[發明專利]一種U形磁導體聚焦探頭及其脈沖渦流檢測方法

在審

• 申請號: 202110684761.3
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113406192A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 付躍文;黃文豐;陶愛軍;邢仁飛;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U形磁導體聚焦探頭及其脈沖渦流檢測方法，U形磁導體開口垂直向下水平放置，兩個檢測線圈相互間采用差分連接。將探頭體上的激勵線圈連接至脈沖信號驅動器，兩個檢測線圈連接至信號接收機；通過計算機將采集到的衰減電壓數據，繪制出歸一化電壓衰減曲線圖，并對電壓衰減曲線圖劃分取樣時窗；以探頭體位置為橫坐標，以歸一化電壓為縱坐標，繪制出歸一化電壓時間剖面曲線圖；經過不同缺陷時的檢測信號特征，判斷缺陷的存在情況。實現了在大提離下有效檢測不銹鋼板局部缺陷和識別厚度，提高了探頭檢測靈敏度，解決了帶包覆層管道缺陷檢測問題，對于在工業上檢測帶包覆層管道局部腐蝕缺陷和厚度具有重大指導意義。

技術領域

本發明屬于電磁無損檢測技術，特別涉及一種針對帶包覆層承壓設備管道的脈沖渦流檢測的U形磁導體聚焦探頭及其檢測方法。

背景技術

在化工、核電、石油等工業領域中，帶包覆層管道有著廣泛的應用。通常現場工況惡劣，鋼管容易受到腐蝕，進而導致失效導致安全事故。研究如何對包覆層鐵磁性管道實施有效的檢測和評價缺陷的狀態，對透過包覆層對鋼管定期檢測及維護，延長工業設施的使用，有著十分重要的意義。

脈沖渦流技術是一種基于渦流檢測發展的新興技術，采用脈沖方波信號作為激勵，若被測構件出現缺陷，構件中的脈沖渦流流向及其產生的電磁場會發生變化。脈沖方波激勵含有多種頻率成分，頻譜內容豐富，使得信號具有較強的穿透能力且能一次性掃描檢測不同深度的缺陷，識別壁厚變化^[1-2]。因此脈沖渦流技術適用于在不停機、不拆卸包覆層時對承壓設備管道進行檢測。

針對包覆層管道外部檢測，傳統的無損檢測方法如渦流檢測頻譜單一、攜帶頻域信息少，滲透深度有限，對深度缺陷的檢測能力不足，超聲檢測需要設備停產并去除包覆層以便探頭與管道表面耦合，工序復雜，且二次封裝包覆層時可能出現誤差，粘接不牢固可能造成新的安全隱患。數字射線檢測能夠區分管道內外壁減薄情況，但從成本、效率、污染以及安全等方面考慮，該方法應用存在諸多限制^[3]。

圓柱形探頭能識別鐵磁性板5％厚度變化，但該探頭無法在大提離下識別厚度變化^[4]。用兩個串聯連接的鐵氧體圓柱形激勵線圈和兩個差分連接的Hall磁傳感器組成的探頭能夠產生很強的激勵磁場并且可以通過差分式結構抑制干擾，過提高探頭的信噪比，能夠檢測25毫米提離下的不銹鋼板20％厚度變化^[4]，但是無法檢測不銹鋼板的局部腐蝕缺陷。由于檢測信號由接收線圈感應產生，因此探頭對局部缺陷的檢測靈敏度取決于聚集在缺陷周圍的渦流產生的二次磁場的變化。

發明內容

本發明旨在提供一種帶包覆層承壓設備管道脈沖渦流檢測聚焦探頭及其使用方法，解決無法在大提離下對管道局部缺陷進行有效檢測和有效識別厚度變化的問題，明確探頭在被測構件上的渦流分布對局部腐蝕缺陷的影響，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U形磁導體聚焦探頭，探頭體由U形磁導體、激勵線圈和兩個空心圓柱形檢測線圈構成，所述U形磁導體開口垂直向下水平放置，其中一個磁腳繞裝有激勵線圈，背面放置一個與激勵線圈相切的檢測線圈；另一個磁腳正面放置一個與該磁腳相切的檢測線圈，兩個檢測線圈的底面均與U形磁導體磁腳底面持平；所述兩個檢測線圈相互間采用差分連接。

進一步，所述檢測線圈的線徑為0.01～4mm，匝數為1～200000匝。

進一步，所述激勵線圈的線徑為0.05～10mm，匝數為10～50000匝。

一種U形磁導體聚焦探頭的脈沖渦流檢測方法，其操作步驟如下：

1)將探頭體上的激勵線圈連接至脈沖信號驅動器，兩個檢測線圈連接至信號接收機；