(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 20221042549 2.3 (22)申请日 2022.04.22 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114526995 A (43)申请公布日 2022.05.24 (73)专利权人 成都理工大 学 地址 610042 四川省成 都市二仙桥 东三路1 号 (72)发明人 罗旭　曹书峰　王丽红　董学成　 刘清友　邓星桥　李理　干卓凡　 罗晓龙　 (74)专利代理 机构 成都四慧知识产权代理事务 所(普通合伙) 51307 专利代理师 杨志廷 (51)Int.Cl. G01N 3/10(2006.01) G01N 3/12(2006.01) G01N 3/22(2006.01)G01N 3/02(2006.01) G01N 27/72(2006.01) (56)对比文件 CN 10489746 0 A,2015.09.09 CN 110618047 A,2019.12.27 CN 110823738 A,2020.02.21 CN 104483202 A,2015.04.01 US 2002023507 A1,20 02.02.28 US 6318147 B1,20 01.11.20 CN 114035132 A,202 2.02.11 CN 103123309 A,2013.0 5.29 张仁庆.弯曲载荷下钻具接 头试样的磁记 忆 信号特征. 《石油机 械》 .2013,第41卷(第2期), YafanZhao.The testi ng and evaluati on method for ma gnetizati on characteristics of strai n aged 20G ste el. 《Internati onal Journal of Pres sure Ves sels and Pipi ng》 .2016,第146卷 审查员 程丹 (54)发明名称 复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统 (57)摘要 本申请涉及于应力及磁场检测技术领域， 具 体而言， 涉及一种复合载荷作用下管道磁化模拟 检测系统， 包括磁场发生组件、 载荷加载组件和 检测组件； 磁场发生组件用于形成激励磁场； 载 荷加载组件用于夹持管状试件， 且被载荷加载组 件夹持的管状试件位于激励磁场内， 载荷加载组 件还用于向管状试件施加扭转载荷、 拉压载荷及 内压载荷中的一种或多种； 检测组件用于检测管 状试件在磁场和应力耦合作用下的应力、 应变和 管状试件表 面磁场参数。 该复合载荷作用下管道 磁化模拟检测系统能够模拟磁场， 并向管状试件 施加扭转载荷、 拉压载荷及内压载荷中的一种或 多种， 从而能够满足模拟复合载荷条件以及不同 磁场强度条件的磁场与应力耦合规律的检测要求。 权利要求书3页 说明书9页 附图6页 CN 114526995 B 2022.07.15 CN 114526995 B 1.一种复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 包括磁场发生组件、 载荷加载组件和检测组件； 所述磁场发生组件用于形成激励磁场； 所述载荷加载组件用于夹持管状试件， 且被所述载荷加载组件夹持的管状试件位于所述激 励磁场内， 所述载荷加载组件还用于 向所述管状试件施加扭转载荷、 拉压载荷及内压载荷 中的一种或多种； 所述检测组件用于检测所述管状试件在磁场和应力耦合作用下 的应力、 应变和管状试件表面磁场参数； 所述检测组件包括高斯计、 扭矩传感器、 拉压传感器、 激光位移传感器、 第一活动单元、 检测环、 第二活动单 元、 霍尔传感器及激光 位移传感器； 所述高斯计与固定台连接， 并用于检测所述管状试件周围的空间磁场强度； 所述扭矩传感器及所述拉压传感器设置于所述管状试件与所述载荷加载组件的连接 处， 并分别用于检测所述管状试件受到的扭转载荷 及拉压载荷； 所述第一活动单元及所述第 二活动单元与 所述固定板或底板连接， 所述检测环与 所述 第一活动单元及所述第二活动单元连接； 所述检测环套设于所述管状试件， 且所述检测环 的轴线与所述管状试件的轴线重合， 所述霍尔传感器与所述检测环连接； 所述第一活动单 元用于驱动所述检测环绕其轴线转动， 所述第二活动单元用于驱动所述检测环沿其轴线移 动； 所述激光位移传感器与所述固定板连接， 所述激光位移传感器用于检测所述管状试件 的位移。 2.根据权利要求1所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 所述磁场发生组件 包括直流激励电源、 底板、 限位 块以及两个线圈单 元； 两个所述线圈单元均包括线圈、 线圈盘以及支撑座， 所述支撑座与所述底板连接， 所述 线圈盘与所述支撑座连接， 所述线圈绕设于所述线圈盘； 两个所述线圈盘间隔设置， 且所述 限位块位于两个所述线圈盘之间， 并与两个所述线圈盘连接； 其中， 两个所述线圈均与所述直流激励电源电连接， 两个所述线圈单元用于在导电状 态下形成所述激励磁场。 3.根据权利要求2所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 所述载荷加载组件包括固定板、 夹持单元、 扭矩加载单元、 拉压加载单元以及内压加载 单元； 所述固定板通过多个支柱与所述底板连接， 所述固定板与所述底板平行且间隔； 所述 固定板开设有供 所述线圈单 元通过的容置 槽； 所述夹持单元与所述固定板连接， 且用于夹持所述管状试件； 所述扭矩加载单元与所 述固定板连接， 且用于 向所述管状试件施加扭转载荷； 所述拉压加载单元与所述固定板连 接， 且用于向所述管状试件施加拉压载荷； 所述内压加载单元与所述固定板连接， 且用于向 所述管状施加内压载荷。 4.根据权利要求3所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 所述夹持单元包括第一堵头及第二堵头， 所述第一堵头与所述固定板连接， 所述第二 堵头与所述固定板可滑动地连接； 所述管状试件的两端分别与所述第一堵头及所述第二堵 头连接。 5.根据权利要求 4所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114526995 B 2所述第一堵头及所述第 二堵头均与 所述管状试件螺纹连接； 所述第 一堵头及所述第 二 堵头均包括主体、 活动块、 活动轴 、 两个螺纹块以及两个连接件； 所述主体沿所述管状试件的轴 线方向开设有贯通的活动腔； 所述活动块与 所述活动腔 背离所述管状试件的一端螺纹连接； 两个所述螺纹块沿所述管状试件的轴线对称地与所述 活动腔可转动地连接， 且两个所述螺纹块位于所述活动腔靠近所述管状试件的一端， 两个 所述螺纹块的外周面均开设有用于与所述管状试件螺纹配合的外螺纹； 所述活动轴沿所述 管状试件的轴线方向延伸， 且所述活动轴靠近所述活动块的一端绕其轴线与所述活动块可 转动地连接； 两个所述连接件的一端均与所述活动轴靠近所述管状试件的一端可转动地连 接， 两个所述连接件的另一端分别与两个所述螺纹块的内周面可转动地连接； 所述活动块 用于在外力的作用相对于所述主体转动， 以驱动所述活动轴沿所述管状试件的轴线运动， 进而驱动两个所述连接件外展或 内收， 从而驱动两个所述螺纹块运动至第一位置或第二位 置； 当两个所述螺纹块运动至所述第一位置时， 两个所述螺纹块外展， 且均用于与所述管 状试件螺纹配合； 当两个所述螺纹块运动至所述第二位置时， 两个所述螺纹块内收， 且与所 述管状试件脱离 螺纹配合； 所述第一堵头及所述第二堵头均还包括设置于所述活动腔内的导向件以及位于所述 主体靠近所述管状试件的一端的密封件； 所述导向件用于引导所述活动轴沿所述管状试件 的轴线方向运动， 所述密封件用于 封堵所述管状试件的端部 。 6.根据权利要求 4所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 所述扭矩加载 单元包括第一电机、 蜗杆、 涡轮及两个限位销； 所述第一电机与所述固定板连接， 所述蜗杆与所述第一电机的输出端传动连接， 所述 蜗杆与所述涡轮啮合； 所述第一堵头为方体； 所述涡轮与所述第一堵头连接， 且 所述涡轮开 设有与所述第一堵头配合的方孔； 两个所述限位销均与所述第一堵头连接， 且两个所述限 位销沿所述管状试件的轴线位于所述涡轮的两侧， 以限制所述涡轮相对于所述第一堵头的 滑动； 其中， 所述第 一电机用于驱动所述蜗杆转动， 以带动所述涡轮转动， 进而驱动所述管状 试件绕其轴线扭转。 7.根据权利要求 4所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 所述拉压加载 单元包括液压缸、 滑块及导向台； 所述液压缸与所述固定台连接； 所述导向台与所述固定台或所述底板连接， 且所述导 向台沿所述管状试件的轴线方向开设有导向槽， 所述滑块可滑动地与所述导向槽配合； 沿 所述管状试件的轴线方向， 所述滑块的两端分别与所述液压缸的活动端及所述第二堵头连 接； 其中， 所述液压缸用于驱动所述滑块沿所述管状试件的轴线方向运动， 以带动所述第 二堵头运动， 进 而拉压所述管状试件。 8.根据权利要求 4所述的复合载荷作用下 管道磁化模拟检测系统， 其特 征在于： 所述内压加载单元包括高压空气压缩泵及导气管， 所述高压空气压缩泵与 所述固定 台 或所述底板连接， 所述导气管的两端分别与所述高压空气 压缩泵的出气端及所述管状试件 导通；权　利　要　求　书 2/3