一種基于遠(yuǎn)場渦流的管道彎頭檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電磁無損檢測裝置，特別涉及一種基于遠(yuǎn)場渦流的管道彎頭處腐蝕或裂紋類缺陷的檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]管道廣泛應(yīng)用于油氣、化工、電力和供暖等多個行業(yè)，管道彎頭是管道管道系統(tǒng)中不可或缺的部分。多數(shù)管道彎頭在工作中受高溫、高壓以及復(fù)雜外部環(huán)境的影響，并且在使用過程中管道彎頭外曲面內(nèi)側(cè)始終受介質(zhì)的沖刷，從而產(chǎn)生沖刷腐蝕，管壁減薄。另外，高溫高壓下，管道彎頭管壁容易產(chǎn)生裂紋。以上缺陷在高壓下容易快速擴(kuò)張，造成管道彎頭處管壁開裂，進(jìn)而引發(fā)泄漏事故。管道彎頭的狀況直接影響整個管道系統(tǒng)的安全順利運(yùn)行，因此有必要研究開發(fā)管道彎頭檢測裝置。
[0003]目前，管道彎頭的檢測方法有超聲波檢測、射線檢測、常規(guī)渦流檢測、脈沖渦流檢測等。超聲波檢測需要耦合劑，且工作溫度不宜太高;射線檢測需要放射源，實(shí)際檢測過程中存在污染，且對人體有害;常規(guī)渦流檢測容易受集膚效應(yīng)影響，檢測趨向于試件表面的缺陷；脈沖渦流檢測屬于放置式定點(diǎn)檢測，用于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的管道彎頭檢測時，存在一定的盲區(qū)，且對局部缺陷靈敏度不夠?，F(xiàn)有的遠(yuǎn)場渦流檢測裝置大多采用內(nèi)穿過式檢測，而內(nèi)穿過式檢測都有一個缺點(diǎn):均難以通過可能存在堆積物的彎頭。
[0004]如南京航空學(xué)院的孫雨施、曲民興、司家屯發(fā)明并于1990年7月7日申請專利的“遠(yuǎn)場渦流無損檢測高效實(shí)用探頭”(專利申請?zhí)?0105697.9，公開號CN1058097)公開了三種遠(yuǎn)場渦流探頭改進(jìn)技術(shù)，包括對激勵線圈設(shè)置磁回路、對接收線圈設(shè)置磁回路，以及在激勵和接收線圈之間設(shè)置補(bǔ)償線圈，通過這些改進(jìn)獲得了信號幅值高，激勵功率小，探頭軸向長度小等成果。這些改進(jìn)措施降低了遠(yuǎn)場渦流的應(yīng)用難度，減小了探頭一定長度，但在管道彎頭處仍難以通過。又如浙江大學(xué)的陳佩華、黃平捷、李國厚、周澤魁發(fā)明并于2012年10月27日申請專利的“一種金屬缺陷渦流檢測裝置及其探頭”(申請?zhí)?01210416556.X，公開號CN102879462)公開了一種基于混頻技術(shù)的金屬缺陷渦流檢測裝置及其探頭結(jié)構(gòu)，該裝置結(jié)合常規(guī)渦流和低頻遠(yuǎn)場渦流兩種技術(shù)，能對板狀或管狀金屬材料缺陷進(jìn)行檢測，但上述管狀結(jié)合其探頭結(jié)構(gòu)僅能為直管且只能在管道軸上放置，周上放置檢測時相當(dāng)于只應(yīng)用了常規(guī)渦流檢測，因此在管道彎頭這一特殊位置，被測部分曲面復(fù)雜，此裝置難以對此順利檢測。又如美國專利“柔性單元連接的遠(yuǎn)場渦流傳感器”(專利申請?zhí)朥S19970941057，公開號US6087830)，它能夠通過內(nèi)部干凈的管道彎頭，但應(yīng)用于工業(yè)的管道彎頭處容易產(chǎn)生堆積物，從而遠(yuǎn)場渦流傳感器順利通過有一定的困難，加大了檢測難度。
[0005]綜上所述，現(xiàn)有的檢測方法對于管道彎頭這一特殊位置的檢測都有著一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的各種不足之處，并提供一種利用雙激勵拉近遠(yuǎn)場區(qū)、提高所測信號幅值、充分體現(xiàn)遠(yuǎn)場渦流檢測的優(yōu)勢、解決內(nèi)穿過式遠(yuǎn)場渦流傳感器難以對管道彎頭進(jìn)行檢測的難題的基于遠(yuǎn)場渦流的管道彎頭檢測裝置。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:采用包括兩個相同激勵單元和一個接收單元構(gòu)成的遠(yuǎn)場渦流傳感器，且兩激勵單元分別位于接收單元兩側(cè)，激勵單元和接收單元均沿被檢測管道彎頭橫截面周向設(shè)置，且接收單元位于測量間接耦合磁場信號的遠(yuǎn)場區(qū)域；當(dāng)遠(yuǎn)場渦流傳感器施加諧波激勵后，利用雙激勵拉近遠(yuǎn)場區(qū)，提高所測信號幅值;傳感器沿管道彎頭周向掃描，測取接收單元接收到的信號相對激勵信號的相位差，從而得到相位差的變化特征，即獲得管道彎頭處的腐蝕和裂紋類缺陷信息。
[0008]所述遠(yuǎn)場渦流傳感器依次與諧波信號激勵電路、信號處理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路和計算機(jī)相連接，諧波信號激勵電路給遠(yuǎn)場渦流傳感器提供諧波激勵，遠(yuǎn)場渦流傳感器設(shè)置在管道彎頭外表面、以激勵誘發(fā)產(chǎn)生渦流并接收渦流遠(yuǎn)場區(qū)的間接耦合磁場信號，將其轉(zhuǎn)化為電壓信號后，傳送給信號處理電路，信號處理電路對接收的信號進(jìn)行放大、濾波、比較后，傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路，A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號送于計算機(jī)，計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、從而獲得被測管道彎頭的腐蝕和裂紋類缺陷信息。
[0009]進(jìn)一步，所述遠(yuǎn)場渦流傳感器設(shè)置在管道彎頭I橫截面上;所述激勵單元包括激勵線圈3，所述接收單元包括接收線圈4，激勵線圈3軸線沿管道彎頭I周向設(shè)置，接收線圈4軸線沿管道彎頭徑向設(shè)置;接收線圈4位于測量間接耦合磁場信號的遠(yuǎn)場區(qū)域;向傳感器激勵線圈3中施加一個諧波激勵，變化的激勵場引發(fā)沿管道彎頭I橫截面周向分布的交變磁場，接收單元中的接收線圈4位于遠(yuǎn)場區(qū)域測量間接耦合磁場信號，所測信號相對于激勵信號的相位差的變化表明腐蝕或裂紋類缺陷的存在，通過觀測并分析相位差的變化特征從而實(shí)現(xiàn)對管道彎頭I缺陷情況的檢測。
[0010]所述遠(yuǎn)場渦流傳感器2包括殼體13、端蓋11、激勵線圈3、接收線圈4和插座;殼體13為設(shè)置有內(nèi)腔的“P”型結(jié)構(gòu)，且兩端設(shè)置敞口，端蓋11配合安裝在殼體13兩端的敞口上;激勵線圈3固裝在殼體13內(nèi)腔兩側(cè)的內(nèi)壁上，接收線圈4固裝在殼體13內(nèi)腔中腰下部，激勵線圈3和接收線圈4的引線分別與插座相連。兩激勵線圈3可對稱設(shè)置在接收線圈4兩側(cè)。
[0011]所述激勵單元包含激勵線圈3和屏蔽單元12，激勵線圈3安裝在屏蔽單元12內(nèi)；所述激勵線圈3采用矩形線圈;接收線圈4采用圓柱線圈。
[0012]本實(shí)用新型通過利用雙激勵拉近遠(yuǎn)場區(qū)，提高所測信號幅值，充分體現(xiàn)遠(yuǎn)場渦流檢測的優(yōu)勢，解決內(nèi)穿過式遠(yuǎn)場渦流傳感器難以對管道彎頭進(jìn)行檢測的難題。它還具有以下幾個方面的優(yōu)點(diǎn):(I)管壁厚度與檢測信號相位近似成正比，易于缺陷分辨；(2)不受集膚效應(yīng)影響，且受提離效應(yīng)影響不大；(3)對管壁內(nèi)外缺陷具有相同靈敏度；(4)繼承了常規(guī)渦流非接觸且快速的優(yōu)點(diǎn)，同時采取掃描方式大大減少檢測盲區(qū)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖
[0014]圖2是本實(shí)用新型的使用狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型的檢測原理不意圖；
[0016]圖4是本實(shí)用新型進(jìn)行檢測的試樣簡圖；
[0017]圖5是圖4的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖6是采用一個激勵線圈和一個接收線圈的遠(yuǎn)場渦流傳感器檢測得出的幅值信號曲線圖；
[0019]圖7是采用一個激勵線圈和一個接收線圈的遠(yuǎn)場渦流傳感器檢測得出的相位差曲線圖；
[0020]圖8是采用一個激勵線圈和一個接收線圈的遠(yuǎn)場渦流傳感器檢測得出的坡印廷矢量圖；
[0021]圖9是采用雙激勵線圈的遠(yuǎn)場渦流傳感器檢測得出的幅值信號曲線圖；
[0022]圖10是采用雙激勵線圈的遠(yuǎn)場渦流傳感器檢測得出的相位差曲線圖；
[0023]圖11是采用雙激勵線圈的遠(yuǎn)場渦流傳感器檢測得出的坡印廷矢量圖；
[0024]圖12是本實(shí)用新型在測量時，檢測線圈軸線為缺陷中心線時所測得依次對應(yīng)不同缺陷時的相位圖。
[0025]圖中:管道彎頭-1、遠(yuǎn)場渦流傳感器-2、激勵線圈-3、接收線圈-4、諧波信號激勵電路-5、信號處理電路_6、A/D轉(zhuǎn)換電路-7、計算機(jī)-8、航空插座-9、把手-10、端蓋-11、屏蔽單元-12、殼體-13。屏蔽單元12采用娃鋼片制作而成。把手10與端蓋11通過六角螺釘連接，端蓋11與殼體13通過十字槽盤頭螺釘連接。激勵線圈3固定在殼體底部兩端，接收線圈4固定在殼體內(nèi)腔底部中央，屏蔽單元12罩在激勵線圈3上方，激勵線圈3和接收線圈4引線與航空插座9相連。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0027]現(xiàn)有一般的遠(yuǎn)場渦流傳感器只采用一個激勵線圈和一個接收線圈，當(dāng)采用一個激勵線圈檢測外徑為80mm的管道時，得出的幅值信號曲線、相位差曲線和坡印廷矢量圖分別如圖6、7、8所示，幅值出現(xiàn)了拐點(diǎn)，相位有90°變化，能量也兩次穿透管壁，說明發(fā)生了遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象。但遠(yuǎn)場區(qū)位于幅值和相位基本不變和能量二次穿透區(qū)域，由圖可知采用一個激勵線圈時，遠(yuǎn)場區(qū)到激勵線圈軸線的弧長距離為10mm到120mm。它所采集遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象的“幅值信號曲線、相位差曲線和坡印廷矢量”三個重要特征信號相對于激勵信號的變化很小，易受噪聲信號干擾，難以用來進(jìn)行判斷所測物體是否存在腐蝕或裂紋等此類缺陷。因幅值信號很微弱，從而對后面的信號處理電路要求更高，另外，遠(yuǎn)場區(qū)相對激勵線圈的距離大，增大了傳感器尺寸。
[0028]本實(shí)用新型采用包括兩個相同激勵單元和一個接收單元構(gòu)成的遠(yuǎn)場渦流傳感器，且兩激勵單元分別位于接收單元兩側(cè)，激勵單元和接收單元均沿被檢測管道彎頭橫截面周向設(shè)置，且接收單元位于測量間接耦合磁場信號的遠(yuǎn)場區(qū)域；當(dāng)遠(yuǎn)場渦流傳感器施加諧波激勵后，利用雙激勵拉近遠(yuǎn)場區(qū)，提高所測信號幅值;傳感器沿管道彎頭周向掃描，測取接收單元接收到的信號相對激勵信號的相位差，從而得到相位差的變化特征，即獲得管道彎頭處的腐蝕和裂紋類缺陷信息。
[0029]由此可知，本實(shí)用新型的檢測方法屬于遠(yuǎn)場渦流檢測，是基于遠(yuǎn)場渦流效應(yīng)的無損檢測技術(shù)，故能否用遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)來檢測規(guī)則曲面金屬材料，取決于規(guī)則曲面金屬材料中是否發(fā)生了遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象。遠(yuǎn)場渦流現(xiàn)象有三個重要特征:幅值拐點(diǎn)、9