[发明专利]一种导电结构表面多裂纹的涡流检测探头及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无损检测探头装置及缺陷检测方法，特别是涉及一种金属结构及材料表面多裂纹缺陷涡电流检测探头及其检测方法。

背景技术

涡流检测是一种使用很广泛的无损检测技术，工作原理遵循电磁感应原理，当通有交变电流的激励线圈靠近导电材料时，将在导体材料中产生交变磁场，这称为一次磁场，同时该交变磁场会在导电材料表面感应出涡电流。导体中的涡电流也会产生磁场，称为二次磁场。导体结构表面如果在涡流流动路径上存在裂纹等缺陷，将会引起涡电流的变化，从而使涡电流所产生的二次磁场也发生变化，导致检测线圈所感测电信号发生变化。据此就可以判断导体材料表面缺陷的存在。

涡电流检测具有速度快、对表面缺陷反应灵敏等优异性能。已在蒸汽发生器管道、核电站热交换管道等许多关键设备的检测中发挥着重要的作用。为了评估设备结构安全，要求获得导电结构表面裂纹等缺陷的数量、位置和形状等信息。传统单线圈探头采用单点往复扫查，只适于检测单裂纹缺陷，且费时费力。实际情况中，工件表面裂纹往往呈多条并发的状况，且多裂纹比单裂纹对金属结构的破坏性更大。如果不能准确判断多裂纹的数目、各自走向及形状，容易造成漏检及处置不当，可能导致严重的安全事故。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种导电结构表面多裂纹的涡流检测探头装置及检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种金属结构表面多裂纹缺陷的涡电流检测探头，该探头激励线圈与检测线圈都由线圈阵列组成；激励线圈和检测线圈阵列都包含与被检测结构表面平行的平面线圈以及与被检测表面相垂直的线圈组成。

平面激励线圈呈矩形，且数量至少为两个，各线圈尺寸相同，相互之间平行排列。

垂直于被检测材料表面的激励线圈呈矩形，数量至少为三个，各线圈的尺寸相同，相互之间平行排列，它们之间为两个平面激励线圈。

垂直于被检测材料表面的检测线圈呈矩形，该检测线圈垂直于平面激励线圈表面，一个平面激励线圈上方垂直方向检测线圈的数量至少为4个，且各检测线圈的尺寸相同，相互之间等间距平行排列。

与被检测材料表面平行的平面检测线圈数量至少为8个，各平面检测线圈呈矩形，且尺寸相同，位于等间距排列的垂直方向检测线圈与平面激励线圈边框之间。

采用该探头检测导电结构表面多裂纹的方法如下。激励线圈阵列在被检测导电结构表面一个较大的区域产生不同方向的电磁场与涡电流，受到裂纹扰动影响将产生路径与强度的变化，通过探头中与被检测导电材料表面平行及垂直分布的多检测线圈所感测的不同电信号，可以同时检测不同位置分布的多个裂纹，不但可以确定多个裂纹的数量，而且可以根据所获得信号的相应检测线圈种类判断其下方裂纹的方向，并根据所获得信号分布及幅度可分析裂纹的形状。

对于导电材料表面与垂直方向检测线圈相平行的裂纹，可以通过垂直方向检测线圈对涡电流的检测实现；平面激励线圈激发的涡电流在遇到与垂直方向检测线圈相平行的裂纹时，涡电流受到扰动将沿裂纹方向分流，这个被分流的涡电流可以被与该裂纹最接近的垂直方向检测线圈检测到，体现在该线圈获得最大的信号变化幅度。据此可知在该线圈附近有与该垂直方向检测线圈相平行的裂纹。

对于导电材料表面与垂直方向检测线圈相垂直的裂纹，可以通过如下方法检测到。垂直于被检测导体表面的激励线圈激发出与该线圈表面垂直的磁通，该磁通在遇到与垂直方向检测线圈相垂直的裂纹时将沿裂纹发生路径变化，有垂直被检测材料表面的磁通分量产生，这个磁通分量可以被最靠近该裂纹的平面检测线圈检测到，体现在该线圈获得最大的信号幅度。据此可知在该检测线圈附近有与该垂直向检测线圈相垂直的裂纹。

附图说明

图1是本发明检测导电结构表面多裂纹的电涡流探头结构图。

图2是本发明检测导电结构表面多裂纹的电涡流探头顶视图。

图3是导电结构表面多裂纹模型顶视图。

图4是本发明探头利用电磁场变化检测与垂直方向激励线圈平行的裂纹示意图。

图5是本发明探头利用涡电流变化检测与垂直方向检测线圈平行的裂纹示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

在关键设备的无损检测中，采用传统涡流探头与方法难以检测多裂纹缺陷，但多裂纹比单裂纹对金属结构的破坏性更大。因此需要提高对多裂纹的数目、方向及形状检测的能力，避免发生漏检导致安全事故的发生。