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铁磁性套管因具有造价低、可靠性高等特点而广泛用于井下油气资源开采过程中。井下套管处于高温高压环境,经过油气常年的冲刷和腐蚀,套管容易发生变形、扭曲,甚至出现破损从而导致重大经济损失和人员伤亡,因此有必要对在役油气井套管进行定期检测和维护。无损检测方法因不对被测试件造成二次伤害而大量应用于工业设备的检测中,其中涡流检测技术具有无需耦合剂、不接触被测试件等特性,在上世纪60年代便应用于井下套管的检测中。脉冲涡流具有较宽的频谱、丰富的时域和频域特征,基于脉冲涡流的检测技术近年来在金属材料的检测中引起了广泛的关注,并有不少研究成果。然而,基于脉冲涡流的铁磁性套管缺陷检测方法在理论模型和实际应用上仍有许多课题有待研究。本文以构建脉冲涡流检测的理论模型为基础,对井下套管的缺陷检测方法进行分析和研究。结合数值仿真实验和实测实验,着重分析并解决脉冲涡流铁磁性套管缺陷检测中的理论难题。本文的主要研究内容在于推导脉冲涡流铁磁性套管检测中套管同轴检测线圈内瞬态感应电压的解析解,为套管环状缺陷检测奠定理论基础;通过基于二阶磁矢位的理论方法求解铁磁性套管脉冲涡流检测中偏心检测线圈内的瞬态感应电压解析解,为套管局部缺陷检测奠定理论基础;通过将瞬态涡流响应信号复频域表达式变换至时域并化简,给出了可用于检测套管环状缺陷的方法;基于偏心脉冲涡流响应解析解,分析了铁磁性套管检测中响应的理论数据并通过实验给出套管局部缺陷检测方法。基于脉冲涡流单层套管检测中的厚度检测手段,初步给出了多层套管环状缺陷的检测方法。本文工作丰富了脉冲涡流在铁磁性套管检测中的基础理论和检测方法,主要成果和创新如下:（1）给出了脉冲涡流检测中套管同轴检测线圈内瞬态响应的解析解。在传统涡流检测技术中,电流源和电压源均可作为激励电源产生激励信号。在脉冲涡流检测中,脉冲激励电流的快速变化将在激励线圈内产生很大的瞬态自感电压。该现象不利于检测,且在稳定性和瞬态功率等性能指标方面大大增加了激励电路的设计难度。为减弱该自感电压,本文采用电压源产生脉冲激励信号。利用Green函数法求解了激励线圈内的磁矢势,并给出了激励线圈电感值求解表达式;通过Ohm定律分析了激励回路内激励电流的表达式,并基于Fourier级数和磁矢势的频域表达式给出了激励电流的时域解析解;然后以激励电流时域解析解为基础,给出了理想脉冲激励信号和非理想脉冲激励信号在接收线圈内产生的瞬态感应电压解析解。COMSOL仿真实验和实测实验的数据对比结果表明,本文构建的同轴检测线圈瞬态响应解析解是准确的。该成果为后续铁磁性金属套管环状缺陷的检测方法研究奠定了一定的理论基础。（2）给出了脉冲涡流铁磁性套管检测中偏心线圈内瞬态响应信号的解析解。在铁磁性套管脉冲涡流检测中,激励线圈或多或少会出现偏心的现象,并且通常使用偏心阵列线圈检测套管的局部缺陷。为使理论响应信号更加符合实际情况并获得较好的套管局部缺陷检测特征,本文基于二阶磁矢位研究了偏心激励线圈于套管内各区域产生的标量势;基于Beseel函数加法定理实现了不同参考坐标系下磁场表达式的变换;通过求解自由空间中激励场于接收线圈内产生的感应电压解析解,给出了一种接收线圈内瞬态涡流响应信号的近似求解方法。实测实验的结果表明,本文构建的偏心检测线圈瞬态响应解析解是准确的,给出的瞬态涡流响应信号求解方法是适用的。该成果为铁磁性金属套管局部缺陷的检测方法研究奠定了理论基础。（3）推导了脉冲涡流铁磁性套管检测中同轴线圈内瞬态涡流响应的离散复频域表达式,并基于瞬态涡流响应的时域解提出了一种套管环状缺陷检测方法。本文采用套管同轴检测线圈对套管的环状缺陷进行检测,推导了脉冲涡流在铁磁性套管检测中的瞬态响应离散复频域表达式,结合留数定理获得了其对应的时域表达式,并分析了瞬态涡流响应与套管参数间的关系;计算了同轴检测线圈内瞬态响应的理论数据,数据表明:瞬态响应信号的较后部分仅由瞬态涡流响应信号组成;然后通过COMSOL仿真结果对响应与套管参数间的关系进行进一步研究,结果表明:响应信号对数曲线的衰减率对套管的厚度变化较为敏感,与套管的电导率、相对磁导率成比例关系,且对线圈参数变化和套管内径变化不敏感,可用于检测金属套管的环状缺陷。本文进一步研究了该衰减率在多层套管环状缺陷检测中的有效性。COMSOL仿真实验和实测实验表明,该方法能有效地检测出单层套管环状缺陷,且在多层套管环状缺陷检测中具有一定的适用性。（4）基于脉冲涡流铁磁性套管检测中偏心阵列检测线圈内响应信号的理论数据和实验数据,提出了一种基于脉冲涡流响应信号幅度的套管局部缺陷检测方法。套管检测中,除管壁的整体腐蚀外,管壁上的局部缺陷也需进行检测和定位。为提高检测的分辨率,本文采用了多个周向分布的偏心检测线圈对套管的局部缺陷进行检测。利用理论数据和实验数据获得了可用于检测套管局部缺陷的涡流响应幅度并分析了其检测机理,然后通过放大电路提高了该幅度对局部壁厚变化的灵敏度。实验结果表明,本文提出的方法可以有效地检测出铁磁性套管局部缺陷。