[发明专利]一种针对小径管周向裂纹涡流检测的差分探头及其使用方法

说明书

本发明公开的一种针对小径管周向裂纹涡流检测的差分探头及其使用方法，属于电磁无损检测技术领域。包括圆柱形的探头本体以及设在探头本体上的圆柱磁芯、激励线圈和2个差分接收探头；圆柱磁芯固定在探头本体的中部，并且圆柱磁芯的轴线与探头本体的轴线垂直；激励线圈固定在圆柱磁芯外周上；2个差分接收探头分别相对设置在圆柱磁芯两侧的探头本体表面上。本发明通过横向激励探头和横向传感器的设计提高对周向裂纹的检测灵敏度；裂纹越窄，则与传统的纵向传感器相比灵敏度提高越显著，能够指导检测中对小径管缺陷的识别和定位。

技术领域

本发明属于电磁无损检测技术领域，具体涉及一种针对小径管周向裂纹涡流检测的差分探头及其使用方法。

背景技术

在电力、石油、化工领域，大型承压设备是输送水蒸气、石油、天然气等工业气体的重要组成部分，它广泛工作于恶劣的工作环境之中，设备内部存在数以千计的小径管，这些小径管在高速流体的冲刷和内外部的腐蚀下难以保证其密封性和寿命，需要定期或者不定期在役检测。在小径管的缺陷中，周向裂纹大量存在于管道之中，相较于其它缺陷不易于检测且管道出现事故常常包含周向裂纹的影响，对小径管的周向裂纹检测已成为国内外研究的热点。

对小径管进行无损检测的方法中，涡流检测是应用最为广泛的技术之一。涡流检测的基本原理是用交流电激励线圈，使线圈产生交变磁场，将线圈接近待检的导电工件，则在待检工件中就会由于电磁感应产生感应电流。由于感应电流是环绕状的，所以称为涡流。涡流场的磁场变化由附近的接收线圈进行接收。如果导体中存在裂纹等缺陷，则会影响涡流场的幅度和相位，也会影响到接收线圈信号的幅度和相位。幅度和相位信号构成涡流检测中的阻抗信号。典型的阻抗式涡流检测方法使用内穿式圆形探头，用两个同样的线圈组成差分探头对管道缺陷做出检测，但是此方法对周向裂纹的检测能力有待提高。倾斜摆放的线圈虽然会增加对周向裂纹的检测灵敏度，但这样的结构会存在检测盲点，以阵列式探头或者在探头的机械方面增加设计，可以有效地克服上述问题，但是会增加检测难度和检测成本。

以上对小径管的周向裂纹检测技术仍然存在一些有待解决的问题，主要是方法简便的检测灵敏度不够高，检测灵敏度较高的阵列检测则检测设备复杂、仪器的一次性成本和运行中的探头消耗成本都很高。因此，如何在不明显增加检测成本的前提下，尽可能提高检测速度和检测灵敏度成为一个重要的研究方向，这对指导工业检修、防止设备老化失效非常重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种针对小径管周向裂纹涡流检测的差分探头及其使用方法，结构设计合理、操作简便、灵敏度高，能够指导检测中对小径管缺陷的识别和定位。

本发明是通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种针对小径管周向裂纹涡流检测的差分探头，包括圆柱形的探头本体以及设在探头本体上的圆柱磁芯、激励线圈和2个差分接收探头；圆柱磁芯固定在探头本体的中部，并且圆柱磁芯的轴线与探头本体的轴线垂直；激励线圈固定在圆柱磁芯外周上；2个差分接收探头分别相对设置在圆柱磁芯两侧的探头本体表面上。

优选地，差分接收探头包括2个差分连接的差分接收传感器，差分接收传感器包括硅钢片磁芯和若干缠绕在硅钢片磁芯上的小线圈，若干小线圈等间距地均布在硅钢片磁芯上且依次串联；硅钢片磁芯的长度方向与圆柱磁芯的轴线方向相同。

进一步优选地，2个差分接收传感器之间的距离为0～10mm。

进一步优选地，小线圈的数量为2～20个。

进一步优选地，相邻小线圈的间距为0～10mm。

进一步优选地，小线圈的线径为0.05～1mm，匝数为5～100圈。

优选地，所述探头本体内部中空，连接线设置在探头本体内部。

本发明公开的上述针对小径管周向裂纹涡流检测的差分探头的使用方法，包括：