基于多频交流场指纹法的金属管道腐蚀监测研究

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 alternative current field signature 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,MACFSM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。