海底原油输送管道需要在高温高压下运行，以防止原油冷凝结蜡，累积着很大轴向热应力，常常引起管道发生侧向和竖向屈曲失稳。屈曲变形会使海底管道承受巨大的拉伸和弯曲应力，大大增加了其遭受应力腐蚀和发生疲劳断裂的风险。本项目创新地提出基于磁机械效应的海底管道屈曲变形检测技术，充分利用屈曲管道特有的形貌/应力/内部磁场分布规律，实现对管道屈曲变形的高灵敏检测，形成了若干关键技术，具有分辨力高、成本低、准实时等优点。（1）项目研究了包含非理想原始磁化的管道磁屏蔽模型，以便利用管道内磁场确定管道走向的改变，进而判断管道是否发生屈曲；对比经典磁屏蔽模型与有限元仿真分析结果以及实验验证，表明现场长输管道的磁屏蔽系数在统计学上符合无限长圆柱腔体模型，且磁屏蔽系数不随管道走向的变化而变化，因此能够用于预测屈曲变形管道内的磁场分布特征，从而验证了管道屈曲磁表征的可能性。（2）针对管道几何形状的改变，研究并提出了一种基于滚动磁接近开关的海底管道竖向屈曲检测方法，通过对管道倾角的高精度和高分辨力测量来判断管道是否发生竖向屈曲，倾角测量误差大部分小于 0.5°；研究并提出了一种利用载体滚动频率和向心加速度来检测海底管道竖向屈曲的方法，弯曲挠度检测分辨力可以达到1 cm/12 m。（3）研究了不同应力、不同走向、不同消磁强度时屈曲管道内的磁场分布特点，明确了各个条件下屈曲变形管道的内部磁特征，提出可通过消磁来显著地提高弯曲变形检测分辨力；研究表明，管道内磁场可以指示出形貌上不易察觉的微弱管道屈曲，验证了磁机械效应应用于管道屈曲检测的可行性和优势。（4）开发了球形内检测器，定制了高性能的磁场和惯性数据采集模块，优化了球体结构和各个模块的布局，保证了测试数据的高质量，在现场管道上开展了多次测试，取得了良好的效果。项目研究成果填补了海底管道屈曲变形准实时检测的理论和技术空白，对海底管道精准维护和长期安全运行具有重要意义。 2100433B