基于感应式磁声成像和漏磁成像的复合无损检测技术基础研究

油气长输管道和储罐是石化产品和原料储运的重要工具，其安全运行关系到经济损失、环境污染，直接危害人民群众生命安全。现有采用磁泄漏原理的检测器不能有效区分内、外壁腐蚀，也就难以对腐蚀进行精确量化评价。申请人首次提出利用感应式磁声成像和漏磁成像复合的无损检测新技术，实现对钢板（铁磁性材料）无损检测的内、外表面"分层"成像，具有重要的理论和现实意义。项目针对铁磁性材料特性，研究单向量洛伦兹力磁声激发及其表面直达波声压信号拾取与处理技术；探究铁磁性材料表面电场、磁场、声场相互作用模型，并通过求解声场和电磁场逆问题实现铁磁性材料电导率分布重建；研究磁声成像中电导率分布与漏磁成像中平均磁导率分布的数据融合方法，实现对铁磁性材料内、外表面缺陷的分层成像与分析。最后，优化探头结构，构建两种成像的复合检测硬件平台，并开发成像分析的软件系统。在可能情况下，开展初步的工业应用，为下一步工程化推广提供关键技术。

储罐、管道广泛应用于石油、化工以及水暖等工业部门中，罐板的内外腐蚀不仅可能会导致原料泄露，甚至会引发火灾事故和环境污染。因此，提高储罐、管道内外腐蚀的检测效率、准确性和可靠性，对保障人民的生命财产安全以及防止环境污染等具有重要的意义。现有的漏磁检测技术在罐板内外表面所激发的漏磁信号相似，以致使用传统的漏磁检测手段无法对内外腐蚀进行区分，也无法实现对缺陷的精确量化。本项目提出利用感应式磁声成像和漏磁成像复合的无损检测新技术，针对铁磁性材料，首先利用漏磁检测技术中缺陷改变材料磁导率这一现象，建立了磁导率与漏磁场之间的数学关系；此时对铁磁性材料施加感应式磁声信号，感生涡流在洛伦兹力作用下激发出包含缺陷信息的磁声信号，通过检测磁声信号并进行算法重建，得出罐板的电导率分布；最后研究了电场、磁场、声场的相互作用模型以及磁声成像中电导率分布和漏磁成像检测中磁导率分布的数据融合技术，实现了对内外腐蚀的分层成像。项目组设计了检测探头,建了复合成像的检测硬件平台并开发了相应的软件测试系统，有效实现了内外缺陷的检测、定位、区分以及量化，为进一步开展工程化设计提供了关键技术。