2016年第12期
仅表技术与传赢器 Instrument Technique and Sensor
埋地管道腐蚀的瞬变电磁法检测探头优化设计
张维景，胡博，于润桥，代占鑫，余业山
（南昌航空大学，无损检测技术教育部重点实验室，江西南昌330036）
2016 No.12
摘要：瞬变电磁法的检测探头对埋地金属管道离蚀检测的效采有较大影响。为了提高检测精度，
文中建立胶变电磁法检测理地管道的三维有限元模型，仿真分析模拟探头形状、探头施加铁氧体环和缠绕探头的导线直径等因素对检测精度的影响。结果表明：使用大直径导线缠绕成线圈并配合方形铁
氧体构成方形的检测探头，能有效提高了分辨率和检测精度，是最优的瞬变电磁仪的探头方案。关键词：瞬变电磁法；有限元；检测探头
中图分类号：TP212.13
文献标识码：A
文章编号：1002-1841(2016)12-0037-04
OptimizationonTestingProbeofBuriedPipelineCorrosion
UsingTransientElectromagneticMethod
ZHANG Wei-jing,HU Bo,YURun-qiao,DAI Zhan-xin,YUYe-shan
(Nanchang Hangkong University,Key Laboratory of Nondestructive Testing(Ministry of Education),Nanchang 330036, China)
Abstract : The transient electromagnetic testing probe has great influence on the corrosion detection of buried metal pipeline. To improve the accuracy,the 3D finite element model on transient electromagnetic method testing was built for buried pipelines in this paper.The influencing detection accuracy factors including different probe shapes ,applied ferite on the probe and wire diam-eter in winding probe were analyzed in simulation.The results show that the square testing probe is made by wrapped large diame ter wire and square ferite ring.lt effectively improves the resolution and accuracy and is optimal probe scheme of transient elec-tromagnetic instrument.
Keywords:transient electromagnetic method;finite element simulation;testing probe
0引言
随着工业快速发展，石油天然气管线铺设里程持续增长，埋地金属管道腐蚀严重影响生产生活安全。因此，对其检测变得越来越迫切。当前管道腐蚀检测分为外部检查和内部检测技术。管道外部检测技术主要采用多频管中电流衰减法（PCM)技术，该技术是对金属管道防腐蚀层检测及质量评定，主要通过判定防腐层的破损程度来判定管道的腐蚀点，但是该项技术对防腐层破损点的精确定位和判断仍有局限性(1)，而检测过程中，存在管道内壁魔蚀判定不准确，出现误判的情况。管道内部检测主要采用管道机器人，在管道机器人上布置超声[2]、漏磁[3-5]和涡流[6]等技术，让其进入管道进行管道内部检测，但是该项技术存在运动控制和定位问题17]，出现管线堵塞的严重情况，本文提出的瞬变电磁法（transientelectromagneticmeth-od)是一种时间域的电磁检测方法(*)，具有在役金属
基金项目：国家自然科学基金项目（51565043）；江西省青年科
学基金资助项目（20151BAB216016）收稿日期：2016-04-18
管道非开挖和内外壁腐蚀同时检测等优点。国外最早利用瞬变电磁法水平分量和早期信号对石油天然气套管管道检测，发现较容易检测出腐蚀缺陷[9-10]。国内浅层瞬变电磁检测技术发展迟缓。21世纪初，胜利油田和大庆油田基于瞬变电磁法对埋地管道壁厚腐蚀检测研究，表明瞬变电磁技术在分辨率和检测精度上基本符合使用要求[11-12]。
本文针对瞬变电磁仪的检测探头优化设计，以提高管道腐蚀检测精度的目的。利用ANSYS仿真软件计算精度高，便于观察的特点，建立瞬变电磁检测埋地金属管道腐蚀的三维截断模型，优化检测探头设计。对不同探头形状，施加环状铁氧体和缠绕探头的导线直径等3个影响因索仿真分析。仿真模拟实际检测环境，采集和分析感应电动势随时间衰减的数据。将仿真结果应用到检测探头制作，配合现场试验，验
证模型的有效性和仿真的准确性。 1检测原理和ANSYS模型建立 1.1瞬变电磁法原理
瞬变电磁法是一种建立在电磁感应原理基础上