[发明专利]一种检测分层缺陷的涡流叠加探头及检测方法

说明书

本发明涉及一种检测分层缺陷的涡流叠加探头及检测方法，属于电磁无损检测技术领域。包括第一矩形激励线圈、第二矩形激励线圈、检测线圈及固定安装架；所述固定安装架包括线圈安装块；所述第一矩形激励线圈、第二矩形激励线圈、检测线圈整体嵌装在线圈安装块内；所述第一矩形激励线圈、第二矩形激励线圈及检测线圈呈线性排列；所述第一矩形激励线圈与第二矩形激励线圈相邻的两个竖边中激励电流的流动方向相反。本发明具有检测效率高、探测深度大的优点；使用两个矩形线圈组合激励，可在材料中感应出沿材料深度方向流动的具有较大穿透能力的涡流，能对深层的分层缺陷进行有效检测；通过调整涡流渗透深度的大小，可检测深层及浅层的分层缺陷。

技术领域

本发明属于电磁无损检测技术领域，涉及一种适用于核电及其他重要工业领域缺陷检测的涡流传感器，尤其涉及一种检测分层缺陷的涡流叠加探头及检测方法。能有效识别金属材料中的分层缺陷，可为核电设备及工业大型厚壁构件实时定量检测和结构强度判断提供技术支持。

背景技术

涡流检测方法广泛应用于用于石油化工、电力冶金等行业，以及航空航天、核电设备等重要领域，对于保障设备运行安全、评定设备寿命、降低设备维护成本等具有重要意义。

涡流检测方法使用激励线圈在试件中感应出旋涡状的交变电流，通过线圈的阻抗信号变化来判断缺陷的位置和大小。涡流检测方法具有非接触、检测速度快的特点和浅裂纹定量方面的优势，是一种对表面和近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。

由于集肤效应的限制，涡流被限制在导体表面及近表面，常规的涡流探头仅适用于检测浅表层的裂纹，无法检测平行于材料表面的脱粘、分层等平面型缺陷。

超声方法可检测夹层等平面型缺陷，但不易检查形状复杂的工件，且存在检测盲区，对距离材料表面距离太近的分层缺陷无法检测。要求被检查表面有一定的光洁度，并需有耦合剂充填满探头和被检查表面之间的空隙，以保证充分的声耦合。

电磁超声通过电磁效应实现换能，不需要耦合剂，也不需要对工件表面进行预处理，但电磁超声的转换效率低，接收到的超声波信号幅值小；对周围环境噪声敏感度高，接收信号常被淹没在噪声中；辐射模式较宽，能量不集中。

CN201910282331.1的发明公开了一种钢材表面探伤用涡流探头，包括检测线圈、激励线圈、接线柱、插座、探头壳体，激励线圈与检测线圈固定在探头壳体内，激励线圈水平设置，检测线圈垂直设置在激励线圈上方，检测线圈为两个以上，检测线圈沿激励线圈的中心轴轴向均布，检测线圈缠绕在多棱柱结构上，检测线圈相互间串联，检测线圈、激励线圈分别引出两根信号线，信号线与接线柱连接，接线柱固定在插座内。优点是：可检测平面上0～90°的各方向缺陷。但是其依然主要用于检测表面缺陷，能检测的缺陷深度仅有1.5mm，无法检测深层缺陷；其检测线圈垂直设置在激励线圈上方，所测得的信号相对较小。

CN201210538859.9的发明公开了一种电涡流探头，该电涡流探头用于检测金属管道内部表面裂纹等缺陷。该电涡流探头由激励线圈阵列和检测线圈阵列组成，激励线圈阵列由与圆柱面垂直的圆周向线圈和通过圆柱轴所在平面的矩形线圈组成。检测线圈阵列分布于探头圆柱表面，位于圆周向和轴向检测线圈之间。检测线圈通过感测圆周向激励线圈产生的磁通受到圆周向裂纹扰动而产生的变化，可检测圆周向裂纹。检测线圈通过感测轴向激励线圈产生的涡电流受到圆周向裂纹扰动而产生的变化，也可检测圆周向裂纹。检测线圈通过感测圆周向激励线圈产生的涡电流受到轴向裂纹扰动而产生的变化，可检测轴向裂纹，通过探头沿管道方向扫查可以检测导电管道表面多个方向不同裂纹缺陷的存在，并可根据各检测线圈获得缺陷信号特征判断裂纹数量、方向及长、宽、深度等形状信息。该发明尚存在如下不足：(1)该发明仅适用于金属管道内表面缺陷的检测，无法用于平板表面缺陷检测；(2)所检测裂纹都是浅表裂纹，无法检测深层缺陷及裂纹；(3)所检测缺陷类型仅为周向、轴向裂纹，无法检测任意方向的裂纹。

发明内容