N
Ｖ Ｐ Ｐ
1
Ｖ Ｐ Ｐ
检测信号是二维信号：信号波形与 裂纹的宽度和深度有关。
2 x
因此，要求固定探头沿管杆周向布 置的独立检测单元、或旋转探头沿管 轴向布置的独立检测单元越多越好。
无损检测新技术
磁 轭
霍尔 元件
Bx
By
S
B
永久 磁铁
25
裂纹深度确定
华中科技大学机械学院
y
Ｖ Ｐ Ｐ
第2步
检 测 信 号Ｖ ／ Ｖ Ｐ Ｐ
无损检测新技术
3
漏磁无损检测及相关概念
华中科技大学机械学院
缺陷（伤）的分类
探伤的目的是发现缺陷（伤），按照定义角度不同，有 如下分类： （1）横向伤、纵向伤、斜向伤； （2）内伤、外伤； （3）自然伤、人工伤； （4）点状伤、线状伤、体状伤。
无损检测新技术
4
磁化原理
华中科技大学机械学院
钢板的直流磁化 使被检工件饱和磁化是实现漏磁无损检测的关键的第一步
0.2 0.3 22
α
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 裂纹宽度 w /mm
30
40
50
60
裂纹横向倾斜角度 α /度
第3步
73 mm
实验表明：裂纹深度与信 号幅度成非线性关系。
0.8
0.2
0.4
0.6
裂纹深度
求解：通过建立数学 模型求出深度大小。
26
无损检测新技术
内外裂纹识别
30
抽油杆井口检测
华中科技大学机械学院
主要性能指标 横向裂纹: 0.3mm; 截面腐蚀：2-4%
无损检测新技术
31
连续抽油杆检测
华中科技大学机械学院
非圆形
通常的抽油杆 约10米一根， 几千米的井要 几百根，连续 抽油杆则仅1根！
无损检测新技术
32
套管旋转式检测
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
华中科技大学机械学院
探头固定、管直线运动
对横向伤敏感
无损检测新技术
探头旋转、管直进 对纵向伤敏感
10
磁化及磁化器设计
华中科技大学机械学院
横向探伤机磁化器设计
横向伤漏磁检测原理
无损检测新技术
11
磁化及磁化器设计
华中科技大学机械学院
横向探伤机磁化器设计
直流线圈磁化方式：结构简单、电气易实现、磁化能力强、易调整，成本低 等优势。其典型结构包括单线圈开路磁化结构和双线圈开路磁化结构。
无损检测新技术
19
输油管道检测机器人-管道猪 Pigging
华中科技大学机械学院
跟踪
无损检测新技术
20
从漏磁单检测探头到阵列检测探头
华中科技大学机械学院
单点
线阵
面阵
多层
走向与信号
无损检测新技术
21
油井管漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
录井钢丝 抽油杆
油 管
钻 杆
套
管
输油管
储 罐 钢丝绳 测井电缆
漏磁检测基本方法
华中科技大学机械学院
从磁粉检测发展到 漏磁检测发展到 定量漏磁检测 油井管中的应用 输油管中的应用
无损检测新技术
1
无损检测方法
华中科技大学机械学院
Visual
无损检测新技术
2
从磁粉探伤发展到漏磁检测
华中科技大学机械学院
检测元件
磁粉检测
漏磁无损检测
以磁场为工作媒介、以磁敏感器件为测试手 段的机械化、自动化、智能化检测方法。
华中科技大学机械学院
纵向探伤机磁化器设计
应用实例：
无损检测新技术
15
横向缺陷检测方法
华中科技大学机械学院
探头靴
探头单边安装
无损检测新技术
探头中间安装
16
纵向缺陷检测方法
华中科技大学机械学院
对角线磁化
局部磁化
无损检测新技术
17
从直流漏发展到交流漏磁检测
华中科技大学机械学院
钢管
磁轭式
钢棒
无损检测新技术
无损检测新技术
22
中国—全世界的管加工中心
华中科技大学机械学院
2006年，全球56%的油井管在中国制造； 2007年，全球60%的油井管在中国制造； 2008年， 全球70%的油井管在中国制造；
雨后春笋生长的无逢管厂
引发:2009年08月欧盟对中国无逢钢管的反倾销案!
2009年10月美国对中国无逢钢管的反倾销案!
将钢板夹在磁扼内，如果通 过线圈的电流为I、线圈匝数 为n，则产生的磁动势Vw的 大小等于电流与线圈匝数乘 积： Vw=I· n
无损检测新技术
5
磁化原理
华中科技大学机械学院
钢板的直流磁化
在均匀状态下，以下公式适用： B=Ф/F和HE =V/L 式中： F-钢板的横断面积； L-钢板的长度 V-钢板上的磁动势； Ф-通过钢板的磁通量 B-钢板内的磁通密度； HE -钢板内的磁场强度 铁磁性材料的B-H曲线
无损检测新技术
28
连续油管检测
华中科技大学机械学院
通常的油管约 10米一根，几 千米的井要几 百根，连续油 管则仅1根！
无损检测新技术
29
油管井口检测
华中科技大学机械学院
主要性能指标 横向裂纹: 0.3mm; 孔 洞: 0.8mm; 壁 厚: 2-4%. 满足API-5P标准
接箍
无损检测新技术
华中科技大学机械学院
通过空间滤波器区分内、外部裂纹信号，对内部信号进行 补偿。
检测元件 B 检测元件 A 低通磁路
xB(t) xA(t ) 带通磁路 高通磁路 漏磁场 内部缺陷
xA (x)
外部缺陷 油管
xB (x)
无损检测新技术
27
腐蚀坑深度确定
华中科技大学机械学院
？
（1）局部腐蚀和锈蚀— 如裂纹深度的确定方法； （2）大面积腐蚀和锈 蚀—将反映到壁厚的变化， 如壁厚的确定方法。 （3）腐蚀和锈蚀信号与 裂纹信号的区分：裂纹主 要是单通道信号，腐蚀和 锈蚀往往是多通道大范围 信号。
磁化原理
华中科技大学机械学院
钢板的直流磁化
裂纹背面的漏磁场
钢管内壁伤的裂纹漏磁场变化 可见：钢管内壁上的裂纹漏磁场垂直 分量检测信号，信号峰峰间隔距离b、 壁厚、探头提离h之间的关系。
无损检测新技术
8
漏磁无损检测及相关概念
华中科技大学机械学院
横向缺陷检测原理
纵向缺陷检测原理
无损检测新技术
9
直流漏磁检测方法
18
从管外到管内漏磁检测
华中科技大学机械学院
标准探头结构
Powerful Magnets
Trail coils
Main receiving coils (lead coils)
多单元探头结构
Multi-coil circumferential array
Wall loss detection coil
无损检测新技术
6
磁化原理
华中科技大学机械学院
钢板的直流磁化
用霍尔元件可以分别测得漏磁场的水平及垂直 分量。
漏磁场及其分量
无损检测新技术
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理 学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究 金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通 过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个 端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。 这个电势差也被叫做霍尔电势差。 7
33
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
34
1
Ｖ Ｐ Ｐ
2 x
实验表明：当裂纹宽 度大于0.15mm时，信 号幅度与宽度变化无 关。且斜向与幅度无 关。 二次消元：裂纹宽度
检测信号Ｖ ／Ｖ Ｐ Ｐ
7 6 5 4 3 2 1 0
0.2 mm
2.0 1.5 1.0 0.5 0
w 0.3 22
检测信号 Ｖ ／ Ｖ Ｐ Ｐ
2.5
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 20
单线圈磁场变化曲线 双线圈中间近似均匀场，空间大，便于探头机构的 设计、安装、拆卸。
无损检测新技术
12
磁化及磁化器设计
华中科技大学机械学院
横向探伤机磁化器设计
应用实例：
无损检测新技术
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磁化及磁化器设计
华中科技大学机械学院
纵向探伤机磁化器设计
单边磁化结构 双边磁化结构
无损检测新技术
14
磁化及磁化器设计
无损检测新技术
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主要缺陷
华中科技大学机械学院
纵横向裂纹、锈蚀、磨损
缺陷的深度
锈蚀
剩余壁厚 截面积 偏磨
无损检测新技术
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裂纹深度确定
华中科技大学机械学院
第1步
裂纹产生的漏磁场是三维场：磁场 分布与裂纹长度、宽度和深度有关。
y
一次消元：当检测探头敏感的宽度 小于裂纹的长度时检测信号不受裂纹 长度的影响。