[发明专利]一种非缺陷钢质管道自漏磁场磁感应强度的计算方法

说明书

本发明提供了一种非缺陷钢质管道自漏磁场磁感应强度的计算方法，属于石油与天然气管道检测技术领域。所述计算方法包括五个步骤，第一，对管道基础资料进行收集；第二，对管道所处环境的地磁场进行测量；第三，采用应力磁化模型对管道的磁化强度进行计算，得到管道上任意位置的磁化强度；第四，采用自漏磁场模型对管道的自漏磁场三分量进行计算，得到非缺陷钢质管道自漏磁场磁感应强度三分量的值；第五，在自漏磁场三分量确定的基础上，对管道自漏磁场磁感应强度总量进行计算。本发明的计算方法简单实用，可准确地对非缺陷管道自漏磁场磁感应强度总量和三分量进行计算，从而为管道磁异常的定量判断提供理论支撑，提高缺陷识别的可靠性。

技术领域

本发明专利涉及石油与天然气管道无损检测技术领域，特别是一种用于钢质管道磁检测的非缺陷管道自漏磁场磁感应强度的计算方法。

背景技术

目前，随着石油与天然气管道建设的不断推进，我国陆上管道总里程已超过12万公里。管道位置、走向和缺陷位置的探测对保障我国管道安全高效运行和国民经济的发展具有重大的意义。

常用的管道无损检测方法有射线检测、超声检测、磁粉检测、漏磁检测等。这些检测技术都是一种被动检测技术，需要对管道进行强制信号(射线、超声波、磁)处理，操作不方便。如漏磁检测技术，不仅需要对管道进行磁化，对管道和周围环境造成磁污染，而且容易在管道中发生堵塞，影响管道的正常运行。

钢质管道在外力和大地磁场的共同作用下发生磁化，产生自漏磁场，从而导致管道附近的磁感应强度发生变化，并且管道缺陷处的自漏磁场相对于非缺陷管道处的自漏磁场将发生畸变，且自漏磁场在管道外力消失后仍然存在，这一现象被称为管道的磁记忆效应。依据磁记忆效应原理，近年来出现了一些基于管道磁异常的缺陷检测方法。这些检测方法只能定性地判断管道磁异常的位置，导致对管道缺陷识别的可靠性不高。然而，对于磁异常判断的定量标准，则需要对非缺陷钢质管道所产生的自漏磁场磁感应强度进行定量计算与分析。

因此，现阶段急需一种非缺陷钢质管道自漏磁场磁感应强度的计算方法，为实现钢质管道磁异常的定量判断奠定基础，进而提高管道缺陷识别的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非管道缺陷自漏磁场磁感应强度的计算方法，从而得到不同材质、管径、壁厚、埋深和运行压力下非缺陷管道上方地面任意位置的自漏磁场磁感应强度的值。进而有效的掌握非缺陷管道自漏磁场的分布特征，为定量分析非缺陷管道对管道磁检测技术的影响奠定基础。方法的核心在于通过应力磁化模型确定非缺陷管道磁化强度，以及在磁化强度已知的基础上，通过自漏磁场模型计算非缺陷管道的自漏磁场磁感应强度三分量和总量的值。

该管道缺陷自漏磁场的计算方法包括以下内容：

(1)非缺陷管道基础资料的收集，主要包括非缺陷管道的材质、非缺陷管道的屈服强度、非缺陷管道的走向、非缺陷管道的外径、非缺陷管道的壁厚、非缺陷管道的运行压力、以及非缺陷管道的埋深和长度。

(2)采用磁传感器对非缺陷管道所在环境中的地磁场三分量进行测量，得到水平面内垂直于管道轴向的地磁场分量G_x；沿管道轴向方向的地磁场分量G_y；垂直于地平面向上的地磁场分量G_z。

(3)对管道的磁化强度进行计算，如附图1所示建立空间直角坐标系，x轴在水平面内与管道的轴线垂直，y轴在水平面内与管道的轴线平行，z轴垂直于水平面竖直向上，原点在管道的中心。根据(1)非缺陷管道基本资料的调查结果和(2)非缺陷管道所在地地磁场三分量的测量结果，通过可以得到非缺陷处管道发生磁化的磁化强度在空间坐标系中的三个分量M_x，M_y和M_z。基于铁磁材料应力磁化模型对管道缺陷处的磁化强度进行计算，其具体计算公式如下所示：