[发明专利]一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头

说明书

本发明涉及核电站控制棒驱动机构密封焊缝电磁无损检测技术领域，具体公开了一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头。该探头包括直流磁饱和单元组、轴绕式Bobbin激励线圈以及密布式检测传感器组，直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈共同形成“H”型框架结构，左右两根垂直结构绕制线圈形成直流磁饱和单元组，中间轴向骨架上绕制Bobbin激励线圈，形成轴绕式Bobbin激励线圈；直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈整体跨在Ω焊缝检测区域焊缝的上方，并在Ω焊缝检测区域焊缝弧面区域上安装有包括若干个点式传感器的密布式检测传感器组。该探头检测的深度范围更大，定量能力增强，并通过贴合焊缝弧面的密布传感器检测单元组，能提高缺陷定位能力。

技术领域

本发明属于核电站控制棒驱动机构密封焊缝电磁无损检测技术领域，具体涉及一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头。

背景技术

Ω焊缝是反应堆控制棒驱动机构与反应堆顶盖杯座之间的连接密封焊缝，是一回路压力边界的特殊密封焊缝，它长期处于振动环境之中，内部受高温高压及腐蚀性的一回路介质(硼酸水)的作用，特别是停堆和开堆时温度的变化会促使焊缝内部存在的焊接缺陷扩展，是核一级部件的薄弱环节。Ω焊缝母材内环为0Cr18Ni12Mo2Ti，填充材料为0Cr18Ni9Ti，母材与焊缝热影响区组织为铁素体+奥氏体，晶粒度为6-7级，焊缝组织为δ铁素体+奥氏体，而且焊缝区域、热影响区域以及木材区域均具有一定的弱磁性。

Ω焊缝是半径小，曲率大，壁厚薄的半圆环形焊缝，焊缝内、外表面成型较差(焊缝余高高低不平)。Ω焊缝母材厚度为3mm，但焊缝区域由于焊缝内外表面存在余高其厚度一般在5mm左右，焊缝外表面余高约为0.5mm、焊缝宽度约为6～7mm，具体结构如图1所示。这种情况下，外表面可供换能器良好接触的表面小，给涡流检验带来了表面提离效应大和渗透深度不够等问题。针对这种特殊结构焊缝的涡流检测，换能器的设计相当重要，现阶段已经开展了很多研究，包括了在仿形结构的贴合弧面上布置了多个点式，正交，差分等线圈的结构，但是大多采用的是基于自发自收的信号激励和接收模式，此种模式有设计简单和线圈布置的简单性等特点，但是由于焊缝区域的本底噪声，以及焊缝区域以及母材区域的弱磁性，对于信号的分辨以及检出造成了较大影响，有时候甚至难以检出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其可以提高焊缝区域和母材料区域的磁场均匀性，以及涡流渗透深度，在满足检测区域覆盖的基础上，提高信号的分辨力以及检测灵敏度。

本发明的技术方案如下：一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，该探头包括直流磁饱和单元组、轴绕式Bobbin激励线圈以及密布式检测传感器组，其中，直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈共同形成“H”型框架结构，左右两根垂直结构绕制线圈形成直流磁饱和单元组，中间轴向骨架上绕制Bobbin激励线圈，形成轴绕式Bobbin激励线圈；直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈整体跨在Ω焊缝检测区域焊缝的上方，并在Ω焊缝检测区域焊缝弧面区域上安装有包括若干个点式传感器的密布式检测传感器组。

所述的密布式检测传感器组中若干个平面线圈的点式传感器合理密排设置于Ω焊缝检测区域焊缝弧面上，并保证对焊缝区域缺陷信号检测的同时，彼此磁场信号不出现串扰。

所述的直流磁饱和单元组由刷有绝缘漆的如干硅钢片叠成磁芯，在其外绕制若干匝的铜丝制成。

所述的密布式检测传感器组中的点式传感器线圈为霍尔传感器或者巨磁阻传感器。

所述的轴绕式Bobbin激励线圈中的轴绕式结构，其直径覆盖焊缝的宽度，并延伸至Ω焊缝检测区域的母材区，使磁场区域覆盖整个可能出现缺陷的区域。