[发明专利]高温铸锻件持续检测电磁超声探头、探伤装置及探伤方法

说明书

本发明公开了高温铸锻件持续检测电磁超声探头、探伤装置及探伤方法，铸锻件电磁超声探头包括探头外壳，设置于探头外壳的腔体内的永磁体，设置于探头外壳外底部下方的激励/接收线圈，激励/接收线圈均为导线绕制的与探头外壳底部平行的螺旋线圈，导线由多根均匀涂抹陶瓷涂层的银线捆绑成一簇而成；永磁体下方设置有磁座，磁座的中轴线与激励线圈所在平面垂直；探头外壳侧壁靠近底部设置有若干抽水口，探头外壳顶部设置有进水口，探头外壳与永磁体及磁座之间的空腔构成水循环冷却通道。多股均匀涂抹陶瓷层的银线制成导线及其布置、磁座及水冷三种设计，使得其能实现650℃高温铸锻件持续检测，且提高换能效率、降低提离敏感性和减小探测盲区。

技术领域

本发明涉及利用电磁超声体波持续探测高温金属铸锻件内部缺陷技术领域，具体是一种高温铸锻件持续检测电磁超声探头、探伤装置及探伤方法。

背景技术

随着中国工业的加速发展，我国对大型铸锻件的需求与日俱增，对大型铸锻件的质量要求也在不断提高。对高温状态下的铸锻件进行无损检测，可以尽早发现缺陷，实时监测并控制缺陷，并根据缺陷信息，实时改进加工工艺，通过提高锻压变形程度实现缺陷的消除和抑制。对通过提高锻压形变仍无法消除的缺陷可及时回炉二次锻造，避免再次加热时的能源消耗和人员浪费，能大幅度地提高成品率和生产效率，实现绿色制造和环保制造。

常规压电超声检测方法需要在表面光滑，涂有机油、水等耦合剂的条件下才能达到较好检测效果。在高温条件下，压电晶片的压电效应急剧退化，耦合剂不稳定易挥发或耦合效率低，因此，传统压电超声检测技术几乎无法实现300℃以上高温铸锻件持续检测。

电磁超声检测技术作为一种新型无损检测技术，适合在高温、表面粗糙环境下工作，它具有非接触、无需耦合剂、易激发各种超声波形、安全、可靠、便捷等特点。电磁超声探头具有易设计、制作成本低等特点，其换能机理为洛伦兹力、磁致伸缩和磁化力三种。高温条件下，对于钢铁等铁磁性铸锻件，通常洛伦兹力和磁致伸缩力共同作用；对于铜、铝等非铁磁性铸锻件，通常以洛伦兹力为主导作用。

目前关于高温电磁超声体波探伤方法及其装置的专利报道主要有以下几个：

专利申请号CN105758938A授权了“550℃高温金属材料电磁超声体波探伤方法及其装置”，该专利使用收发一体的陶瓷银线圈和耐高温N～AH SmCo永磁体实现了550℃高温金属材料内部缺陷的长时间检测。

专利申请号CN205538843U公开了“一种耐高温脉冲电磁铁式电磁超声探头”，通过设计不同的电磁铁结构能够实现横波、纵波检测，提升对缺陷的检测能力，并且采用“下进下出”的水循环通道，能够对高温、大型铁磁性锻件进行长时间检测。

专利申请号CN108088907A授权了“一种基于电磁超声的高温管线伤损在线监测系统”，该系统能够快速扫查较长距离的管道中缺陷的分布情况，将探头及硬件电路系统长期安装在管道上，可采集并存储大量的数据，通过对数据的综合分析，提高系统灵敏度和检测结果的可靠性。

专利申请号CN105571708A设计了“超声高温检测声速校准设备”，该装置可以在预设温度范围内，对检测对象中的超声波传播速度进行校正，解决了超声波在高温设备检测时，其精度较低的问题。

专利申请号CN108872401A授权了“一种抗高温、耐磨的电磁超声横波探头及其制作方法”，该装置配备“下进上出水”的水循环冷却系统，线圈下端面具有防护耐磨涂层。在高温下检测铁磁性材料时，既可以提高换能效率也可使线圈组件免受损坏，可延长其使用寿命。

以上专利虽然可以应用在高温检测领域，但相对来说，它们仅考虑了探头设计的局部优化，并未从探头的提离敏感性、提高探头的换能效率和减小快速回复时间、高温状态下水循环冷却效果、偏置磁场聚集效果等进行整体性和集成性设计，特别是在降低探头的提离敏感性、提高探头的换能效率方面，现有的技术其提离敏感性高，换能效率较低，而且现有的技术中也难以实现高温下持续检测。

发明内容