【正文】 3 年 , 英國天然氣公司采用漏磁 法對其所管轄的一條直徑為 600 mm 的天然氣管道的管壁腐蝕減薄狀況進行了在役檢測 , 首次引入了定量分析方法。具體用連接滾輪和彈簧，利用它們的伸縮性來保證儀器的順利移動，從而保證順利檢測。該方法具有探頭結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)自動化、無污染、檢測靈敏度高、不需要耦合劑、檢測時一般不需要對表面進行清洗處理、可以實現(xiàn)缺陷的初步量化等特點。 但是， 通常所用的無損檢測方法 ,如超聲法、渦流法、磁粉法、滲透法、電磁法和射線法只能發(fā)現(xiàn)鉆具中已有的損傷和缺陷 ,對已多次下井使用但未產(chǎn)生損傷的鉆具無法預(yù)測而且 工人勞動強 度大， 檢測速度慢，可靠性差，制約了鉆井速度，而且一些大型油田鉆井工作量大，鉆桿使用及檢測量大，傳統(tǒng)的檢測方法在一定程度 上影響了油田經(jīng)濟效益的提高。目錄 長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 名 稱 鉆桿漏磁檢測機械部分設(shè)計 題 目 類 別 畢業(yè)論文 學(xué) 院（系） 機械系 專 業(yè) 班 級 機械 0701 開題報告日期 20xx 年 10 月 30 日 一、題目來源及題目類別 題目名稱 : 鉆桿漏磁檢測機械部分設(shè)計 題目來源 : 生產(chǎn)實際 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 1 頁 ( 共 28 頁 ) 題目類別 : 畢業(yè)論文 二、研究目的和意義 石油鉆具在鉆井作業(yè)中 ,要承受拉、扭、壓 彎等多種載荷作用 ,同時受到泥漿的沖刷和腐蝕 ,服役條件十分苛刻。這里介紹一種有效的檢測方法 — 漏磁檢測。在工業(yè)上實用探傷設(shè)備的開發(fā)制造還剛剛起步 , 而隨著質(zhì)量控制技術(shù)的發(fā)展與進步我國對于漏磁探傷設(shè)備的市場需求將越來越大。 三 、閱讀的主要參考文獻及資料名稱 [1] C. Edwards and S. B. Palaer The p rod magization method of magic particle inspect ion 25 p 305 British NDT 1983 [2] D. L. Atherton, Finite element calculations and puter measurements of magic flux leakage patterns for pits. 30 (2) p 159 British Journal of NDT 1988 [3] D. L. Atherton, Magic inspect ion is key to ensuring safe pipelines, 87 (8) Oil and Gas Journals [4] C. Edwards and S. B. Palaer, The p rod magization method of magic particle inspect ion, 25, p 305 British NDT 1983 [5] 沈功田 中國無損檢測進展 NDT 無損檢測 中國 世界 20xx (2) [6] 劉志平 康宜華 武新軍等 儲罐底板漏磁檢測傳感器設(shè)計 無損檢測 20xx 26 (12) : 612～ 第 2 頁 ( 共 28 頁 ) 615 [7] 李路明 黃松齡 李振星等 鑄鐵件的漏磁檢測方法 清華大學(xué)學(xué)報 20xx 42 (4) : 474～ 476 [8] 黃松齡 管道磁化的有限元優(yōu)化設(shè)計 清華大學(xué)學(xué)報 20xx 40 (2) : 67～ 69 [9] 李路明 黃松齡 施克仁 漏磁檢測的交直流磁化問題 清華大學(xué)學(xué)報 20xx 42 (2) :154～156 四 、國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢與研究的主攻方向 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 , 尤其是計算機技術(shù)的發(fā)展 , 儀器的體積越來越小、處理速度越來越快、功能越來越強大。對于缺陷漏磁場的計算始于 1966 年 , Shcherbin 和 Zatsepin 兩人采用磁偶極子模型計算表面開口的無限長裂紋。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國從 90 年代初對漏磁檢測技術(shù)進行了研究 , 其總體技術(shù)水平落后于歐美等發(fā)達國家。 清華大學(xué)的李路明、黃松齡等研究了管道的漏磁探傷 , 鐵鑄件的漏磁探傷方法 [7], 采用有限元分析法研究永磁體幾何參數(shù)對管道磁化效果的影響 [8] , 分析漏磁探傷中各種量之間的數(shù)值關(guān)系 , 如表面裂紋寬度對漏磁場 Y 分量影響的問題 。 五、主要研究內(nèi)容需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 主要研究內(nèi)容 漏磁檢測調(diào)節(jié)部分的設(shè)計 : 針對變徑鉆桿直徑不同的特點 ,設(shè)計了移動檢測探頭儀 ,其結(jié)構(gòu)如圖 3 所示 .它由檢測探頭靴組件和探頭儀腔體組成。檢測探頭由驅(qū)動裝置驅(qū)動沿著被測鉆桿軸向移動對其進行全面掃查檢測，驅(qū)動支撐滾輪內(nèi)置式懸掛安裝 ,這樣使得探頭儀沿被測鉆桿軸向跨度小 ,從而使得移動檢測探頭儀能夠到達被測鉆桿端部極限位 ,減小了檢測盲區(qū)。如圖 4所示 ,探頭芯由 2個關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸通過連接桿連接在裝有浮動彈簧的浮動臂上 ,可以產(chǎn)生 2個轉(zhuǎn)動 ,一個移動自由度浮動 ,中間通過另一矯正彈簧來對其姿態(tài)進行對中復(fù)位 ,以實現(xiàn)在具有 3個自由度的同時還能進行姿態(tài)矯正。 七、工作的主要進度與 時間安排 （工作量計算 817 周，共 10 周） NO. 主要工作 周次安排 具體時間 備注 1 選題及準備 第 6 周 集中選題 2 外文翻譯 第 89 周 3 開題報告 資料檢索，調(diào)研 第 10 周 4 畢業(yè)設(shè)計 第 1117 周 第 13 周 期中檢查 5 論文審查 評閱，答辯 下學(xué)期 20xx 年 6 月 上、中旬 資料裝訂 第 6 頁 ( 共 28 頁 ) 指導(dǎo)教師審查意見 評閱教師評語 答辯會議記錄 畢業(yè)設(shè)計正文主體 第 7 頁 ( 共 28 頁 ) 鉆桿漏磁檢測機械部分設(shè)計 摘要 學(xué) 生所在系部 ： 機械系 指導(dǎo)老師所在單位 ： 長江大學(xué) 學(xué)生 ： 陳明亮 指導(dǎo)老師 ： 楊雄 [摘 要 ]： 常見的井下鉆具事故多是由于疏于檢測致使有嚴重缺陷的鉆具下井造成的。隨著鉆井技術(shù)的不斷發(fā)展，為提高機械鉆速，井下動力鉆具的使用增多，鉆柱轉(zhuǎn)速提高，對鉆桿 質(zhì)量的要求也越來越高。正常鉆進時，石油鉆桿在井下要承受拉伸、壓縮、扭曲和泥漿酸化等復(fù)雜交變應(yīng)力，工作條件極為惡劣，隨著工作頻率的增大，使用時間過長，將形成疲勞裂紋，嚴重腐蝕坑等，因此，石油鉆桿能否正常、安全地工作，是油田鉆井工程能否正常進行的關(guān)鍵之一，在鉆井工程生產(chǎn)中具有至關(guān)重要的地位。 。 鉆桿的磁化問題 這里在每個探頭上設(shè)計了兩個永磁體對稱分布在檢測探頭的傳感器的兩邊，相距140mm。利用彈簧的伸縮性來保證儀器的順利移動，從而保證檢測順利進行。 應(yīng)達到的技術(shù)要求 實現(xiàn)鉆桿的有效磁化 鉆桿（鐵磁性材料）在外加磁場的作用下被磁化，當有缺陷時，由于材料中缺陷的磁導(dǎo)率比鐵磁性材料本身小，致使磁 力線發(fā)生彎曲，并具有一部分磁力線泄漏出材料表面，通過檢測該泄漏磁場，就能有效地檢測出缺陷的存在，從而檢測分析石油鉆桿的疲勞損壞情況。國內(nèi)研究漏磁檢測技術(shù)的高校主要有清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、上海交通大學(xué)、沈陽工業(yè)大學(xué)等。 國外發(fā)展現(xiàn)狀 國外對漏磁檢測技術(shù)的研究很早 , Zuschlug[1] 于 1933 年首先提出應(yīng)用磁敏傳感器測量漏磁場的思想 , 但直至 1947 年 Hastings 設(shè)計了第一套漏磁檢測系統(tǒng) , 漏磁檢測才開始受到普遍的承認。1975 年 , Hwang 和 Lord 采用有限元方法對漏磁場進行分析 , 首次把材料內(nèi)部場強和磁導(dǎo)率與漏磁場幅值聯(lián)系起來。鉆桿檢測前要先進行磁化，每個檢測探頭兩端分別設(shè)計安裝有一個永磁體，利用永磁體對鉆桿進行磁化。 這種結(jié)構(gòu)的工作原理是：檢測探頭的連接部分采用四連桿機構(gòu)，當檢測鉆桿的桿體部分時，四連桿處于矩形狀態(tài)，如下圖上面部分所示，當檢測鉆桿的加厚端時，由于鉆桿直徑加大，需要大的檢測空間，在四連桿連接鉸鏈的作用下四連桿發(fā)生相應(yīng)的變形，隨即變成如圖 下面部分所示的平行四邊形結(jié)構(gòu)，檢測探頭隨之向外移動，檢測探頭距鉆桿中心線的距離由 a 增大到 b，實現(xiàn)了對鉆桿大徑區(qū)的有效檢測。但方案二中彈簧布置在軸向，探頭在變徑區(qū)移動時促使四連桿發(fā)生形變，彈簧連接部位雖然 會隨連桿轉(zhuǎn)動而改變方向，但由于彈簧軸向與垂直方向會存在一定的夾角，容易造成彈簧的扭彎變形，影響探頭回彈準確性和及時性并且影響彈簧的使用壽命。下面壓板由螺釘連接，實現(xiàn)探頭結(jié)構(gòu)的完整性和密封性，為防止傳感器與油污或是泥 漿接觸發(fā)生短路，傳感器用密封膠封死在殼體內(nèi)。當檢測探頭過渡到鉆桿加厚區(qū)時，浮動彈簧被壓縮，帶動探頭下移，實現(xiàn)對鉆桿大徑的順利檢測。下面著重就針對這些問題