【技术实现步骤摘要】
本公开属于核电，具体涉及一种小径管道弱磁磁梯度张量检测装置与管体损伤评价方法。
技术介绍
1、小径管(直径介于1/2寸至2寸)在工业中大量使用，如温度/压力/流量仪表管线、疏水排气小支管线。这些管线可能暴露于氯化物环境，易发生内壁腐蚀问题，如核电厂重要厂用水海水不锈钢仪表管道发生氯离子引起的点蚀泄漏，因这部分管线在运行期间难以隔离，导致重要厂用水或其他系统不可用，引起机组降功率或效率降低，严重时引发停堆。
2、由于小径管敷设距离长、布置复杂，失效部位发生具有不确定性，管段上腐蚀缺陷难以有效检出，现场往往采用被动更换或带压堵漏方式予以缓解，给机组安全生产带来隐患及负担。
3、弱磁检测技术是在天然地磁场环境下，通过磁矢量传感器对检测对象表面或近表面进行扫查，根据不同方向上磁感应强度变化来判断检测试样中是否存在缺陷，可对小径管表面进行在线检测，能够实现快速检测。但由于缺陷产生的弱磁信号与缺陷的形状、尺寸及分布有关，而缺陷的方向是任意的，当检测方向与缺陷走向的夹角变化时，法向和切向检测分量随之会发生变化。为提高小径管道管体损伤评价的可靠性，本公开提供了一种适用于小径管道弱磁磁梯度张量检测的磁敏传感器与管体损伤评价方法。
技术实现思路
1、为克服相关技术中存在的问题，提供了一种小径管道弱磁磁梯度张量检测装置与管体损伤评价方法。
2、根据本公开实施例的一方面，提供一种小径管道弱磁磁梯度张量检测装置的示意图，所述装置包括多个三分量磁敏传感器、框架、多个提离高度
3、每个三分量磁敏传感器使用磁力计配置的磁敏探头，用于测量被测小径管的近表面区域的表面磁场；
4、所述框架，用于支撑按照磁梯度张量布置的多个三分量磁敏传感器，以及与扫查器之间的装配；
5、每个测量模块包括两个三分量磁敏传感器，不同测量模块的三分量磁敏传感器互不相同，所述多个测量模块均匀分布在所述框架上并朝向所述小径管道，每个测量模块中，两个三分量磁敏传感器通过一个提离高度调节器相互连接，通过调节该提离高度调节器能够调节该两个三分量磁敏传感器之间的距离，使得每个测量模块中两个三分量磁敏传感器之间的距离与被测小径管道直径一致；
6、所述扫查器，用于控制磁敏传感器获取磁场和磁场梯度数据，所述扫查器的位置编码器能够实时输出扫查过程中的实际探头位置。
7、在一种可能的实现方式中，所述框架呈弧形，所述框架的弧度与待测小径管道的外表面相匹配。
8、根据本公开实施例的另一方面，提供一种小径管道管体损伤评价方法，所述方法基于上述小径管道弱磁磁梯度张量检测装置实现，所述方法包括以下步骤：
9、步骤1，检测人员携带小径管道弱磁磁梯度张量检测装置，沿着待检测的小径管道上的管道标记前进，测量小径管道表面的漏磁场信号；
10、步骤2，获得小径管道表面的漏磁场的hx，hy，hz，hx为x方向的磁场分量、hy为y方向的磁场分量、hz为z方向的磁场分量，hx在x方向的变化率为hxx，hy在y方向的磁场分量为hyy、hz在z方向的磁场分量为hzz，hxx、hyy和hzz组成磁梯度张量，将磁梯度张量的f-范数作为所述小径管道管体损伤评估的边界条件；
11、步骤3，在通过步骤2确定的小径管道管体损伤评估的边界条件，判断所述小径管道是否存在的异常区域。
12、在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：若判定存在的异常区域，首先对异常区域进行目视检验，分辨是位于外表面或内部的缺陷；对于内部缺陷，采用超声波测厚仪或其他无损检验方法补充测量以确定内壁腐蚀或其他管体损伤的发生。
13、在一种可能的实现方式中，步骤2还包括：
14、步骤21，针对当前位置，采用下式确定测量模块ij的磁梯度张量gij，测量模块ij为任意测量模块，测量模块ij包括三分量磁敏传感器i和三分量磁敏传感器j：
15、
16、式中：dhxi/dx表示传感器i在管道空间x方向的磁场梯度，dhyi/dx表示传感器i在管道空间y方向的磁场梯度，dhzi/dx表示传感器i在管道空间z方向的磁场梯度；hxi-hxj为三分量磁敏传感器i和三分量磁敏传感器j之间的距离在x方向的磁场轻度差值，hyi-hyj为三分量磁敏传感器i和三分量磁敏传感器j之间的距离在y方向的磁场轻度差值，hzi-hzj为三分量磁敏传感器i和三分量磁敏传感器j之间的距离在z方向的磁场轻度差值，δz为三分量磁敏传感器i和三分量磁敏传感器j之间的距离，三分量磁敏传感器i和三分量磁敏传感器j之间的距离通过提离高度调节器调整至管道外径长度；
17、步骤22，采用下式确定gij的f-范数表示：
18、
19、步骤23，根据下式确定测量模块ij测量小径管道当前位置的损伤等级fij：
20、
21、式中，a为修正系数，在确定修正系数a时，应使采用本方法获得的取样点损伤等级与采用其他已验证的无损检测数据评估获得的损伤等级一致。
22、在一种可能的实现方式中，步骤3还包括：根据不同位置的fij确定小径管道管体损伤评估的边界条件。
23、本公开的有益效果在于：针对在役电厂小径管失效部位发生不确定，管段上腐蚀缺陷难以有效检出的老化降质问题，本公开提供了一种适用于小径管道弱磁磁梯度张量检测的磁敏传感器与管体损伤评价方法，磁梯度张量数据中包含大量的磁场矢量强度和方向变化信息，利用磁场矢量强度变化信息可以确定磁源边界位置，确定应力集中或损伤的规模，可有效解决小径管道检测手段缺乏的难题。小径管道状态的认知将有力支撑电厂维修策略制定，如目标管段维修或更换，而不是整段更换。
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1.一种小径管道弱磁磁梯度张量检测装置，其特征在于，所述装置包括多个三分量磁敏传感器、框架、多个提离高度调节器和扫查器；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述框架呈弧形，所述框架的弧度与待测小径管道的外表面相匹配。
3.一种小径管道管体损伤评价方法，其特征在于，所述方法基于上述小径管道弱磁磁梯度张量检测装置实现，所述方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若判定存在的异常区域，首先对异常区域进行目视检验，分辨是位于外表面或内部的缺陷；对于内部缺陷，采用超声波测厚仪或其他无损检验方法补充测量以确定内壁腐蚀或其他管体损伤的发生。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤2还包括：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3还包括：根据不同位置的Fij确定小径管道管体损伤评估的边界条件。
【技术特征摘要】
1.一种小径管道弱磁磁梯度张量检测装置，其特征在于，所述装置包括多个三分量磁敏传感器、框架、多个提离高度调节器和扫查器；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述框架呈弧形，所述框架的弧度与待测小径管道的外表面相匹配。
3.一种小径管道管体损伤评价方法，其特征在于，所述方法基于上述小径管道弱磁磁梯度张量检测装置实现，所述方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏松林，周能华，张锋，刘朝，章强，陈银强，桂春，唐毅，刘大为，吕方明，王振，徐元东，
申请(专利权)人：中核武汉核电运行技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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