長(cháng)輸管道在建設施工和運行管理過(guò)程中，受管材制造缺陷、腐蝕缺陷及內外部載荷等因素影響，可能產(chǎn)生裂紋，導致管道出現脆斷、疲勞破壞和腐蝕破壞等失效現象，嚴重影響管道的使用性能和可靠性能。平衡電磁檢測技術(shù)是一種基于交流激勵的檢測手段，在被檢管道表面同時(shí)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)與渦流場(chǎng)，通過(guò)檢測管道表面電磁的變化實(shí)現裂紋缺陷的檢測。

該技術(shù)利用空間對稱(chēng)結構的傳感器進(jìn)行檢測，激勵線(xiàn)圈與檢測線(xiàn)圈采用彼此正交的排布方式。激勵線(xiàn)圈在交流激勵下產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，U形鐵氧體將磁場(chǎng)導至被檢管道表面，在被檢管道表面形成平衡電磁場(chǎng)，檢測結構如下圖所示。

傳感器置于管道表面，交變電流激勵會(huì )在管道表面形成變化的磁場(chǎng)，進(jìn)而形成渦流場(chǎng)。當管道表面無(wú)缺陷時(shí)，與激勵線(xiàn)圈垂直的方向上產(chǎn)生的磁通量不會(huì )穿過(guò)檢測線(xiàn)圈，整體保持電磁平衡狀態(tài)，傳感器中不產(chǎn)生信號；當存在周向裂紋缺陷時(shí)，通以交變電流的激勵線(xiàn)圈在管道表面產(chǎn)生的磁通被周向裂紋缺陷阻礙流動(dòng)，從而擾亂管道表面的空間磁通量，使得一部分磁通穿過(guò)檢測線(xiàn)圈，在檢測線(xiàn)圈中產(chǎn)生電信號；當存在軸向裂紋缺陷時(shí)，管道表面感應出的渦流與裂紋缺陷正交，軸向裂紋缺陷阻礙渦流流動(dòng)從而干擾空間磁場(chǎng)，使得檢測線(xiàn)圈中產(chǎn)生電信號。

由于傳統的交流漏磁檢測與單一的交變電磁檢測均存在一定檢測盲區。平衡電磁技術(shù)利用單一結構可以在管道表面同時(shí)形成交變磁場(chǎng)與渦流場(chǎng)，當管道表面存在缺陷時(shí)，管道表面的磁感應強度與管道表面的感應電流密度空間垂直的關(guān)系使得對交流漏磁與交變電磁檢測范圍互相補充，管道表面任意角度裂紋均能有漏磁通或者電流畸變情況發(fā)生。

交流激勵下，裂紋與檢測方向夾角成 0°～90°時(shí)，檢測信號以 30°為界限依次經(jīng)歷單一感應電流畸變作用、漏磁通與感應電流畸變共同作用、單一漏磁通作用3個(gè)階段，檢測電壓信號特征在管道裂紋與檢測方向夾角成 30°時(shí)為雙峰雙谷，且檢測電壓峰峰值最小，在 0°～30°時(shí)為先谷后峰，峰峰值單調減小，在30°～90°時(shí)為先峰后谷，峰峰值單調增加。管道裂紋與檢測方向夾角成 0°～30°時(shí)，峰谷間距由傳感器通過(guò)裂紋的相對長(cháng)度度量，裂紋與檢測方向夾角成 30°～90°時(shí)，峰谷間距由傳感器通過(guò)裂紋的相對寬度度量，峰谷間距整體呈單調遞減趨勢；結合檢測電壓信號的峰谷先后順序、峰峰值與峰谷間距可實(shí)現對裂紋角度的定量化分析。

作者簡(jiǎn)介：田野，畢業(yè)于華中科技大學(xué)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，西部管道公司科技信息服務(wù)中心完整性所副所長(cháng)，高級工程師，主要從事管道內檢測及完整性研究工作。聯(lián)系方式：17799288776， tianye04@pipechina.com.cn。