本實(shí)用新型涉及無損檢測領(lǐng)域，具體涉及一種鋼管剩余壁厚磁化脈沖渦流測量裝置。

背景技術(shù)：

鋼管作業(yè)設(shè)備廣泛應(yīng)用于油氣田修井、鉆井、完井、測井等作業(yè)。鋼管壁厚減薄會(huì)造成鋼管在多油氣井作業(yè)過程中承受壓力減小，極易造成井下事故。因此，鋼管的壁厚參數(shù)至關(guān)重要。常用的超聲測厚方法需耦合劑、速度慢。高速運(yùn)動(dòng)中的測厚是鋼管測厚的難題。非接觸和高速運(yùn)動(dòng)中的測厚是鋼管測厚的難題。電磁超聲測厚能實(shí)現(xiàn)非接觸小提離測量，但穩(wěn)定性和可靠性不足，對在役管道測厚較難實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋼管剩余壁厚磁化脈沖渦流測量裝置，無需耦合、可實(shí)現(xiàn)非接觸大提離測量、適應(yīng)高速測厚要求、對鋼管表面要求低。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種鋼管剩余壁厚磁化脈沖渦流測量裝置，包括磁化器、脈沖激勵(lì)源、脈沖渦流測量探頭、放大器、濾波器、A/D采集卡和計(jì)算機(jī)，脈沖渦流測量探頭包括激勵(lì)線圈和接收磁敏元件；所述磁化器用于磁化鋼管，所述脈沖激勵(lì)源分時(shí)對脈沖渦流測量探頭進(jìn)行激勵(lì)，接收磁敏元件測量的渦流響應(yīng)信號，不同壁厚對應(yīng)不同的響應(yīng)信號，依次經(jīng)放大器放大、濾波器濾波，再通過A/D采集卡傳送至計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)過橢圓度修正后得到鋼管管體壁厚信息。

基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

1)本實(shí)用新型的測厚系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，適用于鋼管壁厚的高速、自動(dòng)化、非接觸測量；

2)本實(shí)用新型直接測量工件表層的磁導(dǎo)率變化，對鋼管表面清潔狀態(tài)要求低、測量過程不需要水耦合；

3)本實(shí)用新型采用脈沖渦流激勵(lì)，瞬時(shí)能量大，穿透力強(qiáng)，適合大提離測量。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型中測量探頭分布示意圖；

圖2為本實(shí)用新型中脈沖方波激勵(lì)圖；

圖3為本實(shí)用新型中測量裝置示意圖；

圖4為鐵磁性鋼管B-H曲線及磁導(dǎo)率曲線；

圖5為壁厚變化時(shí)鋼管內(nèi)部磁力線分布示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

本實(shí)用新型公開了一種鋼管剩余壁厚磁化脈沖渦流測量裝置，如圖3所示，包括磁化器1、脈沖激勵(lì)源2、脈沖渦流測量探頭3、放大器4、濾波器5、A/D采集卡6和計(jì)算機(jī)7，脈沖渦流測量探頭包括激勵(lì)線圈31和接收磁敏元件32。

測量時(shí)，所述鋼管8經(jīng)磁化器1磁化后，所述脈沖激勵(lì)源2分時(shí)對脈沖渦流測量探頭3進(jìn)行激勵(lì)，接收磁敏元件32測量的渦流響應(yīng)信號，不同壁厚對應(yīng)不同的響應(yīng)信號，依次經(jīng)放大器4放大、濾波器5濾波，再通過A/D采集卡6傳送至計(jì)算機(jī)7進(jìn)行處理，經(jīng)過橢圓度修正后得到鋼管8管體壁厚信息。

進(jìn)一步，所述鋼管8被磁化器1磁化到一定磁感應(yīng)強(qiáng)度，該磁感應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于鋼管8磁導(dǎo)率最大點(diǎn)對應(yīng)的管內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度。

進(jìn)一步，所述磁化器1是穿過式直流線圈磁化器或環(huán)形磁鐵磁化器，實(shí)現(xiàn)鋼管8的軸向磁化。

進(jìn)一步，所述脈沖激勵(lì)源2采用可調(diào)脈沖寬度的方波激勵(lì)脈沖渦流測量探頭3，如圖2所示。

進(jìn)一步，所述脈沖渦流測量探頭3的接收部分采用磁敏感元件。

進(jìn)一步，所述接收磁敏元件32采用TMR傳感器。

進(jìn)一步，所述脈沖渦流測量探頭3采用分時(shí)激勵(lì)使脈沖電流順序通過各個(gè)激勵(lì)線圈31。

進(jìn)一步，所述脈沖渦流測量探頭3的檢測信號幅度通過橢圓度測量后修正。

上述鋼管剩余壁厚磁化脈沖渦流測量裝置的測量方法，包括以下步驟：

S1：將被檢鋼管8局部均勻磁化并達(dá)到一定強(qiáng)度；

S2：激勵(lì)線圈31中心線和接收磁敏元件32磁敏感方向正對鋼管8表面法向，激勵(lì)線圈31和接收磁敏元件32組成脈沖渦流測量探頭，感應(yīng)鋼管8表層的磁導(dǎo)率變化；

S3：多個(gè)陣列布置的脈沖渦流測量探頭3的所在平面垂直于鋼管8軸心線，多個(gè)脈沖渦流測量探頭3沿鋼管8外壁周向360度均勻布置，如圖1所示；

S4：所述鋼管8相對于磁化器1和脈沖渦流測量探頭3運(yùn)動(dòng)，脈沖渦流檢測信號幅度與鋼管8壁厚變化對應(yīng)，經(jīng)處理可得到鋼管8管體壁厚信息。

本實(shí)用新型主要原理是基于測量壁厚變化導(dǎo)致的鐵磁性材料中磁導(dǎo)率分布變化，鐵磁性鋼管中，內(nèi)部磁場隨著施加直流磁化場的增加而增大，材料中磁導(dǎo)率逐漸增大到最大值后呈現(xiàn)單調(diào)下降趨勢，鐵磁性鋼管-曲線及磁導(dǎo)率曲線如圖4所示。如圖5所示，當(dāng)存在壁厚變化時(shí)，磁感線向鋼管內(nèi)部方向產(chǎn)生擾動(dòng)，引起畸變磁場，使得壁厚變化上方鄰近區(qū)域產(chǎn)生較大范圍的磁導(dǎo)率畸變，并擴(kuò)散到鋼管內(nèi)壁缺陷對應(yīng)的外壁表層，呈現(xiàn)與無壁厚變化處不同的磁導(dǎo)率特性，當(dāng)脈沖激勵(lì)場施加到該磁導(dǎo)率畸變區(qū)域時(shí)，表層渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場將發(fā)生變化，采用測量用接收磁敏元件直接拾取該畸變的感應(yīng)磁場，就能實(shí)現(xiàn)磁導(dǎo)率畸變區(qū)域的測量，得到待測鋼管的壁厚信息。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。