[发明专利]方形管道内检测电磁超声探伤换能器结构

说明书

本发明属于电磁超声检测领域，涉及一种方形管道内检测电磁超声探伤换能器结构，包括手柄、磁铁、保护筒和线圈，其特征在于：磁铁固定于手柄的一端，保护筒套于磁铁外部并与磁铁紧贴，保护筒内设有方形的线圈，线圈的导线为等间距折线形排列，相邻导线的电流方向相反。对线圈通以交变电流，在工件近表面内部形成涡流；磁铁产生偏置磁场，在偏置磁场的作用下，交变涡流受到交变洛伦兹力；涡流质点在交变洛伦兹力的作用下，形成机械振动，产生超声波进而完成不同情况下对管道有无损伤的判定。

技术领域

本发明属于电磁超声波无损检测技术应用领域，具体涉及一种有探伤作用的方形管道内检测电磁超声探伤换能器结构。

背景技术

金属是人类应用最早的材料之一，其冶炼、加工、应用技术的提高也伴随着人类历史的向前发展。现代人们的生活离不开金属，现代工业中金属更是有着举足轻重的作用。金属材料的应用涉及国民经济的各个领域：高层建筑、深层地下和海洋设施、大跨度重载桥梁、轻型节能汽车、高速船舶、石油开采和长距离油气输送管线、大型储存容器、工程机械、精密仪器、航空航天、高速铁路、能源设施等。因此，金属材料不仅关系到国家的经济发展，同时也起到了维护国家安全的作用。金属板材是工业生产的主要形式，是众多工业领域中必不可少的原材料，航天工业、汽车制造、精密仪表等行业对金属板材质量要求较高，其表面质量的好坏，如制造过程中的表面刮伤、孔洞、分层，或使用过程中的裂纹、腐蚀等缺陷，会直接影响设备的运行性能和使用寿命，甚至带来安全隐患。因此，金属板材在使用之前，需要进行质量检测，即使投入使用之后，也要定期对其表面状态进行监测。无损检测技术作为一种缺陷检测方式，利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息，在工业生产中提升了产品的质量，保证了生产安全，对改进制造工艺、保证设备可靠运转具有重要意义。

常用的探伤检测方法可分为：射线探伤、漏磁探伤、渗透探伤、超声波探伤等。射线探伤是利用X射线的穿透性，射线探伤对被检工件的要求不高，可用于复杂复合材料等的厚度检测，但放射源会对人体带来危害，检测时对防护要求很高，这使得应用该种方法时，对现场的检测环境及防护成本都非常高，不利于一般情况下的推广使用。漏磁探伤是利用工件磁化时表面或近表面缺陷处磁阻增大而产生漏磁进行检测，适于薄壁件或焊缝表面裂纹的检验，也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。渗透检测利用毛细现象使渗透液渗入缺陷，经清洗使表面渗透液去除再吸附出缺陷中残留渗透液而达到检验缺陷的目的，但不适用于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料，相比以上三种检测方法，利用超声波的特性进行探伤检测具有波的发射回收简单、重复性好、对工件要求不高、抗干扰能量强、适用环境广的众多优点。超声法在金属无损检测、测厚方面受到人们的追捧。超声波在工业、医疗、海洋探测等方向的研究越来越深入，并广泛的应用于相关领域。

传统的压电超声检测方法是一种比较成熟的无损检测方法，是利用压电陶瓷的压电效应工作的。以其结构简单、换能效率高、使用方便等特点，已经广泛的应用于各个领域。但由于其使用过程中必须使用耦合剂，而耦合剂具有高温下不稳定、易挥发等特点，使其在高温检测方面无法适用。而且其检测时对被测物体的表面要求较高，一旦表面光洁度不够还需要对其进行打磨，这大大限制了压电超声在在线检测方面的应用。

电磁超声(简称EMAT)，是无损检测领域出现的新技术，该技术利用电磁耦合法激励和接收超声波。相对于常规超声波检测，电磁超声具有以下优点：1.非接触检测，不需要耦合剂。2.产生波形形式多样，适合做表面缺陷检测。EMAT在检测的过程中满足一定的激发条件时，会产生表面波、SH波和Lamb波等，可以实现波形模式的选择。3.适合高温检测。4.对被探工件表面质量要求不高。5.检测速度快。6.声波传播距离远。7.所用通道与探头数量少。8.发现自然缺陷的能力强，EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不易检出的缺陷都能准确发现。因此，在工业应用中，电磁超声越来越受到人们的关注和重视，超声探伤的应用已经扩展到高温、高速和在线检测等领域，是无损检测的发展前沿技术之一。