带包覆层大壁厚管道腐蚀脉冲涡流检测理论与方法研究

随着超（超）临界机组技术、核电技术、石油化工与新能源的快速发展，带包覆层大壁厚管道的应用越来越广泛。为了保障设备运行的高可靠性，环保高效的带包覆层大壁厚管道不停机检测方法需求急迫，而现有的无损检测技术不能很好地解决大壁厚、带导磁保护层、铁磁性的管道检测问题。在此背景下，本项目将研究针对带导磁保护层大壁厚铁磁性管道腐蚀的脉冲涡流检测理论与方法，主要内容包括建立导磁材料脉冲涡流检测探头感应电压解析模型、增强管壁中涡流强度的激励方法、集中管壁中涡流分布区域的聚焦方法、削弱铁磁性保护层对检测信号影响的方法、基于全波形的信号处理方法等。本项目的研究成果将为提高带包覆层大厚壁管道腐蚀的检测精度提供理论支持，在超（超）临界机组、核电站等设备的无损检测中具有广阔的应用前景。

本项目旨在探讨利用脉冲涡流技术对带包覆层大厚壁管道检测的理论与方法。.首先将带包覆层管道看作四层平板结构，以谐波涡流场解析模型为基础，并运用快速傅里叶变换法，建立了脉冲涡流探头感应电压的时域解析模型，并开发了相应的计算软件，可用于求解任何形式的周期性激励下的探头响应。基于此，分析了占空比和边沿时间对激励频谱分布的影响，并研究了其对检测信号的影响，为大壁厚管道脉冲涡流检测时激励参数的选取提供了参考依据。然后在详细分析解析模型中积分变量量纲的基础上，从解析表达式中提取出入射场分布函数的表达式，提出了基于入射场分布特性的脉冲涡流探头优化方法，较好地解决了探头轴向磁场分布范围与横向分辨率之间的矛盾。此外，还提出了一种基于磁约束的脉冲涡流检测方法，提高了检测灵敏度和空间分辨率。其次从工程应用出发，针对带铁磁保护层管道检测时仪器性能下降的问题，分析了保护层对瞬变磁场的屏蔽效应，提出了饱和磁化脉冲涡流检测方法，通过将探头下方的铁磁性保护层磁化至饱和状态，降低该保护层的磁导率，最大限度地削弱磁场屏蔽影响。对比实验表明，探头性能提高显著。最后，提出了一种基于双对数域中值滤波的信号预处理方法，在信号失真较小的前提下极大抑制了噪声干扰。进一步，提出了基于脉冲涡流差分信号峰值时间、基于累积积分-拟合-微分及基于信号斜率的三种信号反演方法；同时利用典型的脉冲涡流信号与实Laplace小波波形的相似性采用实Laplace 小波对检测信号进行分析，进一步深化了脉冲涡流检测系统的特性研究。.本项目丰富了带包覆层厚壁管道检测的理论研究，全面深化了脉冲涡流检测技术应用于带包覆层管道的研究。本项目申请发明专利3项，获得计算机软件著作登记权1项，发表论文9 篇，其中三大索引收录7篇，培养研究生4名。同时也为国家标准《GB/T 28705-2012 无损检测 脉冲涡流检测方法》的编制提供了重要理论支持，有利于脉冲涡流检测技术的推广应用。