[发明专利]用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声波无损检测技术领域，特别涉及一种用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器及其检测方法。

背景技术

随着石化行业的快速发展，换热器使用数量急剧增加，换热管数量呈几何倍数增长。由于换热管长期工作在腐蚀和应力交互作用下，很容易产生失效，影响设备的安全运营以及产品质量，因此有必要对换热管进行检测。目前，对于在役换热管的检测方法主要有远场涡流检测、局部磁饱和涡流检测、内旋转超声相控阵检测以及漏磁检测方法。上述检测方法检测过程中，均要求传感器必须穿过换热管被检测区域，这样一方面探头的移动过程会导致检测效率低，另一方面要求换热管被检测区域内壁均要进行清洗，从而影响了上述检测方法的应用。

超声导波检测具有单点激励即可检测一段距离的优势，因此可用于换热管检测，且在检测过程中只需对传感器放置区域进行清洗而传感器无需移动。专利申请号CN200480038549.4的发明申请公开了一种用于换热管的扭转波检测方法和系统，通过导波锥与换热管内壁的耦合，利用在换热管外部的磁致伸缩传感器激励和接收扭转波脉冲来完成对换热管的检测，其耦合情况直接影响检测结果。故该方法要求内表面接触状况良好，清洗要求高；而且对于内表面凹凸不平的状况，则需要打磨等特别处理，从而造成实际操作中的不便。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提供了一种用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器及其检测方法，其在检测时只需将传感器放置于被检换热管一端内部，处于传感器前端的导电钢刷与换热管产生电接触，检测过程中传感器无需移动即可实现对换热管的高效检测。

按照本发明的一个方面，提供了一种用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器，该磁致伸缩导波传感器包括：

外壳；

与外壳一端相固定的端盖；

与外壳的另外一侧相连的导电钢刷；

设置在外壳内部并与其相连的内壳；

安装在端盖上，通过穿过内壳的直流导线与导电钢刷实现电连接的航空插座；

分别设置在内壳的不同位置上的第一聚磁器和第二聚磁器；以及

第一交流线圈和第二交流线圈，该第一交流线圈和第二交流线圈分别缠绕在所述第一聚磁器与第二聚磁器上，并分别与航空插座电连接。

作为进一步优选地，所述第一聚磁器和第二聚磁器可以由高磁导率材料，例如工业纯铁、硅钢、低碳钢等制成。

作为进一步优选地，所述第一聚磁器和第二聚磁器可以通过螺钉固定于内壳。

作为进一步优选地，所述外壳和内壳均由绝缘材料制成。

按照本发明的另一方面，提供一种相应地对换热管进行内检测的方法，该方法包括下列步骤：

将磁致伸缩导波传感器放置于待检测换热管内部并处于其一端附近；

在待检测换热管的所述一端处设置与其电接触的磁性碳刷，同时将直流电源与航空插座和磁性碳刷相连通以构成回路，由此在检测换热管的内部产生周向磁场；

产生电磁脉冲信号，并将其功率放大后输入到缠绕在所述第一聚磁器上的第一交流线圈，由此形成作用于待检测换热管的交变磁场，在上述周向磁场和交变磁场的共同作用下，待检测换热管中形成扭转模态的弹性波；

所述弹性波经过缠绕在所述第二聚磁器上的第二交流线圈时，由于逆磁致伸缩效应而转换成电信号，此时将该电信号经过信号预处理和A/D转换，以获得检测结果信号完成对换热管的检测过程。

作为进一步优选地，在使用所述磁致伸缩导波传感器对换热管进行检测之前，对换热管内部放置传感器的区域进行清洗。

作为进一步优选地，在获得检测结果信号之后，可以将相关信号贮存在计算机以便后续处理。

按照本发明的磁致伸缩导波传感器及其检测方法，由于整个检测过程是通过磁场实现的，属于非接触式检测，因此对被检测换热管内表面状况要求低，无需打磨等特别处理，从而提高了检测效率以及适用性；此外，按照本发明的磁致伸缩导波传感器及其检测方法，利用了高导磁材料的聚磁效应，在直流导线和交流线圈之间布置的高导磁材料对交变磁场有聚集作用，从而提高了检测信号信噪比。

附图说明

图1是图1为按照本发明的用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器的剖视图；

图2为按照本发明的磁致伸缩导波传感器用于对换热管进行内检测的系统示意图；

图3为按照本发明的磁致伸缩导波传感器内增加聚磁器后的剖视图；

图4为具体实施例中所用的外径25mm、内径20m的换热管标样示意图；