表面的缺陷的一种方法。
当材料表面存在缺陷时，磁粉会在缺陷处聚集形成磁粉图案，通过观察和记录这些磁粉图案可以判断缺陷的位置和性质。
2.3 涡流检测涡流检测是利用电磁诱导原理检测材料中导电性缺陷的一种方法。
通过将交变电源接入线圈产生交变磁场，当磁场感应到管道中的导电性缺陷时，会在缺陷处产生涡流，通过测量涡流的变化来识别和定位缺陷。
2.4 X射线检测X射线检测是利用X射线对材料进行透射、散射或吸收的特性来检测材料内部缺陷的一种方法。
通过发射X射线束，通过检测X射线的强度和能量变化，可以确定材料内部的缺陷情况，如裂纹、焊接缺陷等。
3. 无损检测方法根据石油天然气钢质管道的特点和需求，常用的无损检测方法包括超声波法、磁粉法、涡流法和X射线法。
3.1 超声波法超声波法是一种广泛应用于钢质管道无损检测的方法。
通过使用超声波传感器对管道进行扫描，可以检测到管道内部的腐蚀、裂纹等缺陷。
超声波法具有非接触、高灵敏度、高准确性等特点，适用于管道的各个部位。
管道漏磁内检测技术
（4）左手定则：伸开左手，使拇指与其余四 个手指垂直，并与手掌在同一平面内；让磁感应 线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时 拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培 力的方向。（电动机原理） 用于判定通电导体在磁场 中受力方向。
左手只能用来判定力的方 向，判定其他的都用右手。
2、法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小与穿过这一电路 磁通量的时间变化率成正比。 Δ
描述介质中磁场强弱的物理量称为磁感应 强度（又称为磁通密度），用符号B来表示。
磁感应强度单位：在SI单位制中，磁感应强 度单位是特斯拉（T）；在CGS单位制中， 磁感应强度单位是高斯（Gs）。两种单位 的换算关系为：1T = 104Gs，1Gs = 10-4T。 磁场强度与磁感应强度的关系：
磁场强度是用单位磁极（N极）在真空介 质中受的作用力（包括大小和方向）来表示。 磁感应强度是用单位磁极（N极）在介质中受 的作用力（包括大小和方向）来表示。
S
R
C O C'
R'
S'
②磁滞回线：在磁场中， 铁磁体的磁感应强度与 磁场强度的关系可用曲 线来表示，当磁化磁场 作周期的变化时，铁磁 体中的磁感应强度与磁 场强度的关系是一条闭 合线，这条闭合线叫做 磁滞回线。
S
R
C O C'ห้องสมุดไป่ตู้R'
S'
磁滞回线曲线SRCS和SRCS对于坐标原 点O是对称的。
磁粉检测和漏磁检测只适用于铁磁性材料。 铁磁性材料通常分为三大类：软磁材料，硬 磁材料，矩磁材料。 ① 软磁材料：特点是易磁化也易去磁，磁滞 回线较窄，剩磁、矫顽力都较小（如：软铁、 硅钢片、铁氧体等）。常用来制作电机，变压 器等的铁芯。 ② 硬磁材料：特点是不易磁化，也不易去磁， 磁滞回线很宽，剩磁、矫顽力都很大（如：碳 钢、钨钢等）。常用来作永久磁铁，扬声器磁 钢等。
基于永磁效应的钢绞线应力检测方法研究
基于永磁效应的钢绞线应力检测方法研究
袁飞云;闫红光;杨跃东;张奔牛;蒋海飞
【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】基于永磁效应提出一种新的钢绞线无损应力检测方法,由永磁体的分子环流模型推导了矩形永磁体磁场强度分布,建立反映钢绞线应力与传感器内永磁体磁感应强度的力-磁关系理论模型。
利用Ansys Maxwell电磁有限元软件对力-磁关系理论模型进行了数值分析。
结果表明,钢绞线的受力状态与永磁磁感强度存在函数对应关系,以轴线中点为原点,原点起始磁强数值最高,此时钢绞线应变应力增大,磁感应强度数值沿两侧按一定规律逐渐减小。
据此,提出一种新型的应力检测传感结构,并搭建了试验验证平台。
试验数据分析表明,在多次加、卸载循环下,加载时磁通量随应力增大而减小,卸载时磁通量随应力减小而增加,线性函数和二次函数均能较好地描述磁感强度与应力应变值之间的相互关系,验证了笔者提出的检测理论和传感结构的可行性和有效性。
【总页数】7页(P10-16)
【作者】袁飞云;闫红光;杨跃东;张奔牛;蒋海飞
【作者单位】四川藏区高速公路有限责任公司;重庆交通大学土木工程学院;四川泸石高速公路有限责任公司;中电投工程研究检测评定中心有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】U446.3
【相关文献】
1.基于磁弹效应的预应力钢绞线全量应力监测实验研究
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3.基于自发漏磁效应的钢绞线应力检测试验研究
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5.预应力混凝土结构钢绞线有效应力测量与评估方法
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建筑用钢铁结构件工作应力的检测方法研究
建筑用钢铁结构件工作应力的检测方法研究随着现代建筑结构的发展，钢铁结构件在建筑中的应用越来越广泛。
为了保证钢铁结构件的安全使用，对其工作应力进行定期检测非常重要。
工作应力的检测方法可以分为非破坏性和破坏性两种。
非破坏性检测方法主要包括：1. 应变测量法：通过在钢铁结构件的表面粘贴或焊接应变片，测量应变片所受到的应变，从而确定工作应力大小。
应变片可以选择金属应变片或电阻应变片。
2. 超声波检测法：利用超声波的传播速度和反射特点，测量钢铁结构件内部应力的分布。
通过测量超声波的传播时间和振动质点的位移来计算出应力值。
3. 磁粉检测法：利用磁粉的磁性特性，通过在钢铁结构件上喷洒磁粉，并施加磁场，观察磁粉的分布情况，从而判断应力的大小和分布情况。
4. 电磁检测法：利用电磁感应原理，通过测量钢铁结构件的电阻、电感等电磁参数的变化，来判断应力的大小和分布情况。
破坏性检测方法主要包括：1. 断裂试验法：制作标准试样，在试样上施加负荷，观察试样的断裂形态和断裂位置，从而判断应力的大小和分布情况。
2. 剪切试验法：利用剪切力将钢铁结构件剪断，观察断口的形态和位置，从而判断应力的大小和分布情况。
3. 打孔试验法：在钢铁结构件上钻孔，施加拉伸或压缩负荷，通过测量孔径的变化来判断应力的大小和分布情况。
还可以结合图像处理、数值模拟等方法进行工作应力的检测。
建筑用钢铁结构件工作应力的检测是保证结构安全的重要环节。
非破坏性检测方法可以对结构进行在线、实时监测，破坏性检测方法则可以对钢铁结构件的强度进行更精确的评估。
在实际应用中，应根据具体情况选择合适的检测方法，并结合多种方法进行综合检测，以确保结构的稳定和安全。
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中图分类号：Βιβλιοθήκη Ｅ９７３．６；ＴＧ１１５．２８ 文献标识码：Ａ
管线钢磁力耦合效应及在线无损应力检测
翁光远，张煜敏，代建波，石 韵
（西安石油大学 机械工程学院，陕西 西安 ７１００６５）
摘要：天然气管道服役期内的载荷变异、介质侵蚀、环境变化等诱发的集中应力使管道强度接近甚至超过设 计值，形成安全隐患，而现有的检测手段很难实现在线无损应力检测。结合铁磁材料磁力学机理，开展了 Ｘ８０管线钢的磁力耦合效应微观特性试验研究，探讨了应力引起磁畴结构变化的机理。以 Ｘ８０管线钢圆棒 试样为研究对象，设计了基于磁力耦合效应的在线无损应力检测装置，提出了 Ｘ８０管线钢磁力耦合效应应 力检测的理论基础及应用方法，并对试验数据进行了分析。结果表明：①在单向拉 ／压应力作用下，管线钢试 样应力变化诱发磁畴结构的改变，从而使受拉方向上的磁化强度增大，使受压方向的磁化强度减小；②恒定 加载速率下，在弹性变形阶段，Ｘ８０管线钢圆棒试样的拉 ／压应力与通过其截面的感应磁通量之间基本呈现 线性关系；③试验得出的 Ｘ８０管线钢试样各种工况的感应磁通量 －应力关系吻合较好，精度能满足工程要 求。基于管线钢的磁力耦合效应，以感应磁通量为参量建立的磁力本构模型能准确地反映服役管道应力变 化，为在线无损应力检测提供了新方法。 关键词：管线钢；无损应力检测；磁力效应；磁畴结构；磁化曲线；感应磁通量
ＭａｇｎｅｔｉｃＣｏｕｐｌｉｎｇＥｆｆｅｃｔａｎｄＯｎｌｉｎｅＮｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅＳｔｒｅｓｓＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＰｉｐｅｌｉｎｅＳｔｅｅｌ
ＷＥＮＧＧｕａｎｇｙｕａｎ，ＺＨＡＮＧＹｕｍｉｎ，ＤＡＩＪｉａｎｂｏ，ＳＨＩＹｕｎ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００６５，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｓｅｒｖｉｃｅｏｆｎａｔｕｒａｌｇａｓｐｉｐｅｌｉｎｅ，ｔｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｓｔｒｅｓｓｉｎｄｕｃｅｄｂｙｌｏａｄｖａｒｉａｔｉｏｎ，ｍｅｄｉｕｍ ｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｃｈａｎｇｅｍａｋｅｓｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｌｏｓｅｔｏｏｒｅｖｅｎｅｘｃｅｅｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｖａｌｕｅ，ｔｈｕｓｆｏｒｍｉｎｇａｐｏｔｅｎｔｉａｌｓａｆｅｔｙｈａｚａｒｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏ ｒｅａｌｉｚｅｏｎｌｉｎｅｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｂｙｅｘｉｓｔｉｎｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｓｍｓｔｒｅｓｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍａｇｎｅｔｉｓｍｓｔｒｅｓｓｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ， ａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｄｏｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｎｇｅｃａｕｓｅｄｂｙｓｔｒｅｓｓｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｎｏｎｌｉｎｅｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｂａｓｅｄ ｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｒｏｄｓａｍｐｌｅｓ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｔｒｅｓｓｄｅ ｔｅｃｔｉｏｎｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｂａｓｅｄｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ，ａｎｄｔｈｅｔｅｓｔｄａｔａｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ， （１）ｕｎｄｅｒｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｔｅｎｓｉｏｎ／ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓ，ｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓｐｅｃｉｍｅｎｉｎｄｕｃｅｓｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｄｏｍａｉｎｓｔｒｕｃ ｔｕｒｅ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｔｙｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ．（２）Ａｔｃｏｎｓｔａｎｔｌｏａｄｉｎｇｒａｔｅ，ｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎ／ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｓｔｒｅｓｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｂａｒｓｉｓｌｉｎｅａｒｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｉｎｄｕｃｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｘｔｈｒｏｕｇｈｉｔｓｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｔａｇｅ．（３）ＴｈｅｉｎｄｕｃｔｉｖｅｆｌｕｘｓｔｒｅｓｓｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆＸ８０ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｓｔｅｅｌｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｒｅｉｎｇｏｏｄａｇｒｅｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅａｃｃｕｒａｃｙｃａｎｍｅｅｔｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｓｍｓｔｒｅｓｓｃｏｕｐｌｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌａｎｄｔａｋｅｓｔｈｅｉｎｄｕｃｅｄｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｌｕｘａｓａｐａｒａｍｅｔｅｒ，ｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｉｎｓｅｒｖｉｃｅ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｆｏｒｏｎｌｉｎｅｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｓｔｒｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｓｅｒｖｉｃｅｐｉｐｅｌｉｎｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌ；ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｄｅｔｅｃｔｉｏｎ；ｍａｇｎｅｔｉｃｅｆｆｅｃｔ；ｍａｇｎｅｔｉｃｄｏｍａｉｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｃｕｒｖｅ；ｉｎｄｕｃｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃｆｌｕｘ
２０１９年 ９月 第 ３４卷第 ５期
西安石油大学学报（自然科学版） ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ′ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｓｅｐ．２０１９ Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．５
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３０６４Ｘ．２０１９．０５．０１６ 文章编号：１６７３０６４Ｘ（２０１９）０５０１０４０６