[发明专利]一种针对管道缺陷检测的磁力传动式阵列涡流探头及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁无损检测探头，具体涉及一种针对管道缺陷检测的磁力传动式阵列涡流探头及方法。

背景技术

管状结构在能源、化工等各类工业领域广泛运用。在长时间使用过程中，其结构内部不可避免的会产生损伤或缺陷。由于损伤或缺陷会对管道结构的安全性带来严重后果，因此对其进行定期无损检测和评价非常必要。

涡流检测方法是基于电磁感应现象进行缺陷和损伤检测的方法，具有对表面及近表面浅缺陷检测能力高、非接触、快速扫查等优点，是一种对此管道结构表面/近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。然而现有涡流探头的激励线圈和检出线圈都是通过机械连接，便携性很差，尤其对于长管检测，普通机械连接很难伸进最里面，很大程度限制了涡流探头的检测范围；另一方面，传统涡流探头为激励线圈和检出线圈放在管道同侧的非穿透型涡流探头，非穿透型涡流探头在实现检测时有以下两方面缺点，一是仅对探头同侧的表面/近表面缺陷检测灵敏度高，对探头异侧的缺陷检测灵敏度较差，二是即使对于探头同侧的缺陷，当缺陷深度较大时，存在信号饱和、无法定量的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种针对管道缺陷检测的磁力传动式阵列涡流探头及方法，通过激励线圈永磁铁骨架带动环向检出线圈铁磁材料骨架使得激励线圈和12个圆形阵列的检出线圈在管道轴向始终保持运动的同步性，另外通过12个PVC骨架以及缠绕在PVC骨架上的环向检出线圈实现对管道管壁缺陷的环向定位；此外，由于激励线圈和检出线圈分别分布在管道的外壁和内壁，为穿透型涡流探头，相对于常规的非穿透型涡流探头，对管道内壁和外壁的缺陷具有相似的检测灵敏度，同时，对于深度较大的缺陷，不存在信号饱和、无法定量的问题。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种针对管道缺陷检测的磁力传动式阵列涡流探头，包括激励探头装置和检出探头装置，所述激励探头装置由可滑动套在管道1外壁的永磁铁骨架2和缠绕在永磁铁骨架2上的激励线圈3组成；所述检出探头装置由可滑动套进管道1内的铁磁材料骨架4、多个形成圆形阵列的PVC骨架7和缠绕在PVC骨架7上的环向检出线圈8以及激光头9组成；所述铁磁材料骨架4上有与PVC骨架7数量一致的圆形阵列的PVC骨架安装孔5以及一个激光头安装孔6，所述PVC骨架7以及缠绕在PVC骨架7上的环向检出线圈8安装在PVC骨架安装孔5内，激光头9安装在激光头安装孔6内；所述形成圆形阵列的环向检出线圈8能够检出管壁中存在的缺陷，并能够同时定位出管壁缺陷的轴向和环向位置。

所述PVC骨架7的数量为12个，相应的，PVC骨架安装孔5的数量也为12个。

所述铁磁材料骨架4由铁磁性材料制成，所述PVC骨架7以及缠绕在PVC骨架7上的环向检出线圈8紧配合安装在PVC骨架安装孔5内。

所述永磁铁骨架2由永磁体制成，激励线圈3为多层的漆包线缠绕在永磁铁骨架2上。

所述环向检出线圈8为多层的漆包线缠绕在PVC骨架7上。

上述所述针对管道缺陷检测的磁力传动式阵列涡流探头进行缺陷检测的方法，首先，激励线圈3持续通入稳态的正弦激励电流，该正弦激励电流会在管道1内产生交变磁场，变化的磁场会在管壁感生出交变的涡流，涡流会受到管壁缺陷的扰动，涡流感生的次生磁场以及检出电压信号会被多个圆形阵列的环向检出线圈8捕捉进而反映管壁缺陷的信息；

其次，永磁铁骨架2在管道1外壁上沿轴向滑动进行轴向扫描，与此同时铁磁材料骨架4由于受到永磁铁骨架2的磁吸附力会与永磁铁骨架2在管道1轴向保持同步运动；多个圆形阵列的环向检出线圈8实时捕捉当前轴向位置的检出电压信号，对每个通道的检出电压信号进行处理并与无缺陷管壁检出电压信号进行比较，从而判断当前轴向位置是否存在缺陷；如果判定缺陷存在，那么该缺陷的轴向位置就由此确定，需要进一步定位该缺陷的环向位置；

最后，通过分析多个通道的环向检出线圈8的检出电压信号，即能够推算出缺陷的环向位置；此外，为防止永磁铁骨架2沿管壁轴向滑动时会同时沿管道轴心转动，造成每个环向检出线圈的环向位置无法判断，为此，在铁磁材料骨架4上安装了激光头9，其发出的激光会打在预先放置于管道1管口处的带角度的圆盘上，由此能够时时确定每个环向检出线圈在管壁环向的当前位置。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：