[发明专利]一种脉冲远场涡流检测探头及使用方法

说明书

本发明公开了一种脉冲远场涡流检测探头及使用方法，激励线圈和检测线圈置于同一中心轴线上，激励线圈与检测线圈之间安装有非金属骨架；激励线圈与脉冲信号发射机连接；检测线圈与检测信号接收机连接；同时进行差分式通道和绝对式通道的检测，使用探头体对被检管道进行内穿式检测，通过计算机将采集到的衰减电压数据，绘制出绝对式通道和差分式通道的归一化电压衰减曲线图，以及归一化电压时间剖面曲线图，判断缺陷的存在情况与缺陷类型。本发明综合了绝对式探头和差分式探头的检测特点，使探头对不同类型缺陷均具有较好的检测灵敏度，弥补了远场涡流无法区别内外壁缺陷的缺点，扩展了差分探头在脉冲远场涡流检测技术中的应用价值。

技术领域

本发明属于电磁无损检测技术，特别涉及一种针对小径管的差分式脉冲远场涡流检测探头及使用方法。

背景技术

油气井，电厂的承压设备在服役期间会产生各种腐蚀、孔状缺陷。由于高温高压，还会产生危险性极大的裂纹。管道很容易造成泄露与断裂，造成较为严重的灾害，因此对该类缺陷的检测尤为重要。

工业上采用超声检测、射线检测、漏磁检测，涡流检测四大检测方法对管道进行检测。超声检测时需要耦合剂使得探头与管道表面耦合，又由于管道表面经常附着较厚的氧化皮，因此清除氧化皮需要增加一些额外的辅助工序及设备；射线检测检测速度慢，且对人体有伤害；漏磁检测对闭口裂纹缺陷的检测能力不够；常规涡流由于趋肤效应，涡流渗透深度有限，对检测埋藏表面较深处缺陷的检测能力不足。

远场涡流技术是检测小径管缺陷的有效技术之一，远场涡流检测技术突破了常规涡流趋肤效应的限制，检测管道的内外表面缺陷具有相同的检测灵敏度，能够克服一定的提离效应，有效检测管道腐蚀、裂纹类缺陷^[1,2]。但是远场涡流检测无法区分内外壁缺陷且激励可选用频率少。

脉冲远场涡流检测技术结合了脉冲涡流的频谱丰富性和远场涡流技术同时检测内外管缺陷的特点，将正弦激励改为脉冲方波激励，具有更强的渗透能力，宽频谱使其能够获得更多的检测信息，该技术已经运用于金属管道、金属板构件等的腐蚀和裂纹类缺陷的检测^[3,4]。脉冲远场涡流结合脉冲涡流的优势使得检测缺陷信息更为丰富，检测灵敏度有很大提高。

阵列传感器由四个沿管道周向间隔90°阵列摆放的检测线圈组成。每个检测线圈可以获得附近的管道的缺陷信息，从而得到局部区域的缺陷信息。对管道内径及内外部缺陷具有较高检测灵敏度，但是检测区域无法覆盖管道^[5,6]。

通过采用脉冲激励信号取代传统涡流正弦信号激励，发现运用过渡区检测信号幅值与过零时间特征有效区分管道内外全周向的缺陷，但是对不同类型缺陷的信号特征没有进行具体研究^[7]。

自差分模式接收线圈通过与将接收线圈缠绕在E形磁芯的中心轴上来检测磁通量的变化。与常规传感器相比对轴向裂纹有更高的检测灵敏度，但对不同类型缺陷之间的检测相位差异不大，无法很好的分辨缺陷类型^[8]。

发明内容

本发明旨在提供一种脉冲远场涡流检测探头及其使用方法，解决远场涡流检测无法区分内外壁缺陷且激励可选用频率少的问题，明确探头不同接线方式对不同缺陷的检测特点。解决传统差分式探头无法很好分辨缺陷类型的问题，提高探头灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明采取以下的技术方案。一种脉冲远场涡流检测探头，包括激励线圈和检测线圈，所述激励线圈和检测线圈置于同一中心轴线上；激励线圈与检测线圈间距为被检管道直径长度的2～3倍，激励线圈与检测线圈之间安装有非金属骨架；所述检测线圈与激励线圈均为圆环形结构，其外径与被检管道的内径匹配。

进一步，所述检测线圈为两个并列的线圈组成，当连接单个线圈的接线端时，探头为绝对式探头；当两个线圈的接线端相互连接时，探头为差分式探头，并采用双通道的方式同时进行检测。