金属磁记忆检测技术用于长输管道应力检测

管道保障措施有哪些在工业生产、输送和储存中，管道是非常重要的设备，保障管道的安全运行是至关重要的。

为了确保管道的安全运行，需要采取一系列管道保障措施。

首先，管道设计阶段要进行合理的规划和设计，包括管道材质的选择、管道的布置和支架结构的设计等。

合理的设计可以降低管道的应力和变形，防止管道破裂和泄漏的风险。

其次，管道的材质和施工工艺要符合相关标准和要求。

管道的材质选择要符合使用环境的要求，例如耐腐蚀、耐高温等特性。

施工过程中，要确保管道的焊接质量和连接的牢固性，以防止管道松散和漏水的问题。

第三，定期的管道检测和维护也是保障措施的重要部分。

常见的管道检测方法包括压力测试、超声波检测、金属磁记忆检测等，用于检测管道的漏损和腐蚀情况。

同时，定期的管道维护和修复也是必要的，包括清理管道内部的杂质和沉积物、更换老化和破损的管道部件等。

此外，对于特定的管道，还需要采取一些额外的保障措施。

例如，在输送液体或气体的管道中，可以设置安全阀和压力传感器，当管道内压力超过设定值时，自动释放部分压力或发送警报。

在输送危险品的管道中，可以设置泄漏监测装置，一旦发现泄漏，及时报警并采取应急措施。

最后，相关人员的培训和安全意识也是重要的保障措施之一。

管道的安全运行需要相关人员具备必要的安全知识和操作技能。

对于管道工程师和操作人员，需要进行培训，了解管道的基本原理和运行规程，并掌握应急处理的方法。

综上所述，管道保障措施包括合理的设计和材质选择、施工质量控制、定期的检测和维护、额外的安全装置设置以及相关人员的培训和安全意识。

通过综合应用这些措施，可以有效地保障管道的安全运行，减少事故的发生。

埋地钢制管道外检测解决方案之远场应力检测（FS）引言目前管道承担着国内油气运输的主要任务,油气管道的安全关乎民生大计。

对油气管道运行中面临的风险因素进行识别和评价,通过监测、检测、检验等各种方式，对管道进行完整性管理，将风险控制在最小范围内，保障油气运输，至关重要.技术原理FS的技术是一种无需与被检测的管道进行直接接触，不给管道施加任何激励信号，便能够在管道上方地面检测出罐体腐蚀损伤，评估管道安全级别的创新检测方法。

由于地球是一个巨大的磁体，地表上导出都分布着可以探测和计量的磁力场.而铁磁性材料的磁弹性作用，使得处在地磁场中的铁磁性材料制成的管道周围同时存在着与管体的应力分布相关联的磁场分布。

输送载荷管道的管体上会产生一定的应力分布，在应力集中区内其磁场会发生畸变.而畸变在管道上方的磁场不会因为管道负荷的消减而消失(称之为“磁记忆”效应）.检测人员手持便携式检测仪沿管道行走，对管道因制造、建设、运营过程中形成的缺陷、腐蚀损伤而导致的应力集中进行磁扫描，采集铁磁性材料的磁场变化的数据曲线，经腐蚀应力诊断软件的数据处理系统确定出管体上各种类型的缺陷。

因非接触管道或侵入管道内部，在整个检测的实施过程中无需中断管道的正常运行。

布置方案FS检测分4个阶段进行：前期数据调查、现场检测、数据分析、最终报告.现场检测（1）在搜集到管道特征数据之后，分析是否满足检测条件。

（2）现场检测:①现场初步勘察核对管线路由和周围环境.FS现场检测需要在管道地表沿线全程行走,利用专有设备徒步搜集磁力信息。

②用探管仪，精确定位管线并安装临时标记。

对管道定位越精确，搜集的磁力信号越精确。

③用GPS卫星定位系统给出管线标记点的绝对地理位置经纬度坐标。

④利用核心设备远场应力磁力信号搜集仪，从地面对管道进行FS智能检测.⑤在FS现场信号收集完成后,需要在同一管径同一压力的管道上开挖1～3个点，进行磁力信号校验。

校验的目的主要是结合分析软件的数据库，将收集到的磁力线信号，与实际缺陷等级匹配，确保最终结论的准确度。

金属磁记忆检测的机理及实现
金属磁记忆检测（Magnetic Memory Detection，MMD）技术是一种基于金属磁体及其
结构缺陷动态识别的新型检测手段。

它利用可控的外场或电信号作为激励，在金属表面或
内部结构缺陷发生信号（MMD信号），然后由探头或探头接收并发出指示，以检测物体的
可穿戴性、功能性及可回收性等。

金属磁记忆技术基于缺陷信号的原理，可用于检测数量、尺寸、体积、形状、结构及
硬度等特征，并可以推断出金属物体表面上任意特定位置的缺陷，或者金属物体内部特定
位置的结构缺陷。

在材料检测中，金属磁记忆检测用于探测内部裂痕、裂纹、锈蚀、腐蚀、缺陷等结构缺陷，并可用于检测金属物体内部细小缺陷，可以检测到尺寸超过200微米以
内的缺陷。

金属磁记忆检测仪按其结构可分为两类：测量类和透视类。

前者利用磁强度角度不变
的通道，利用旋转、移动、测量多个点，以检测物体表面不同高度或厚度上的缺陷；后者
利用立体磁场，探测金属物体内部细小缺陷，以获取3D表面数据，以检测金属物体的形状，如凹陷、裂缝、弯曲、变型等。

此外，金属磁记忆检测技术还可以实现金属材料寿命监测，不仅能探测当前使用情况，还可以监测物体某些位置的可穿戴性、功能性及可回收性，为其安全使用提供技术支持。

金属磁记忆检测主要应用于军事装备、机械、航空航天等行业，其主要实现机理是：
首先，金属表面被激发外场或电信号，其激励对象为金属内部或表面的结构缺陷，然后，
由外场或电信号作用于金属表面或结构缺陷位置，产生磁强度变化，最后，利用探头或探
头接收磁场变化，发出指示信号，以实现快速有效地检测金属物体细节特征。

华中科技大学硕士学位论文金属磁记忆检测方法及试验研究姓名：王欢申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：康宜华;武新军20050429摘 要设备的零部件和金属构件发生的损坏，80％是由于各种微观和宏观机械应力集中所导致的疲劳失效。

金属磁记忆检测方法可以实现对铁磁性构件应力集中损伤的早期诊断，对防止突发性的疲劳损伤事故具有非常重要的意义。

本文首先总结了铁磁性构件的各种应力检测方法，对比了国内外的相关研究现状，且从铁磁性材料的磁化理论和基本现象出发研究了磁记忆检测的原理，并在此基础上介绍了用于本课题试验研究的磁记忆检测系统；然后根据金属磁记忆检测原理可以由拉伸试验得到验证的理论，预制了一批钢棒试件进行静拉伸试验过程中的磁记忆信号分布变化与应力场关系的初步定性研究，总结其磁记忆现象的特点，并通过试验分析了磁记忆检测的影响因素；由于钢丝绳受力和结构制造等的复杂性其疲劳检测一直以来很难开展，最后建立了模拟钢丝绳的实际工作状态的试验装置，尝试检测三个不同工作段疲劳循环过程中的磁记忆信号，通过MATLAB软件进行去噪处理后进行分析比较，得到钢丝绳疲劳循环过程中的磁记忆现象的特点。

通过试验可以发现，磁记忆检测根据磁性的变化来判断应力集中和缺陷的存在，大部分零值点和磁场畸变处均对应了应力集中和缺陷。

因此，作为一种新的无损检测方法，无论从理论上还是实践中都是切实可行的。

关键词：铁磁性磁记忆检测应力集中动疲劳静拉伸 MATLABAbstractThe fatigue invalidation made by the kind of microcosmic and macroscopical mechanical stress concentrate 80% resulted in equipment part and metal components damage. The metal magnetic memory testing method can diagnose stress concentrate zone of the ferromagnetic which the damage is going to appear in advance, thus realize to predict destruction. So it is very important to avoid the unplanned fatigue failure.First, the thesis expounded the kind of stress testing of ferromagnetic part and the current developing status around the world, the devise of metal magnetic memory testing system was introduced basing on the elements of metal magnetic memory testing being studied from the quest for the magnetization theory and basic phenomenon of ferromagnetic material. Second, according to the theory of magnetic memory testing can be validated by tension experiment, a passel of steal bar had been made to primary discuss the relation of magnetic signal distributing and stress field under static tension experiment, then summarized the characteristic of magnetic memory phenomenon during the static tension course and analyzed the influencing factor. Finally, because wire ropes fatigue testing is very hard to develop for its characteristic of being forced and construct, so experiment equipment simulating wire ropes actual working estate was been set up to test the magnetic memory signal distributing of three inspected segment during the fatigue circling course at last, the yawp of signal is been eliminated by MATLAB, then attained the characteristic of magnetic memory phenomenon during the circling course by analyzing and comparing the signal .We can find that stress concentrate and flaw can be judged basing the change of their magnetism with metal magnetic memory testing by analyzing the signal, much of point of zero and exception magnetic field is corresponding to them. So metal magnetic memory testing is feasible from theory and practice as a new non-destructive testing.Keywords: ferromagnetic magnetic memory testing stress concentrate dynamic fatigue static tension MATLAB√独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

1无损检测一般有三种含义，即无损检测NDT（Nondestructive Testing）、无损检查NDI （Nondestructive Inspection）和无损评价NDE （Nondestructive Evaluation）。

目前所说的无损检测大多指NDT。

一般地说，NDT 仅仅是检测出缺陷；NDI则是以NDT检测的结果为判定基础，对检测对象的使用可能性进行判定，含有检查的意思；而NDE 则是指掌握对象的负载条件、环境条件（如断裂力学中预测材料的安全性及寿命等）下，对构件的完整性、可靠性及使用性能等进行综合评价。

目前的无损检测技术正在由NDT 向NDI 和NDE 等方向过渡，这就要求无损检测工程师不仅要检测出已经出现的缺陷及其分布部位，更要能够在产生破坏前对构件（含寿命、缺陷的发展趋势等）进行预测和评估。

相比较而言，传统的方法（磁粉、X-射线、涡流、超声波等）大都用来寻找那些业已出现了的缺陷，不能预防设备的意外疲劳损伤，而这正是运行中的设备损坏和产生事故的主要根源,针对铁磁构件的早期诊断，近年来兴起的金属磁记忆检测（Metal Magnetic Memory Testing，MMM）不失为一种有力的手段.磁记忆检测技术实际上是一种漏磁检测技术，和其他磁方法不同的是，检测时不需要外加磁场，整个过程都在地磁场中进行。

在地磁场作用下，磁力线通过缺陷的不均匀分布，出现应力集中现象；同时，由于金属内部存在着多种内耗效应（如粘弹性内耗、位错内耗等），势必造成动态载荷消除后，加载时形成的应力集中区得以保留，并具有相当高的应力能。

因此，为抵消应力集中区的应力能，磁畴壁开始位移，并改变其自发磁化方向，从而引发磁畴组织的重新取向排列而形成磁极，在构件表面产生漏磁场。

金属磁记忆方法(MMM)的基本原理就是利用高灵敏度的磁敏探头记录和分析产生在铁磁构件和设备应力集中区或缺陷区中的自有漏磁场的分布情况，据此可以判断构件的缺陷或应力集中状态。