基于ACFM的隔水管表面裂纹链式阵列检测探头设计与试验研究

来源：机械工程学报杂志2017年第8期北京时间：

作者：李伟, 袁新安, 陈国明, 葛玖浩, 贾廷亮, 姜永胜

单位：1. 中国石油大学(华东)海洋油气装备与安全技术研究中心 青岛 266580；2. 中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司 天津 300457；3. 海洋石油工程股份有限公司 天津 300401

摘要：隔水管是海洋钻井的关键设备，由于经受复杂交变应力和腐蚀环境，隔水管很容易产生应力腐蚀裂纹。针对海洋钻井隔水管应力腐蚀裂纹的特点，提出一种基于交流电磁场检测(Alternating current field measurement，ACFM)的链式阵列检测探头，建立针对隔水管表面裂纹的ACFM仿真模型，提取裂纹特征信号并分析U形载流磁心激励区域和裂纹区磁场影响范围，为阵列探头设计提供理论支持，在此基础上利用巨磁电阻(Giant magneto resistance，GMR)传感器设计基于ACFM的隔水管表面裂纹链式阵列探头检测系统，并开展隔水管裂纹检测试验。仿真和试验结果表明：单个U形磁心的激励区域为+/-40 mm，阵列激励磁心的设计间距应不大于80 mm;裂纹上方畸变磁场影响区域为+/-5 mm，传感器排布间距应不大于10 mm;利用GMR传感器设计的链式阵列ACFM探头可快速大面积定量、定位检测隔水管表面裂纹。

关键词：隔水管,巨磁电阻,链式,应力腐蚀裂纹,交流电磁场检测；

基金资助：* 国家自然科学基金(51574276)、中央高校基本科研业务费专项资金(15CX05024A)、山东省自然科学基金英才基金(ZR2015EM009)和国家重点研发计划(2016YFC0802300，2016YFC0303800)资助项目; 20160322收到初稿，20161219收到修改稿;