[发明专利]一种柔性磁饱和脉冲涡流检测探头及检测方法

说明书

一种柔性磁饱和脉冲涡流检测探头及检测方法，该探头包括磁饱和线圈、脉冲涡流激励线圈和检出线圈，其中磁饱和线圈为直径较大的平面螺旋线圈，脉冲涡流激励线圈及检出线圈为等直径平面螺旋线圈；将这三个线圈同轴心累加，层间用绝缘层隔开，并用外绝缘层密封，形成柔性磁饱和脉冲涡流探头；强电压脉冲信号施加给磁饱和线圈，产生强磁场并将被测铁磁性试件饱和，同时低电压脉冲信号通入脉冲涡流激励线圈，脉冲涡流检出线圈测得检出电压信号，实现厚板内面缺陷检测；本发明相对于常规脉冲涡流探头，提升了对铁磁性材料的检测深度，同时适用于对具有复杂表面的结构的无损检测；解决了常规大型磁饱和装置中存在的便携性差、对弯曲表面适用性差的问题。

技术领域

本发明涉及一种电磁无损检测探头及系统，具体涉及一种柔性磁饱和脉冲涡流检测探头及检测方法。

背景技术

日本福岛核电站堆芯熔毁事故凸显了核电结构安全的重要性。除全电源丧失可能导致堆芯无法冷却而引发堆芯事故外，冷却所必需的大量核级管道的局部减薄等缺陷的发生和发展也可能导致核级管道的泄漏甚至大破裂，对核能结构安全造成严重威胁。在核级管道中大量存在流速测定部位、L弯头、T形接头等特殊部位，由于流动的复杂性其下游管道在服役过程中发生减薄缺陷不可避免，对核电站的安全造成严重威胁，需要定期进行定量无损检测以保障其安全性和经济性。

核级管道材料主要为不锈钢和碳素钢，核电结构定量无损检测主要采用超声检测(UT)方法。由于管道外部的隔热/绝缘层的存在，常规超声方法无法实现直接对内壁缺陷的定量检测，而常规涡流检测方法不需要接触及耦合剂，同时脉冲涡流检测(PECT)方法对于厚壁结构无损检测具有优势。对于不锈钢管道，理论和实验研究已证明了PECT方法对于管道局部减薄缺陷检测的有效性。但对于强磁性碳素钢管道，由于磁导率影响涡流的集肤深度大大降低，导致PECT方法无法直接应用于厚壁管道检测，需要开发新的方法。

磁饱和现象可降低材料磁导率。对于铁磁性材料，可利用外加强磁场使试件磁饱和，以增加涡流的集肤深度。磁饱和涡流检测已在磁性材料检测中广泛使用，但无法实现厚板内面缺陷检测。结合脉冲涡流和磁饱和涡流的特点，磁饱和脉冲涡流检测有望克服上述困难，实现碳素钢核级管道内面减薄缺陷的定量检测。然而现有磁饱和装置，一般是用大型赫姆霍兹线圈装置或较大的电磁铁装置产生的强静磁场使被检测对象磁饱和，大型赫姆霍兹线圈装置一般固定在实验室内，便携性很差，而较大的电磁铁装置对具有复杂表面的结构的适用性较差，很大程度限制了磁饱和脉冲涡流探头的检测范围；另一方面，对于铁磁性材料，传统脉冲涡流探头在实现检测时有以下两方面缺点，一是仅对探头同侧的表面/近表面缺陷检测灵敏度高，对探头异侧的缺陷检测灵敏度较差，二是即使对于探头同侧的缺陷，当缺陷深度较大时，存在信号饱和、无法定量的问题。而对于适用于弯曲表面的柔性磁饱和脉冲涡流探头，国内外尚无相关研究报道。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种柔性磁饱和脉冲涡流(PECT)检测探头及检测方法，通过电容器电源放电在磁饱和线圈中通入较强电流、形成强磁场，使被检测试件磁导率降低，达到磁饱和状态；然后在被检测试件处于磁饱和状态下，由脉冲涡流装置对柔性脉冲涡流探头完成脉冲激励和脉冲信号检出。具有非接触、易实现、易操作、检测效率高、便携性好、对复杂表面适应性强等优点。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种柔性磁饱和脉冲涡流检测探头，包括磁饱和线圈、脉冲涡流激励线圈和脉冲涡流检出线圈，所述磁饱和线圈的直径比脉冲涡流激励线圈和脉冲涡流检出线圈的直径大1至2倍；通过将磁饱和线圈、脉冲涡流激励线圈及脉冲涡流检出线圈同轴心逐层累加，层间用绝缘体隔开，并在这三部分线圈外部用外层绝缘层密封，形成一个柔性磁饱和脉冲涡流检测探头；其中，每层按从上到下的顺序分别为：上层外绝缘层、磁饱和线圈、第一内绝缘层、脉冲涡流激励线圈、第二内绝缘层、脉冲涡流检出线圈和下层外绝缘层；所述脉冲涡流检出线圈能够检出铁磁性被测试件内外表面存在的缺陷信号。