1.一种管道焊缝处自漏磁场磁感应强度的计算方法,其特征在于,该管道焊缝处自漏磁场磁感应强度的计算方法主要包括以下步骤:步骤一,管道及焊缝基础资料收集,包括管道的材质、管道的磁化特性方程、管道的走向、管道的外径D、管道的壁厚δ、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L、管道的约束形式、焊接材料的材质,焊缝的焊接方法,焊缝的缺陷状况;
步骤二,焊缝处管道分区,根据现管道的实际情况,将含焊缝管道进行分区,焊缝及管道被分为3个区域分别计算,Ⅰ区为管道本体区,Ⅱ区为管道本体过渡区,Ⅲ区为焊缝区;
步骤三,对管道本体区自漏磁场进行计算,基于步骤一和步骤二的结果,将管道的磁化特性方程、管道的走向、管道的外径D、管道的壁厚δ、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L参数代入到管道本体区自漏磁场模型中,得到管道本体区的自漏磁场磁感应强度三分量,如式(1)-式(3)所示:式中:MⅠx——管道本体区上微元体在x轴方向的磁化强度,A/m;
MⅠy——管道本体区上微元体在y轴方向的磁化强度,A/m;
MⅠz——管道本体区上微元体在z轴方向的磁化强度,A/m;
BⅠx——管道本体区自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;
BⅠy——管道本体区自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;
BⅠz——管道本体区自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;
μ0——真空磁导率,取4π×10-7;
P(xp,yp,zp)——任意一点P处三维的坐标,m;
l——微元体在y轴方向的坐标,m;
r1——管道本体区上任意一点到P点的距离,m;
γ——焊缝坡口角,°;
D——管道的外径,m;
δ——管道的壁厚,m;
L——管道的长度的一半,m;
σs——管道的屈服强度,MPa;
——管道上任意一点与管道截面中心之间连线与x轴的夹角;
步骤四,对管道本体过渡区自漏磁场进行计算,将管道本体过渡区的磁特性方程、几何形状参数、管道的外径D、管道的壁厚δ、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L参数,带入管道本体过渡区自漏磁场模型中,即可对管道本体过渡区的自漏磁场磁感应强度进行计算,得到焊缝处管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度三分量,如式(4)-式(6)所示:式中:
MⅡx——管道本体过渡区上微元体在x轴方向的磁化强度,A/m;
MⅡy——管道本体过渡区上微元体在y轴方向的磁化强度,A/m;
MⅡz——管道本体过渡区上微元体在z轴方向的磁化强度,A/m;
BⅡx——管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;
BⅡy——管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;
BⅡz——管道本体过渡区自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;
r2——管道本体过渡区上任意一点到P点的距离,m;
步骤五,对焊缝区自漏磁场进行计算,将焊缝的磁特性方程、余高、坡口角,管道的外径D、管道的运行压力p、管道的埋深h、管道的长度2L参数,带入焊缝区自漏磁场的计算模型,即可对焊缝区产生的自漏磁场进行计算,得到焊缝区自漏磁场磁感应强度三分量的表达式,如式(7)-式(10)所示:式中:
MⅢx——焊缝区上微元体在x轴方向的磁化强度,A/m;
MⅢy——焊缝区上微元体在y轴方向的磁化强度,A/m;
MⅢz——焊缝区上微元体在z轴方向的磁化强度,A/m;
BⅢx——焊缝区自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;
BⅢy——焊缝区自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;
BⅢz——焊缝区自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;
S3——焊缝区的横截面面积,m2;
r3——焊缝区上任意一点到P点的距离,m;
e——焊缝高度,m;
步骤六,对管道焊缝处的自漏磁场进行计算,将步骤三、步骤四和步骤五所得到的结果进行矢量叠加,即可得到管道焊缝处自漏磁场磁感应强度三分量的表达式,如式(11)-式(13)所示:Bwx=BⅠx+BⅡx+BⅢx (11)Bwy=BⅠy+BⅡy+BⅢy (12)Bwz=BⅠz+BⅡz+BⅢz (13)Bw=Bwx+Bwy+Bwz (14)式中:
Bwx——管道焊缝处自漏磁场磁感应强度在x轴方向的分量,A/m;
Bwy——管道焊缝处自漏磁场磁感应强度在y轴方向的分量,A/m;
Bwz——管道焊缝处自漏磁场磁感应强度在z轴方向的分量,A/m;
Bw——管道焊缝处自漏磁场磁感应强全量,A/m。