[發明專利]一種脈沖遠場渦流檢測探頭及使用方法

在審

• 申請號: 202011319128.6
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112229904A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 付躍文;邢仁飛;黃文豐;陶愛軍;楊帆;余兆虎
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N27/90
• 分類號: G01N27/90
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

本發明公開了一種脈沖遠場渦流檢測探頭及使用方法，激勵線圈和檢測線圈置于同一中心軸線上，激勵線圈與檢測線圈之間安裝有非金屬骨架；激勵線圈與脈沖信號發射機連接；檢測線圈與檢測信號接收機連接；同時進行差分式通道和絕對式通道的檢測，使用探頭體對被檢管道進行內穿式檢測，通過計算機將采集到的衰減電壓數據，繪制出絕對式通道和差分式通道的歸一化電壓衰減曲線圖，以及歸一化電壓時間剖面曲線圖，判斷缺陷的存在情況與缺陷類型。本發明綜合了絕對式探頭和差分式探頭的檢測特點，使探頭對不同類型缺陷均具有較好的檢測靈敏度，彌補了遠場渦流無法區別內外壁缺陷的缺點，擴展了差分探頭在脈沖遠場渦流檢測技術中的應用價值。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測技術，特別涉及一種針對小徑管的差分式脈沖遠場渦流檢測探頭及使用方法。

背景技術

油氣井，電廠的承壓設備在服役期間會產生各種腐蝕、孔狀缺陷。由于高溫高壓，還會產生危險性極大的裂紋。管道很容易造成泄露與斷裂，造成較為嚴重的災害，因此對該類缺陷的檢測尤為重要。

工業上采用超聲檢測、射線檢測、漏磁檢測，渦流檢測四大檢測方法對管道進行檢測。超聲檢測時需要耦合劑使得探頭與管道表面耦合，又由于管道表面經常附著較厚的氧化皮，因此清除氧化皮需要增加一些額外的輔助工序及設備；射線檢測檢測速度慢，且對人體有傷害；漏磁檢測對閉口裂紋缺陷的檢測能力不夠；常規渦流由于趨膚效應，渦流滲透深度有限，對檢測埋藏表面較深處缺陷的檢測能力不足。

遠場渦流技術是檢測小徑管缺陷的有效技術之一，遠場渦流檢測技術突破了常規渦流趨膚效應的限制，檢測管道的內外表面缺陷具有相同的檢測靈敏度，能夠克服一定的提離效應，有效檢測管道腐蝕、裂紋類缺陷^[1,2]。但是遠場渦流檢測無法區分內外壁缺陷且激勵可選用頻率少。

脈沖遠場渦流檢測技術結合了脈沖渦流的頻譜豐富性和遠場渦流技術同時檢測內外管缺陷的特點，將正弦激勵改為脈沖方波激勵，具有更強的滲透能力，寬頻譜使其能夠獲得更多的檢測信息，該技術已經運用于金屬管道、金屬板構件等的腐蝕和裂紋類缺陷的檢測^[3,4]。脈沖遠場渦流結合脈沖渦流的優勢使得檢測缺陷信息更為豐富，檢測靈敏度有很大提高。

陣列傳感器由四個沿管道周向間隔90°陣列擺放的檢測線圈組成。每個檢測線圈可以獲得附近的管道的缺陷信息，從而得到局部區域的缺陷信息。對管道內徑及內外部缺陷具有較高檢測靈敏度，但是檢測區域無法覆蓋管道^[5,6]。

通過采用脈沖激勵信號取代傳統渦流正弦信號激勵，發現運用過渡區檢測信號幅值與過零時間特征有效區分管道內外全周向的缺陷，但是對不同類型缺陷的信號特征沒有進行具體研究^[7]。

自差分模式接收線圈通過與將接收線圈纏繞在E形磁芯的中心軸上來檢測磁通量的變化。與常規傳感器相比對軸向裂紋有更高的檢測靈敏度，但對不同類型缺陷之間的檢測相位差異不大，無法很好的分辨缺陷類型^[8]。

發明內容

本發明旨在提供一種脈沖遠場渦流檢測探頭及其使用方法，解決遠場渦流檢測無法區分內外壁缺陷且激勵可選用頻率少的問題，明確探頭不同接線方式對不同缺陷的檢測特點。解決傳統差分式探頭無法很好分辨缺陷類型的問題，提高探頭靈敏度。

為解決上述技術問題，本發明采取以下的技術方案。一種脈沖遠場渦流檢測探頭，包括激勵線圈和檢測線圈，所述激勵線圈和檢測線圈置于同一中心軸線上；激勵線圈與檢測線圈間距為被檢管道直徑長度的2～3倍，激勵線圈與檢測線圈之間安裝有非金屬骨架；所述檢測線圈與激勵線圈均為圓環形結構，其外徑與被檢管道的內徑匹配。

進一步，所述檢測線圈為兩個并列的線圈組成，當連接單個線圈的接線端時，探頭為絕對式探頭；當兩個線圈的接線端相互連接時，探頭為差分式探頭，并采用雙通道的方式同時進行檢測。