基于三维有限元的换热管缺陷漏磁场数值模拟.pdf

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1、基于三维有限元的换热管缺陷漏磁场数值模拟戴光，崔巍。杨志军，高廷岩(大庆石油学院机械科学与工程学院，黑龙江大庆163318)摘要：目前，漏磁内检测技术对换热管检测鲜有应用，阐述了换热管漏磁检测原理，以有限元数值模拟为手段，建立换热管漏磁检测三维有限元模型。通过仿真分析，得出了缺陷尺寸(深度和直径等)、被测管壁厚度及支撑板等参数对漏磁场分布的影响规律，并给出漏磁场随以上参数变化的关系曲线。数值计算结果为漏磁内检测技术应用于铁磁性换热管检测提供理论依据，对缺陷后续的量化分析具有重要意义。关键词：铁磁性换热管；漏磁检测；有限元；支撑板中图分类号：TE965；TB115文献标识码

2、：A文章编号：1001—4837(2009)08—0021—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2009．08．005NumericalSimulationofMagneticFluxLeakageFieldofHeat—exchangeTube’SDefectBasedon3DFiniteElementDAIGuang，CUIWei，YANGZhi—jun，GAOTing—yan(DaqingPetroleumInstitute，Daqing163318，China)Abstract：Atpresent，magneticfluxleakage(

3、MFL)technologywasseldomappliedoninternaltestingforheat—exchangetube．TheprincipleofMFLtestingofheat—exchangetubewasintroduced，also3Dfiniteelementmodel(FEM)forMFLtestingofheat—exchangetubewasestablished．Basedonthetestingprinciple，thelawsofdistributionoftheMFLfieldareachievedwithFEMnumerical

4、simulation，whichareinfluencedbymanyparameters，suchasgeometricsize(depthanddiameter)，thicknessoftestingtubeandsupportingplate，etc．Afterthat，thecurvesareobtainedrepresentingdistributionoftheMFLfieldtoaboveparameters．Thevalueofnumericalcalculationisthetheorybasisforheatexchangetubeinspection

5、withMFLtechnology，alsoplaysimportantroleinfollow—upquantizedanalysisofdefects．Keywords：ferromagneticheat—exchangetube；magneticfluxleakagetesting；finiteelementmethod；supportingplate换热器是进行热交换操作的通用设备，广泛应量化，检测效率高、无污染等特点¨J，目前主要应用用于化工、石油、动力、核能、电站等许多行业。铁磁于储罐底板扫查、钢丝绳检测、油／气输送管道内壁性换热管应用广泛，其腐蚀是管壳式换热

6、器最主要缺陷检测等。由于无缝换热管外径一般小于60的失效形式。因此，换热管的定期检验是保证生产mm，且在役换热管一般为管束结构，需采用从管内装置安全运行的重要环节。漏磁检测具有较高检测进行的内穿式检测方式。国内对漏磁内检测技术应灵敏度与可靠性，易于实现自动化，可实现对缺陷的用于换热管的检测鲜有应用。文中以有限元数值模CP_VT基于三维有限元的换热管缺陷漏磁场数值模拟Vo126．N082009拟为手段，建立换热管漏磁检测三维有限元模型，分模法、直接建模法和直接导入计算机辅助设计系统析了缺陷尺寸、被测管壁厚度和支撑板等参数变化(CAD)建立模型法。文中采用实体建模法。对缺陷漏

7、磁场分布的影响，得到漏磁场随以上参数由于换热管同时接触被处理的物料和传热介变化的关系曲线。结果表明，漏磁内检测技术应用质，承受双重的腐蚀。鉴于管壁外层的缺陷(简称于铁磁性换热管检测是可行的，对缺陷后续的量化外壁缺陷)和管壁内层的缺陷(简称内壁缺陷)的漏分析以及换热管寿命评价具有重要意义。磁信号的特征相类似，以内壁缺陷为研究对象，进行有限元分析。实际换热管缺陷主要是由于腐蚀造1换热管漏磁检测原理成，由于实际中的缺陷形状不规则，大小、深度均为不可预测因素，为便于对缺陷进行定量研究和有限换热管被永久磁铁磁化后，当管中无缺陷时，磁元分