[發(fā)明專利]一種基于電磁超聲換能器的無縫鋼管斜向缺陷檢測系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-04-19
• 公開（公告）號: CN113189201A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃磊;李亮;李汝江;蔡緒明;毛濃召;張鴻博;姚歡;周益;孫少卿;劉琰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所;北京隆盛泰科石油管科技有限公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發(fā)明公開了一種基于電磁超聲換能器的無縫鋼管斜向缺陷檢測系統(tǒng)，屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域。高頻交流電傳入線圈，在待測無縫鋼管內(nèi)感應(yīng)出電流，即為通常所說的渦電流。由于集膚效應(yīng)，渦電流分布于待測無縫鋼管表面。待測無縫鋼管中磁疇的磁化強(qiáng)度矢量會受外磁場影響而發(fā)生改變，磁化過程中磁疇間界限發(fā)生移動，產(chǎn)生機(jī)械變形，即為磁致伸縮效應(yīng)。磁致伸縮力和洛侖茲力相互耦合，進(jìn)而加強(qiáng)了聲波激發(fā)。可以一次性同時檢測無縫鋼管橫向缺陷和縱向缺陷；電磁超聲換能器發(fā)射的SV波為雙向發(fā)射波；檢測過程中不需要耦合劑，解決了無縫鋼管中斜向缺陷難以檢測的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于電磁超聲換能器的無縫鋼管斜向缺陷檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)

無縫鋼管應(yīng)用于油氣集輸管線、海底管線以及城市油氣管網(wǎng)，無縫鋼管一般以熱軋工藝制造，與焊接鋼管相比，無縫鋼管因管體組織與性能分布連續(xù)性好、使用可靠性高、產(chǎn)品鋼種及壁厚適應(yīng)范圍大，故在安全級別要求較高、使用條件相對特殊或產(chǎn)品徑壁比數(shù)值偏低等情形下，無縫鋼管優(yōu)勢明顯。

無縫鋼管是通過穿孔法和高速擠壓法得到，穿孔法是用穿孔機(jī)穿孔，同時用軋棍滾軋，最后用芯棒軋管機(jī)定徑壓延平整成型，高速擠壓法是在擠壓機(jī)中直接擠壓成型，這種方法加工的無縫鋼管尺寸精度高，無縫鋼管中主要缺陷有裂紋、折疊、分層和夾雜等。對于厚壁大口徑管也可由鋼錠經(jīng)鍛造、軋制等工藝加工而成，鍛軋管常見缺陷與鍛件類似，一般為裂紋、白點(diǎn)、重皮等。

通常應(yīng)用壓電超聲檢測方法檢測無縫鋼管中的缺陷，由于無縫鋼管成型特點(diǎn)，需要非接觸、高溫、快速和自動化檢測，近年來廣泛研究電磁超聲檢測也能很好解決這一問題，與常規(guī)壓電晶片的超聲波檢測相比，電磁超聲檢測具有非接觸檢測、高溫監(jiān)測、容易實(shí)現(xiàn)自動化檢測、檢測速度快、檢測靈敏度高等特點(diǎn)，該方法在無縫鋼管自動檢測中得到較好的應(yīng)用。但是現(xiàn)有技術(shù)依然無法用于檢測無縫鋼管的斜向缺陷。因此，設(shè)計一種檢測無縫鋼管斜向缺陷電磁超聲換能器是非常必要。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中，無縫鋼管斜向缺陷(縱向和橫向)無法檢測的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電磁超聲換能器的無縫鋼管斜向缺陷檢測方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種基于電磁超聲換能器的無縫鋼管斜向缺陷檢測系統(tǒng)，無縫鋼管斜向缺陷檢測系統(tǒng)包括電磁超聲換能器、聲波激發(fā)單元和聲波接收單元；

電磁超聲換能器包括磁體和線圈，線圈位于磁體的底部或內(nèi)部；

聲波激發(fā)單元是基于高頻交流電通入線圈后，在磁體的磁場作用下，激發(fā)出使無縫鋼管表面晶格振動的聲波；

聲波接收單元是當(dāng)聲波遇到斜向缺陷沿原路反射時，用于接收原路反射的聲波。

優(yōu)選地，電磁超聲換能器位于待測無縫鋼管的表面。

優(yōu)選地，聲波激發(fā)單元激發(fā)出的聲波為SV波。

優(yōu)選地，SV波在待測無縫鋼管中傳播時，傳播角度為32°～44°。

優(yōu)選地，聲波激發(fā)單元激發(fā)出的聲波為雙向發(fā)射波。

優(yōu)選地，所述線圈為回折型線圈。

優(yōu)選地，所述磁體為永磁鐵或電磁鐵。

優(yōu)選地，磁體的形狀為倒U形，倒U形磁體內(nèi)的兩端分別為磁體的兩極；

線圈安裝在倒U形磁體的開口端，且線圈的兩端分別與磁體的兩極連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：