铁磁构件脉冲涡流测厚中磁通量检测模型与方法

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大型石化装置长周期安全运行对不停机检测需求迫切,脉冲涡流(Pulsed eddy current,PEC)检测技术具有不拆除覆盖层即可对铁磁构件壁厚进行检测的优点,从而可实现大型石化装置不停机检测,并开始在工程上得到应用。然而,在工业现场,受制造工艺、自坠、踩踏等影响,覆盖层厚度变化剧烈,导致检测结果误差大,限制了PEC检测技术的应用与推广。本学位论文针对覆盖层厚度变化对脉冲涡流测厚结果影响的难题,从PEC检测物理机理出发,研究PEC磁通量检测模型与方法。  首先,在分析 PEC检测不同阶段磁通量变化特性的基础上,建立了考虑涡流扩散与衰减的PEC测厚动态磁路模型,并采用解析法验证了模型的正确性,从而揭示了覆盖层厚度变化引起的提离效应对检测信号的影响机理,并很好地解释了非铁磁保护层对PEC信号中晚期无影响,而铁磁保护层却可视为附加提离的原因,为寻找新的PEC测厚方法奠定了基础。  其次,针对覆盖层厚度变化对 PEC测厚结果影响巨大的难题,提出了基于磁通量相对变化量的PEC测厚方法。利用磁通量相对量对构件壁厚不敏感这一特性,实现覆盖层厚度的测量,在此基础上,采用实测信号与解析信号相似性度量方法对试件壁厚进行评估,实现了覆盖层厚度变化工况下的PEC测厚,且壁厚检测误差小于±5%。  再次,针对现场工况材料属性未知的情况,提出了变脉宽激励的磁通增量 PEC测厚方法。利用变脉宽激励下,相邻脉冲激励的磁通相对增量,在单对数坐标系中随脉宽的线性衰减率对构件壁厚敏感、对覆盖层厚度却不敏感的特性,实现覆盖层厚度变化情况下的构件壁厚检测。与基于磁通量相对变化量的PEC测厚方法相比,该方法具有不需预先获知被测构件电磁属性的优点。  最后,开发了 PEC测厚软件,并将上述两种测厚方法集成到该软件中。现场应用结果表明,本文提出的方法能在覆盖层厚度不均的情况下,对铁磁试构件的壁厚进行检测,符合生产实际需求,扩展了PEC检测技术的适用范围。  本学位论文在理论上丰富了铁磁构件PEC检测机理,工程上进一步推动了PEC检测技术的实用性,支持了国家行业标准《NB/T47013.13承压设备无损检测第13部分脉冲涡流检测》的编制,为大型石化装置基于风险的检测提供了一种新方法。
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