预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)自运用到大中型输水工程中以来,管中预应力钢丝断裂一直威胁着管道的安全平稳运行,为了能够提前对管道中断丝的数量和位置进行测量,本文基于远场涡流原理和漏磁检测原理,通过有限元方法对管道中的断丝检测进行研究,得出如下结论:运用远场涡流原理对管道进行检测时,完好管道下,L型PCCP螺旋线模型与圆环模型钢丝中感应电流分布相似,两个模型等效。管道中有断丝的情况下,L型PCCP圆环模型断口间距与螺旋线模型中钢丝与钢筒脱开的环向距离一致时,由于在断口处和脱开处电阻较大无法形成感应电流,而钢丝与钢筒接触形成闭合回路可形成感应电流,所以圆环模型与螺旋线模型在断丝管道下检测效果相同。对于E型PCCP,由于阴极保护钢带的作用,完好管道下,螺旋线+两条钢带模型、圆环加两条钢带模型和无钢带圆环模型钢丝中感应电流分布相似,圆环加两条钢带模型和无钢带圆环模型与螺旋线+两条钢带模型等效。有断丝的管道,半圈钢丝与钢筒和钢带形成闭合回路,断口存在只会影响半圈钢丝的感应电流,而无钢带圆环模型由于断口存在会影响一圈钢丝的感应电流,所以螺旋线+两条钢带模型和圆环加两条钢带模型完全等效,无钢带圆环与螺旋线加两条钢带模型只在在断丝处检测时等效。为能进一步了解钢带对等效模型的影响,对E型PCCP设置一条阴极保护钢带进行研究,由于螺旋线加一条钢带模型中单根螺旋形钢丝和钢带在磁场中可以形成感应电流,感应电流形成方式与无钢带圆环相似,所以无钢带圆环模型与螺旋线加一条钢带模型等效。基于上述等效模型,对L型PCCP和E型PCCP断丝检测信号进行探究发现,对于L型PCCP断丝管道,当断丝数量一定时,随着断口增大,感应电流减小的环向范围随之增大,检测信号相位差在断丝区断丝反应增大,通过对检测信号的对比可以判定断口大小。当断口间距一定时,随着断丝数目的增加,感应电流减小的钢丝数目也在增加,检测信号相位差检测的断丝范围也在逐渐扩大,通过对检测信号断丝范围的对比,可以判断断丝根数。当激励线圈中心位于管轴线和靠近管壁时,由于断丝处与非断丝处检测信号反应不同,可通过环向移动检测位置,确定断丝环向位置。对于施加阴极保护钢带的E型PCCP当管道中断丝数量增加时,可通过检测信号对断丝区的断丝数量进行判别;对于管道断丝环向位置的判定,通过对钢带两侧的磁场相位差的对比可以判别断丝位于钢带哪一侧;为能提高激励信号强度,在管中设置双激励线圈时,环向移动检测位置发现,受钢带影响,钢带处的检测信号与非钢带处不同。对于无阴极保护钢带的E型PCCP,由于钢丝的形状为螺旋线形只有两端与钢筒相连,只要有断丝存在,会导致整管的钢丝没有感应电流,因此无法进行断丝数量和断丝位置的测量。为此可运用漏磁检测中的金属磁记忆法对无阴极保护钢带的E型管道进行检测,检测时E型PCCP产生断丝时会导致管壁内钢筒产生应力集中现象,通过地磁场可对管壁内应力集中区域进行检测。为能较好的了解地磁场的检测效果,通过三维模拟发现,对管道不同环向进行检测时,检测反应不同,在实际中可以通过环向移动检测位置对应力集中区进行确定。为证明模拟的正确性,对金属磁记忆法进行实验发现,由于钢筒材料本身分布的不均匀性,在管内测量时磁场强度分布不均匀,但对轴向磁场Bx和切向磁场By检测断丝区结果中,测量出的磁场强度最大,径向磁场Bz检测结果磁场变化且过零点,符合金属磁记忆法的检测特征。