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铁磁性材料因其强度高、塑性好、耐冲击、性能可靠等特点,广泛用于石油化工领域中的承压设备制造,如管道、储罐或压力容器等。承压设备长期工作在高温高压环境下,易产生裂纹、腐蚀等损伤,甚至引发开裂及泄漏事故的发生,严重威胁人们生命财产的安全。 针对石油化工领域中承压设备安全评价需要,本文进行低频漏磁传感器研制,并将其应用于铁磁构件损伤检测。主要研究内容包括: (1)低频电磁传感器影响因素研究及优化设计。基于COMSOL有限元仿真平台,建立低频电磁传感器仿真模型,研究模型中各类设计参量(如磁芯结构、绕线方式和屏蔽层结构等)对低频电磁传感器漏磁场空间分布及缺陷检测能力的影响,优化出最佳的结构参数。在此基础上,进行低频电磁传感器的研制及性能测试。结果表明,研制的低频电磁传感器的漏磁场分布及缺陷检测能力均优于其它结构参数下的传感器,与仿真结果吻合较好。 (2)铁磁性构件低频电磁无损检测实验研究。对低频电磁缺陷表征方法进行了研究,并利用设计的低频电磁传感器对铁磁性构件中不同位置、不同类型的缺陷进行了检测实验。结果表明,利用低频电磁检测信号的幅值特征参数和相位特征参数的空间分布,可实现铁磁性构件上、下表面上不同类型缺陷的检测和定位,且两种特征参数一定程度上可用于缺陷深度的定量表征,但对不同位置缺陷状态变化的敏感性不同。 (3)基于遗传算法的缺陷形状重构方法研究。基于参数化低频漏磁正演模型,提出了一种基于遗传算法的缺陷重构方法。研究了重构单元形状和数量对缺陷形状重构结果的影响。在此基础上,通过实验验证了该方法对于实际缺陷形状重构的有效性。