基于多频交流场指纹法的金属管道腐蚀监测研究

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1、第 50 卷第 4 期工程科学与技术Vol. 50 No. 42018 年 7 月ADVANCED ENGINEERING SCIENCESJuly 2018•机械工程•DOI:10.15961/j.jsuese.201700697基于多频交流场指纹法的金属管道腐蚀监测研究甘芳吉1，余　敏2，徐　涛3，廖俊必1(1.四川大学制造科学与工程学院，四川成都 610065；2.国网四川省电力公司自贡供电公司，四川自贡 643000；3.中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，四川成都 61

2、0041)摘　要:在油气管道腐蚀检测领域，场指纹法（field signature method，FSM）管道腐蚀在线监测技术是一种运用较为普遍的技术。然而传统的场指纹技术还存在诸多不足，例如极易受到系统漂移的干扰而导致监测结果出现较大偏差；需要数十安培的激励电流，电源模块易损坏，只能测量相对壁厚减薄，参考板与被测管道之间的温度差会引入很大的测量误差等。作者在有限元仿真的基础上，提出了一种多频交流场指纹技术（multi-frequency altern-ative current field s

3、ignature method，MACFSM）。在仿真计算中，依次向被测金属管道注入频率从高到低的交流激励电流，根据趋肤效应，趋肤深度随着频率的降低而增大，使得测量电极间的电压逐渐减小，当趋肤深度增大到管壁壁厚之后，随着频率的进一步降低，测量电极间的电压将保持稳定。将测量得到的电压序列进行求导，得到了导数极值，利用导数极值即可求解出缺陷的深度。最后利用实验对仿真进行了验证，向缺陷深度为3.5 mm的被测金属管道注入了0.1 A的多频激励电流，准确地利用导数极值求解出了缺陷深度。仿真和实验表明，M

4、ACF-SM将不再需要参考电压，也不需要原始电压，更不需要对原始壁厚进行精确测量，而且可以有效克服系统漂移的影响，降低激励电流幅值，提高了作为长期在线监测技术的可靠性。关键词:多频交流；场指纹法；电位降；趋肤效应；漂移中图分类号:TH89文献标志码:A文章编号:2096-3246（2018）04-0246-05MetalPipeCorrosionOn-lineMonitoringTechniqueBasedonMulti-frequencyAlternativeCurrentFieldSigna

5、tureMethodGANFangji1，YUMin2，XUTao3，LIAOJunbi1(1.School of Manufacturing Sci. and Eng., Sichuan Univ., Chengdu 610065, China; 2.Zigong Electric Power Supply Co., State Grid Sichuan Electric PowerCo., Zigong 643000, China; 3.Sci. and Technol. on Reacto

6、r System Design Technol. Lab., Nuclear Power Inst. of China, Chengdu 610041, China)Abstract: Field signature method (FSM) is a common monitoring technology for metal pipeline corrosion. However, there are a lot of shortcom-ings in FSM Technology such

7、 as the measurement results are easily disturbed by the drift and the temperature difference between the referenceplate and the measured pipe will lead to a large measurement errors. Multi-frequency alternative current field signature method (MACFSM)

8、 is in-troduced to assess the wall thickness of metal pipeline based on finite element simulation. Multi-excitation current with a series of frequency fromhigh to low is injected into the measured metal pipe, and penetration depth will increase with