[發明專利]方形管道內檢測電磁超聲探傷換能器結構

有效

• 申請號: 201810332300.8
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108680650B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 楊理踐;張佳;邢燕好;靳鵬;高松巍;吳丹;桂珺;李飛;徐加欣;周宇浩
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01N29/24
• 分類號: G01N29/24
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

本發明屬于電磁超聲檢測領域，涉及一種方形管道內檢測電磁超聲探傷換能器結構，包括手柄、磁鐵、保護筒和線圈，其特征在于：磁鐵固定于手柄的一端，保護筒套于磁鐵外部并與磁鐵緊貼，保護筒內設有方形的線圈，線圈的導線為等間距折線形排列，相鄰導線的電流方向相反。對線圈通以交變電流，在工件近表面內部形成渦流；磁鐵產生偏置磁場，在偏置磁場的作用下，交變渦流受到交變洛倫茲力；渦流質點在交變洛倫茲力的作用下，形成機械振動，產生超聲波進而完成不同情況下對管道有無損傷的判定。

技術領域

本發明屬于電磁超聲波無損檢測技術應用領域，具體涉及一種有探傷作用的方形管道內檢測電磁超聲探傷換能器結構。

背景技術

金屬是人類應用最早的材料之一，其冶煉、加工、應用技術的提高也伴隨著人類歷史的向前發展。現代人們的生活離不開金屬，現代工業中金屬更是有著舉足輕重的作用。金屬材料的應用涉及國民經濟的各個領域：高層建筑、深層地下和海洋設施、大跨度重載橋梁、輕型節能汽車、高速船舶、石油開采和長距離油氣輸送管線、大型儲存容器、工程機械、精密儀器、航空航天、高速鐵路、能源設施等。因此，金屬材料不僅關系到國家的經濟發展，同時也起到了維護國家安全的作用。金屬板材是工業生產的主要形式，是眾多工業領域中必不可少的原材料，航天工業、汽車制造、精密儀表等行業對金屬板材質量要求較高，其表面質量的好壞，如制造過程中的表面刮傷、孔洞、分層，或使用過程中的裂紋、腐蝕等缺陷，會直接影響設備的運行性能和使用壽命，甚至帶來安全隱患。因此，金屬板材在使用之前，需要進行質量檢測，即使投入使用之后，也要定期對其表面狀態進行監測。無損檢測技術作為一種缺陷檢測方式，利用物質的聲、光、磁和電等特性，在不損害被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小，位置，性質和數量等信息，在工業生產中提升了產品的質量，保證了生產安全，對改進制造工藝、保證設備可靠運轉具有重要意義。

常用的探傷檢測方法可分為：射線探傷、漏磁探傷、滲透探傷、超聲波探傷等。射線探傷是利用X射線的穿透性，射線探傷對被檢工件的要求不高，可用于復雜復合材料等的厚度檢測，但放射源會對人體帶來危害，檢測時對防護要求很高，這使得應用該種方法時，對現場的檢測環境及防護成本都非常高，不利于一般情況下的推廣使用。漏磁探傷是利用工件磁化時表面或近表面缺陷處磁阻增大而產生漏磁進行檢測，適于薄壁件或焊縫表面裂紋的檢驗，也能顯露出一定深度和大小的未焊透缺陷但難于發現氣孔、夾碴及隱藏在焊縫深處的缺陷。滲透檢測利用毛細現象使滲透液滲入缺陷，經清洗使表面滲透液去除再吸附出缺陷中殘留滲透液而達到檢驗缺陷的目的，但不適用于結構疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料，相比以上三種檢測方法，利用超聲波的特性進行探傷檢測具有波的發射回收簡單、重復性好、對工件要求不高、抗干擾能量強、適用環境廣的眾多優點。超聲法在金屬無損檢測、測厚方面受到人們的追捧。超聲波在工業、醫療、海洋探測等方向的研究越來越深入，并廣泛的應用于相關領域。

傳統的壓電超聲檢測方法是一種比較成熟的無損檢測方法，是利用壓電陶瓷的壓電效應工作的。以其結構簡單、換能效率高、使用方便等特點，已經廣泛的應用于各個領域。但由于其使用過程中必須使用耦合劑，而耦合劑具有高溫下不穩定、易揮發等特點，使其在高溫檢測方面無法適用。而且其檢測時對被測物體的表面要求較高，一旦表面光潔度不夠還需要對其進行打磨，這大大限制了壓電超聲在在線檢測方面的應用。

電磁超聲(簡稱EMAT)，是無損檢測領域出現的新技術，該技術利用電磁耦合法激勵和接收超聲波。相對于常規超聲波檢測，電磁超聲具有以下優點：1.非接觸檢測，不需要耦合劑。2.產生波形形式多樣，適合做表面缺陷檢測。EMAT在檢測的過程中滿足一定的激發條件時，會產生表面波、SH波和Lamb波等，可以實現波形模式的選擇。3.適合高溫檢測。4.對被探工件表面質量要求不高。5.檢測速度快。6.聲波傳播距離遠。7.所用通道與探頭數量少。8.發現自然缺陷的能力強，EMAT對于鋼管表面存在的折疊、重皮、孔洞等不易檢出的缺陷都能準確發現。因此，在工業應用中，電磁超聲越來越受到人們的關注和重視，超聲探傷的應用已經擴展到高溫、高速和在線檢測等領域，是無損檢測的發展前沿技術之一。