海洋平台长期服役于恶劣海洋环境，持续承受风、浪、日照、海水腐蚀与交变载荷等的耦合作用，其主体钢结构不可避免地产生疲劳裂纹、局部腐蚀、涂层损伤与材料减薄等缺陷。若这些缺陷不能及时发现与评估，可能引发结构失效，造成重大生命财产损失和海洋环境污染。因此，对海洋平台钢结构实施常态化结构健康监测，是保障平台安全运行、延长服役寿命的核心技术难题。

近日，中国石油大学（北京）机械工程学院刘书海教授团队联合海洋石油工程股份有限公司研究人员，围绕海洋平台钢构件裂纹监测需求，研制了带软保护层的柔性涡流阵列传感器，实现了海洋平台钢结构表面及曲面微裂纹的高灵敏度、长寿命监测。相关成果分别以“Structure design and characteristic analysis of flexible eddy current array sensor with soft protective layer on offshore platform”和“Investigation on stretchable eddy current array sensor for crack inspection in steel curved structures of offshore platforms”为题，发表于海洋工程领域国际TOP期刊《Ocean Engineering》。中国石油大学（北京）为论文第一署名单位。

 

图1 论文一首页截图

 

图2 论文二首页截图

针对海洋平台平面钢构件，研究团队提出了方形线圈柔性涡流阵列传感器。传感器采用上层激励线圈、下层感应线圈与中间基底层的复合结构，顶部集成氧化锆陶瓷板，主体以邵氏硬度60的聚氨酯软保护层封装，兼具耐盐雾、抗紫外与耐拉伸性能，可在保持柔性的同时延长服役寿命。通过多物理场有限元仿真，系统分析了提离距离、基底层厚度与线圈间距等参数对检测灵敏度的影响，确定了最优结构参数。实验结果表明，该传感器可有效识别长1 mm、宽0.2 mm、深1 mm的裂纹，为海洋平台钢结构长期高效健康监测提供了有效的传感技术方案。

图3 论文一研究设计流程图

针对导管架平台曲面钢构件，团队进一步提出基于PDMS软保护层的可拉伸柔性涡流阵列传感器与曲率匹配的互感矩形线圈，解决了传感器难以与曲面共形贴合、导致提离距离不稳定与检测灵敏度下降的问题。通过有限元仿真与实验验证，确定了最优线圈间距1 mm与提离距离1.2 mm。该传感器在曲率半径30-40 mm的曲面构件上保持稳定可靠的检测性能，最小可检测裂纹尺寸达1 mm×0.2 mm×1 mm，为导管架平台曲面裂纹的长期健康监测提供了工程可行的技术方案。

图4 论文二研究设计流程图

该系列研究提出了面向海洋平台钢构件的柔性涡流阵列传感器设计方法，通过软保护层与柔性阵列线圈的复合结构，兼顾了检测灵敏度与环境耐久性，为海洋平台钢结构裂纹的高效、长期在线监测提供了具有工程应用价值的技术方案，也为海洋工程结构智能监测装备的发展提供了理论与技术支撑。

博士研究生张保凯为论文第一作者，刘书海教授为论文通讯作者，海洋石油工程股份有限公司科研人员参与研究。研究得到海洋石油工程股份有限公司项目（项目编号：LX-2025-ZB-028）资助。

原始文献：

[1] Baokai Zhang, Wei Li, Liquan Xiao, Yingkui Chang, Guitong Jiang, Long Ding, Shuhai Liu. Structure design and characteristic analysis of flexible eddy current array sensor with soft protective layer on offshore platform. Ocean Engineering, 362 (2026), 126174.

[2] Baokai Zhang, Liquan Xiao, Yingkui Chang, Guitong Jiang, Haibo Diao, Long Ding, Shuhai Liu. Investigation on stretchable eddy current array sensor for crack inspection in steel curved structures of offshore platforms. Ocean Engineering, 368 (2026), 128404.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.126174

https://doi.org/10.1016/j.oceaneng.2026.128404