專利名稱：大規(guī)格鐵磁性管件的消磁方法及磁敏傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大規(guī)格鐵磁性管件的消磁方法及磁敏傳感器，更具體地說是一種應(yīng)用于石油 鉆桿、油管、套管，高壓鍋爐管和其它各種鐵磁性鋼管的消磁方法及磁敏傳感器的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
大規(guī)格鐵磁性管件，如石油鉆桿、油管、套管，高壓鍋爐管和其它各種鐵磁性鋼管，由 于在渦流、漏磁檢測中受直流磁場或交變磁場的磁化作用，其后雖然脫離磁化作用，但還會(huì) 有剩余磁場的存在；管件在倉儲(chǔ)堆放時(shí)也會(huì)受地磁或其它磁場等的磁化作用而形成剩余磁 場。30GS以上的剩磁場會(huì)導(dǎo)致管件吸附鐵硝，影響對(duì)管件端頭的絲扣精密加工和管件之間 的焊接；50GS以上的剩余磁場甚至造成石油鉆探、建井和采油施工中管件端頭不能精確對(duì) 接等。
根據(jù)美國石油學(xué)會(huì)API-5CT-2006 (石油用管規(guī)范)第8版和我國GB/T12606-2000 (鋼 管漏磁探傷方法)和YB/T4083-2000 (鋼管自動(dòng)渦流探傷系統(tǒng)綜合性能測試方法)規(guī)定，鐵 磁性鋼管經(jīng)過電磁探傷后須消磁至30GS以下。
根據(jù)對(duì)管件磁化場的研究，在這些管件上可能形成軸向直流剩余磁場，也可能形成強(qiáng)弱、 方向和節(jié)距都是變化的軸向交變剩余磁場?，F(xiàn)有的常規(guī)消磁方法的原理是使帶有剩磁的管 件穿過通交流電的密繞線圈形成的交流磁場作用，由于圖lb所示的受到密繞線圈的強(qiáng)度逐 漸衰減到零的交流磁場的作用，管件材料的剩磁減小甚至消失。
圖la表示的現(xiàn)有的單密繞線圈構(gòu)成的常規(guī)管件消磁方法是當(dāng)帶有剩磁3的管件1從 左向右通過通電的消磁器2的左半側(cè)時(shí)，管件1受到圖lb所示的逐漸增強(qiáng)的交流磁化場4 的磁化，被磁化直至最大值；管件1從右半側(cè)離開線圈2時(shí)，受到衰減的交流磁化場4作用， 實(shí)現(xiàn)消磁。
圖2所表示的常規(guī)管件消磁原理是，管件在消磁線圈中點(diǎn)受到最大的交變磁場4作用， 磁滯回線5包圍了管件上的剩磁Br2，管件從消磁線圈的右側(cè)退出時(shí)，磁滯回線逐漸縮減到 磁滯回線的原點(diǎn)，管件剩磁被消除。
但圖la所示的現(xiàn)有常規(guī)消磁線圈與圖2所示的消磁方法存在如下缺點(diǎn) 1、管件軸向的剩余磁場，在管件兩端表現(xiàn)有異性的最大值Brl。受消磁線圈的阻抗和 功率的制約，通交流電的消磁線圈形成的消磁強(qiáng)度的最大值常小于管件兩端剩余磁場Brl， 就是消磁線圈的磁滯回線不能包圍管件上的剩磁Brl，所以常規(guī)交流消磁線圈常常不能對(duì)管 件的軸向直流剩余磁場實(shí)現(xiàn)可靠地消磁。2、若管件上的剩磁場是交變剩余磁場，則可能由于交流消磁線圈的消磁強(qiáng)度的最大值 小于Brl，消磁線圈不能實(shí)現(xiàn)對(duì)管件的徹底消磁；也可能由于消磁磁場瞬間方向與管件在該
點(diǎn)剩磁方向一致時(shí)，剩磁場有加強(qiáng)的現(xiàn)象。說明常規(guī)消磁線圈也很難對(duì)管件的交變剩磁進(jìn)行 可靠地消磁。
已有的"AKMT型全自動(dòng)化漏磁探傷機(jī)"所附帶的消磁方法，采用常規(guī)的逐漸衰減的交 變磁場進(jìn)行消磁，剩余磁場達(dá)到80-300GS;已有的"ET-552渦流探傷儀"附帶的消磁方法， 采用常規(guī)的逐漸衰減的交變磁場進(jìn)行消磁，最小剩余磁場為80GS以上；美國TUBSCOPE公司 生產(chǎn)鋼管探傷設(shè)備附帶的消磁方法，也是采用常規(guī)的逐漸衰減的交變磁場進(jìn)行消磁，最小為 剩余磁場也在50GS以上，都遠(yuǎn)高于鐵磁性鋼管的消磁標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種大規(guī)格鐵磁性管件的消磁方 法及磁敏傳感器，以可靠地消除各種口徑的鐵磁質(zhì)工業(yè)管件的剩余磁場，包括軸向直流剩余 磁場和交變的剩余磁場，解除這些工業(yè)管件在后續(xù)加工和安裝使用中遇到的剩磁困擾，保證 相關(guān)系統(tǒng)的安全。
本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案
本發(fā)明大規(guī)格鐵磁性管件復(fù)合消磁方法的特點(diǎn)是
對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向直流磁場的作用而在管件端頭形成的500GS以上的剩
余磁場，消磁方法是
首先檢測管件軸向剩磁場的方向和強(qiáng)度，采用與剩余磁場反方向、強(qiáng)度與檢測的剩磁場
一致的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，使管件端頭對(duì)外呈現(xiàn)100GS以下的剩磁；再采用強(qiáng)度 逐漸衰減到零的交變磁場對(duì)管件進(jìn)行消磁，使管件的剩余磁場低于10GS;
對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向交變磁化場的作用而在管體軸向形成方向、節(jié)距和強(qiáng)度
都變化的交變剩磁場，消磁方法是
首先檢測管件軸向交變剩磁場的方向、節(jié)距和強(qiáng)度，對(duì)于每一節(jié)距內(nèi)的一段管件采用與 剩余磁場反方向、強(qiáng)度與檢測的剩磁場一致的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，使管件端頭對(duì) 外呈現(xiàn)100GS以下的剩磁；再采用強(qiáng)度逐漸衰減到零的交變磁場對(duì)管件進(jìn)行消磁，使管件的 剩余磁場低于IOGS。
本發(fā)明磁敏傳感器的特點(diǎn)是在環(huán)狀端板上設(shè)置用于固定各磁敏探頭的探頭支架，所述探 頭支架以被測管件的軸線為中心線呈錐形分布，探頭支架的前端固聯(lián)磁敏探頭，探頭支架的 尾端鉸接在所述環(huán)狀端板上，所述探頭支架的尾端與環(huán)狀端板的鉸接處設(shè)置為可以使磁敏探頭以徑向上的彈性壓力抵靠在被測管件外側(cè)壁上的彈性鉸鏈。
本發(fā)明各磁敏探頭具有與被測管件相同弧度的瓦片狀內(nèi)表面。
本發(fā)明首先檢測待消磁管件上剩磁場的方向、節(jié)距和強(qiáng)度的數(shù)據(jù)，當(dāng)檢測的管件帶有軸 向直流剩余磁場，先采用與剩余磁場反方向的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，再采用通交流 電的密繞線圈對(duì)管件進(jìn)行消磁，使管件的剩余磁場低于10GS;當(dāng)檢測的管件帶有軸向交變 剩余磁場，先采用與每一節(jié)距內(nèi)的一段管件施加反方向磁場，使所在的區(qū)段對(duì)外呈現(xiàn)的剩磁 小于100GS以下的剩磁；再采用通交流電的密繞線圈對(duì)管件進(jìn)行消磁，使管件的剩余磁場低 于IOGS。
與己有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在-
1、 本發(fā)明采用的復(fù)合消磁法有效地克服了常規(guī)衰減交流消磁方法中磁滯回線有時(shí)不能 覆蓋管件剩磁的問題。
2、 本發(fā)明先檢測管件上的剩余磁場，再根據(jù)檢測的管件的剩余磁場方向、節(jié)距和強(qiáng)度 進(jìn)行有針對(duì)地消磁。
克服常規(guī)消磁方法中不明確被消磁管件的剩余磁場方向、節(jié)距和強(qiáng)度，盲目性地只采用 衰減交流消磁法可能造成磁滯回線有時(shí)不能覆蓋管件剩磁的問題或者瞬間消磁磁場方向與 管件該點(diǎn)剩磁方向一致而使剩磁場加強(qiáng)的問題。
3、 本發(fā)明設(shè)置磁敏傳感器陣列、可以通過設(shè)置剩余磁場信號(hào)處理器、控制器和消磁器 構(gòu)成的消磁系統(tǒng)。傳感器陣列沿軸向連續(xù)逐段檢測管件的剩磁方向、節(jié)距和強(qiáng)度，經(jīng)信號(hào)處 理器處理后由控制器產(chǎn)生與管件中對(duì)應(yīng)區(qū)段剩磁場方向相反、節(jié)距對(duì)應(yīng)、磁場強(qiáng)度B大于初 始剩磁強(qiáng)度Br的消磁電流給消磁器，以智能控制的方法高速徹底地消除管件的剩余磁場。
4、 實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明裝置的消磁速度為10 120m/min，消磁前磁場強(qiáng)度為300 2000GS; 消磁后剩磁強(qiáng)度為0 10 GS;
5、 本發(fā)明可用于直徑為10 1000mm的大規(guī)格鐵磁性管件進(jìn)行徹底消磁，廣泛適用于石 油用管、鉆機(jī)中的鉆具、油氣輸送管、發(fā)電廠和化工廠管道以及鋼管軋制生產(chǎn)線上對(duì)鐵磁性 管件進(jìn)行徹底消磁。


圖la為已有技術(shù)中以通交流電單密繞線圈構(gòu)成的消磁裝置。 圖lb為已有技術(shù)中通交流電密繞線圈的磁場示意圖。 圖2為已有技術(shù)中磁滯回線縮減的消磁原理圖。 圖3為本發(fā)明磁敏傳感器陣列示意圖。圖4為本發(fā)明大規(guī)格管件高速消磁裝置的組成方框圖。圖5為本發(fā)明對(duì)管件施加反向磁場抵消部分剩余磁場示意圖。圖中標(biāo)號(hào)i管件、2反向消磁器、3剩余磁場、4交流磁化場、5磁滯回線、6磁敏探 頭、7探頭支架、8彈性鉸鏈、9環(huán)狀端板、IO磁敏傳感器陣列、ll密繞線圈、12剩余磁場 信號(hào)、13信號(hào)處理器、14控制器、15反方向磁場、16剩余磁場信號(hào)波形。以下通過具體實(shí)施方式
，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施方式
對(duì)于圖la所示的大規(guī)格鐵磁性管件1因受軸向直流磁場的作用，在管件體內(nèi)形成剩余 磁場3，尤其在兩端頭形成異性的500GS以上的剩余磁場，通過圖4所示的大規(guī)格管件消磁 方法時(shí)，首先由磁敏傳感器陣列IO檢測管件軸向剩磁場的方向、節(jié)距和強(qiáng)度等剩余磁場信 號(hào)12，由于管件1只帶有軸向直流剩余磁場，通過信號(hào)處理器13驅(qū)動(dòng)控制器14饋送到反 向消磁器2形成與剩磁場反向的消磁場，抵消大部分剩余磁場，使管件端頭對(duì)外呈現(xiàn)100GS 以下的剩磁；最后采用通交流電的密繞線圈ll對(duì)管件l進(jìn)行消磁，使管件的剩余磁場低于 IOGS。圖2所示縮減磁滯回線5的消磁原理圖能進(jìn)一步說明，消磁器2對(duì)管件1施加與剩磁場 反向的消磁場，實(shí)際是將剩余磁場Brl抵消變成Br2剩余磁場，使它落在隨后的交流消磁磁 滯回線覆蓋的面積內(nèi)。對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向交變磁化場的作用，在管體軸向形成方向、節(jié)距和強(qiáng)度 都變化的交變剩磁場，通過圖4所示的大規(guī)格管件消磁裝置時(shí)，首先檢測管件l的軸向交變 剩磁場的方向、節(jié)距(管件上剩余磁場的方向發(fā)生改變的一段距離稱為節(jié)距)和強(qiáng)度，對(duì)于 每一節(jié)距內(nèi)的一段管件施加方向相反、強(qiáng)度與檢測的剩磁場一致的磁場，使所在的區(qū)段對(duì)外 呈現(xiàn)的剩磁小于100GS以下的剩磁；再采用通交流電的密繞線圈11對(duì)管件1進(jìn)行消磁，使 管件1的剩余磁場低于IOGS。圖5所示對(duì)管件1施加反向磁場抵消部分剩余磁場的消磁原理圖能進(jìn)一步說明，檢測管 件1的剩余磁場3被磁敏傳感器陣列形成剩余磁場形成的剩余磁場信號(hào)波形16，剩余磁場 信號(hào)波形16的極性代表剩余磁場的軸向方向，改變剩余磁場極性對(duì)應(yīng)的管件1之間的一段 距離就是磁場節(jié)距。自動(dòng)先采用與每一節(jié)距內(nèi)的一段管件施加反方向磁場15，使所在的區(qū) 段對(duì)外呈現(xiàn)的剩磁小于100GS以下的剩磁，實(shí)際也是將剩余磁場抵消，使它落在隨后的交流 消磁磁滯回線覆蓋的面積內(nèi)。具體實(shí)施中，設(shè)置圖3所示的磁敏傳感器，是在環(huán)狀端板9上設(shè)置用于固定各磁敏探頭向上的彈性壓力抵靠在被測管件1外側(cè)壁上的彈性鉸鏈8，各 磁敏探，6具有與被測管件相同弧度的瓦片狀內(nèi)表面，以便磁敏傳感器能可靠地檢測到管件 各段實(shí)際剩余磁場的強(qiáng)度、方向和節(jié)距。
權(quán)利要求
1、大規(guī)格鐵磁性管件復(fù)合消磁方法，其特征是對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向直流磁場的作用而在管件端頭形成的500GS以上的剩余磁場，消磁方法是首先檢測管件軸向剩磁場的方向和強(qiáng)度，采用與剩余磁場反方向、強(qiáng)度與檢測的剩磁場一致的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，使管件端頭對(duì)外呈現(xiàn)100GS以下的剩磁；再采用強(qiáng)度逐漸衰減到零的交變磁場對(duì)管件進(jìn)行消磁，使管件的剩余磁場低于10GS；對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向交變磁化場的作用而在管體軸向形成方向、節(jié)距和強(qiáng)度都變化的交變剩磁場，消磁方法是首先檢測管件軸向交變剩磁場的方向、節(jié)距和強(qiáng)度，對(duì)于每一節(jié)距內(nèi)的一段管件采用與剩余磁場反方向、強(qiáng)度與檢測的剩磁場一致的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，使管件端頭對(duì)外呈現(xiàn)100GS以下的剩磁；再采用強(qiáng)度逐漸衰減到零的交變磁場對(duì)管件進(jìn)行消磁，使管件的剩余磁場低于10GS。
2、 一種應(yīng)用在權(quán)利要求1所述方法中的磁敏傳感器，其特征是在環(huán)狀端板(9)上設(shè)置 用于固定各磁敏探頭(6)的探頭支架(7)，所述探頭支架以被測管件(1)的軸線為中心線 呈錐形分布，探頭支架的前端固聯(lián)磁敏探頭(6)，探頭支架的尾端鉸接在所述環(huán)狀端板(9) 上，所述探頭支架的尾端與環(huán)狀端板的鉸接處設(shè)置為可以使磁敏探頭以徑向上的彈性壓力抵 靠在被測管件(1)外側(cè)壁上的彈性鉸鏈(8)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁敏傳感器，其特征是所述各磁敏探頭具有與被測管件相同 弧度的瓦片狀內(nèi)表面。
全文摘要
大規(guī)格鐵磁性管件的消磁方法及磁敏傳感器，其特征是對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向直流磁場的作用而在管件端頭形成的剩余磁場，采用與剩余磁場反方向、強(qiáng)度與檢測的剩磁場一致的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，再采用強(qiáng)度逐漸衰減到零的交變磁場對(duì)管件進(jìn)行消磁；對(duì)于大規(guī)格鐵磁性管件因受軸向交變磁化場的作用而在管體軸向形成方向、節(jié)距和強(qiáng)度都變化的交變剩磁場，對(duì)于每一節(jié)距內(nèi)的一段管件采用與剩余磁場反方向、強(qiáng)度與檢測的剩磁場一致的直流磁場對(duì)所述管件進(jìn)行消磁，再采用強(qiáng)度逐漸衰減到零的交變磁場對(duì)管件進(jìn)行消磁。本發(fā)明采用復(fù)合消磁法克服了常規(guī)衰減交流消磁方法中磁滯回線有時(shí)不能覆蓋管件剩磁的問題。
文檔編號(hào)H01F13/00GK101651006SQ20091014440
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日
發(fā)明者箭 何 申請(qǐng)人:合肥中大檢測技術(shù)有限公司