[發明專利]一種環形螺線管線圈激勵的分層缺陷渦流檢測探頭及方法

有效

• 申請號: 202011020311.6
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN111929359B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 武美先;張東利
• 申請（專利權）人: 北方民族大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 李艷萍

本發明涉及一種環形螺線管線圈激勵的分層缺陷渦流檢測探頭及方法，屬于電磁無損檢測技術領域。包括激勵線圈、檢測線圈及固定安裝架；所述激勵線圈為環形螺線管線圈；所述固定安裝架包括與激勵線圈適配的線圈安裝柱及固定連接在線圈安裝柱頂端的橋接板；所述激勵線圈套裝在線圈安裝柱上；所述線圈安裝柱下部設置有向下開口的檢測線圈安裝槽，所述檢測線圈垂直嵌裝在檢測線圈安裝槽內。本發明的分層缺陷的渦流檢測方法及探頭具有檢測效率高、探測深度大的特點。使用螺線管線圈激勵，可在材料中感應出沿材料深度方向流動的具有較大穿透能力的渦流，能對深層的分層缺陷進行有效檢測；通過調整渦流滲透深度的大小，可檢測深層及淺層的裂紋及分層缺陷。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測技術領域，涉及一種適用于核電及其他重要工業領域缺陷檢測的渦流傳感器，尤其涉及一種環形螺線管線圈激勵的分層缺陷渦流檢測探頭及方法。能有效識別金屬材料中的分層缺陷，可為核電設備及工業大型厚壁構件實時定量檢測和結構強度判斷提供技術支持。

背景技術

渦流檢測方法廣泛應用于用于石油化工、電力冶金等行業，以及航空航天、核電設備等重要領域，對于保障設備運行安全、評定設備壽命、降低設備維護成本等具有重要意義。

渦流檢測方法使用激勵線圈在試件中感應出旋渦狀的交變電流，通過線圈的阻抗信號變化來判斷缺陷的位置和大小。渦流檢測方法具有非接觸、檢測速度快的特點和淺裂紋定量方面的優勢，是一種對表面和近表面缺陷進行定量無損評價的有效方法。

由于集膚效應的限制，渦流被限制在導體表面及近表面，常規的渦流探頭僅適用于檢測淺表層的裂紋，無法檢測平行于材料表面的脫粘、分層等平面型缺陷。

超聲方法可檢測夾層等平面型缺陷，但不易檢查形狀復雜的工件，且存在檢測盲區，對距離材料表面距離太近的分層缺陷無法檢測。要求被檢查表面有一定的光潔度，并需有耦合劑充填滿探頭和被檢查表面之間的空隙，以保證充分的聲耦合。

電磁超聲通過電磁效應實現換能，不需要耦合劑，也不需要對工件表面進行預處理，但電磁超聲的轉換效率低,接收到的超聲波信號幅值小；對周圍環境噪聲敏感度高,?接收信號常被淹沒在噪聲中；輻射模式較寬,?能量不集中。

CN201910282331.1的發明公開了一種鋼材表面探傷用渦流探頭，包括檢測線圈、激勵線圈、接線柱、插座、探頭殼體，激勵線圈與檢測線圈固定在探頭殼體內，激勵線圈水平設置，檢測線圈垂直設置在激勵線圈上方，檢測線圈為兩個以上，檢測線圈沿激勵線圈的中心軸軸向均布，檢測線圈纏繞在多棱柱結構上，檢測線圈相互間串聯，檢測線圈、激勵線圈分別引出兩根信號線，信號線與接線柱連接，接線柱固定在插座內。優點是：可檢測平面上0～90°的各方向缺陷。但是其依然主要用于檢測表面缺陷，能檢測的缺陷深度僅有1.5mm，無法檢測深層缺陷；其檢測線圈垂直設置在激勵線圈上方，所測得的信號相對較小。

CN201210538859.9的發明公開了一種電渦流探頭，該電渦流探頭用于檢測金屬管道內部表面裂紋等缺陷。該電渦流探頭由激勵線圈陣列和檢測線圈陣列組成，激勵線圈陣列由與圓柱面垂直的圓周向線圈和通過圓柱軸所在平面的矩形線圈組成。檢測線圈陣列分布于探頭圓柱表面，位于圓周向和軸向檢測線圈之間。檢測線圈通過感測圓周向激勵線圈產生的磁通受到圓周向裂紋擾動而產生的變化，可檢測圓周向裂紋。檢測線圈通過感測軸向激勵線圈產生的渦電流受到圓周向裂紋擾動而產生的變化，也可檢測圓周向裂紋。檢測線圈通過感測圓周向激勵線圈產生的渦電流受到軸向裂紋擾動而產生的變化，可檢測軸向裂紋，通過探頭沿管道方向掃查可以檢測導電管道表面多個方向不同裂紋缺陷的存在，并可根據各檢測線圈獲得缺陷信號特征判斷裂紋數量、方向及長、寬、深度等形狀信息。該發明尚存在如下不足：(1)該發明僅適用于金屬管道內表面缺陷的檢測，無法用于平板表面缺陷檢測；(2)所檢測裂紋都是淺表裂紋，無法檢測深層缺陷及裂紋；(3)所檢測缺陷類型僅為周向、軸向裂紋，無法檢測任意方向的裂紋。

發明內容