磁记忆技术在石油系统中的应用

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1、磁记忆技术在石油系统中的应用陈金贵（厦门艾帝尔电子科技有限公司361008）摘要：介绍一种新的无损检测方法----金属磁记忆技术，来解决石油行业抽油杆的快速在役检查。对检测原理，方案实施，缺陷评判等进行详细说明。关键词：磁记忆在役检测无损探伤电磁涡流检测是五大常规无损检测技术之一，尤其近年来无论仪器和检测技术都得到了长足的进步，在石油、石化、电力、冶金等各个工业领域发挥了越来越重要的作用。金属磁记忆技术作为电磁检测领域新的检测方法之一，在疲劳裂纹检测中发挥越来越重要的角色。本文仅从石油系统抽油杆的在役检测这一专题来介绍这一技术的实际应用和重要意义。在石油行业中，广泛使用着各种形式的列管

2、式抽油杆，其中有不少抽油杆在疲劳应力、高压和腐蚀介质中运行，由于介质腐蚀、高压、疲劳应力等作用，会使抽油杆产生各种缺陷、损伤、疲劳裂纹等，这将严重威胁设备的安全运行。因此对这些在役抽油杆进行定期检测，掌握缺陷的存在及发展情况，是保证整台设备长周期安全运行的关键。在目前的几种常用无损检测技术中，磁记忆方法具有一些特殊的优点：1）能够防患于未然，磁记忆方法能够检测出应力集中区域，在材料出现不可恢复的破坏之前预警；2）操作简单，方便，非接触检测，无需对表面进行预处理，无需其他磁方法所必需的磁化激励。目前，磁记忆方法在电站部件、抽油杆、管道、压力容器等方面获得了一定的应用，表现出很好的效果。一

3、.检测机理机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源，是各种微观和宏观机械应力集中。在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有直接的联系，在地磁作用的条件下，缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，铁磁性材料的这一特性称为磁机械效应。磁机械效应的存在使得铁磁性金属工件的表面磁场增强，这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，这就是“磁记忆”效应。图1.铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量二.检测仪器目前在石化系统广泛应用的厦门艾帝尔公司的IDEAP0201多通道磁记忆检测仪其典型的原理方框图如图2。为满足现场检测要求，

4、仪器至少应具备以下特点：1.能对被检测金属材料的磁场分布平面显示，以便能实时得到应力集中的区域。同时也能够显示磁场的绝对值、数值显示，精度在0.01GT。2.必须采用自动平衡技术，增益可调来满足不同的工件检测。3.多通道检测，提高效率。4.随着微机技术的发展，IDEAP0201都采用计算机对检测信号实时显示。同时还可利用计算机进行信号处理，例如计算、报警设定、通讯、数值存储记录等工作，大大提高了检测速度和准确性。图2IDEAP0201涡流仪器及电路框图三.金属磁记忆检测方法在抽油杆中的应用2007年10月21日至25日，上海油井有限责任公司无损检测中心与厦门艾帝尔电子科技有限公司NDT

5、中心共同对苏州油田有限责任公司#6、#7、#8抽油杆连接处使用IDEAP0201进行了金属磁记忆检测，共发现16处近有“0”值（发生位错的快速趋近），且梯度值（K=dH/dx）偏大，对其进行漏磁方法的检查，3处见表面开口小缺陷。检查数量及结果如下表：井号根数应力集中区缺陷6#54227#31308#5381其中对7#中第2根抽油杆有3处应力集中区域（K>10）进行标志，在2007年12月20日对该抽油杆进行再次的磁记忆检测发现1处的集中区域（K=26），通过涡流探伤仪进一步的确认，发现该处已经产生了3mm长的开口。7#第2根抽油杆检测结果(IDEA-MMM软件)金属磁记忆检测方法除了早

6、期发现缺陷之外，还能进一步检测出实际的应力与变形状态，并能找出发展破损的原因，在做设备寿命评价、爆口分析时，苏州油田有限责任公司无损检测中心对金相、性能取样管件进行金属磁记忆检测，找出应力集中区域或最危险部位，对应力集中区或最危险部位进行检测分析，使金相、性能分析取样取在最危险、最薄弱的地方，使取得金属试样最有代表性，金属磁记忆检测方法是目前唯一能解决金相、性能取样从那里做金属取样的最好方法。四.金属磁记忆在石油工业中的应用意义在石油抽油杆检修过程中，金属磁记忆检测方法检测与其它无损检测方法相比，此方法对受检对象不要求任何准备工作（清理表面等），减少了检测时清理表面的工作量，减少参与人

7、员、检测工期，提高工作效率。因为它利用的是工件在使用过程中形成的天然磁化强度，检测过程中不要求做人工磁化，检测过程方便易行，便与在各种环境下进行工作。检测中发现缺陷容易定位，定位精度高，金属磁记忆方法是唯一能以1mm精度确定设备应力集中区的方法。金属磁记忆法不仅能检测新安装的设备，也能检测在役设备，检测过程使用的是便携式仪表，独立的供电单元、记录装置、微处理器和大容量的存储器，检测过程方便易行，检测范围广泛。与传统无损检测方法配合更能提高检测效