CN101446568A

CN101446568A - 钢管正交磁化漏磁检测装置

Info

Publication number: CN101446568A
Application number: CNA2008101977193A
Authority: CN
Inventors: 康宜华; 孙燕华
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-06-03

Abstract

本发明公开了一种钢管正交磁化漏磁检测装置，它包括横向伤检测单元、第一、第二纵向伤检测单元和信号采集与处理器；二个纵向伤检测单元在待检测钢管圆周方向上呈90°夹角的正交关系；横向伤检测单元、二个纵向伤检测单元在待检测钢管轴线方向上错位布置；信号采集与处理器分别与横向伤检测单元及各纵向伤检测单元相连，分别拾取到的纵、横向伤漏磁场的模拟信号，再经滤波放大和A/D转换后得到数字量的检测信号。装置实现了被检钢管以高速直进的运动方式通过固定式检测单元就可直接完成钢管上全方位走向伤的高效检测；同时，解决了自身难以作旋转运动的钢管(如连续油管、方钻具以及钢轨等)上全方位走向伤难以自动快速检测的问题；也能完成轴向焊缝上纵向伤的检测。

Description

钢管正交磁化漏磁检测装置

技术领域

本发明涉及一种钢管漏磁无损检测磁化技术，特别是基于正交磁化的钢管漏磁检测装置。

背景技术

钢管作为工程材料或器件已广泛应用于我国石油石化工业生产和基础建设项目当中。随着社会生产建设的迅猛发展，无缝和焊接钢管的生产和需求不断增长，生产效率和速度迅速提高。目前，根据美国石油协会(API)的要求，无缝钢管和焊接钢管在出厂之前必须进行100％的探伤。

漏磁检测作为一种无损探伤技术，现已广泛地应用在钢管自动检测生产线上。在漏磁检测中，磁化方向与伤的走向垂直时检出效果最佳，钢管轴向磁化最易检测与其轴线夹角为90°走向的伤(简称横向伤)，但也用于检测与其轴线夹角为45-90°的近横向走向的伤，所以实际上横向伤包括与钢管夹角为45-90°走向伤，其相应检测单元称为横向伤检测单元；同样地，纵向伤包括为0-45°走向的伤，其相应的检测单元称为纵向伤检测单元。对此，钢管全方位走向伤的检测也即其横、纵向伤的全面检测。

在钢管漏磁检测中，单一的纵向伤检测单元只能形成小于360°的圆周管壁上纵向伤的静态检测区，所以目前对于钢管全方位伤的全面自动检测是通过检测单元与钢管作低速螺旋推进的相对运动扫查方式来完成的(见Forster F.On the way from the“know how”to“know why”in the magnetic leakagemethod of nondestructive testing(Part1).Materials evaluation，1985，43(9)：1154-1162；GB/T 12606-1999/ISO 9598：1989.钢管漏磁探伤方法；何辅云、赖志荣、窦新华等.钢管漏磁探伤机.专利申请号95212309.6；康宜华、刘斌，谭波等多规格油套管漏磁检测方法研究.钢管、2007 36(1)，P17-20)。这种螺旋推进的相对运动扫查方式将钢管的检测速度限制在小于1.2m/s的低速生产状况下，检测效率低，难以适应钢管生产、制造工艺的发展要求；同时，不适用于自身难以作旋转运动的钢管(如连续油管、方钻具以及钢轨等)上全方位走向伤的全面检测；也不能完成轴向焊缝上纵向伤(平行于轴线(或焊缝))的检测。

发明内容

本发明的任务是提供一种钢管正交磁化漏磁检测装置，该装置能够对包括自身难以作旋转运动在内的各种被检钢管进行全方位走向伤的检测，并且具有更高的检测速度。

本发明提供的钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：它包括横向伤检测单元、第一纵向伤检测单元、第二纵向伤检测单元和信号采集与处理器；第一纵向伤检测单元与第二纵向伤检测单元在待检测钢管圆周方向上呈90°夹角的正交布置关系；横向伤检测单元、第一纵向伤检测单元以及第二纵向伤检测单元在待检测钢管轴线方向上错位布置；信号采集与处理器分别与横向伤检测单元、第一纵向伤检测单元及第二纵向伤检测单元相连，分别拾取到的横、纵向伤漏磁场的模拟信号，再经滤波放大和A/D转换后得到数字量的检测信号。

本发明提供的钢管正交磁化漏磁检测装置的特点是：采用正交磁化器组件对钢管进行分段正交磁化：形成360°圆周管壁轴向磁化区、大于180°圆周管壁第一周向磁化区、大于180°圆周管壁第二周向磁化区；第一周向磁化区与第二周向磁化区在钢管圆周方向上呈90°旋转正交，且沿钢管轴向错位布置，两者互补形成大于360°圆周管壁区域上纵向伤泄漏场的激发检测区；同时，轴向磁化区与周向磁化区磁化正交，最终形成大于或等于360°圆周管壁区域上横、纵向伤(全方位走向伤)泄漏磁场的激发检测区；采用检测探靴组件分别布满于横、纵向伤检测区，拾取钢管360°圆周管壁上横、纵向伤(全方位走向伤)的泄漏磁场并以电压的形式输出，通过电压突变的有无确定伤的存在与否；被检钢管以高速直进的运动方式通过正交磁化器及检测探靴组件，实现其整管上全方位走向伤的超高速检测，检测速度可以达到2.5～10m/s。总之，本发明实现了被检钢管以超高速直进的运动方式通过固定式检测单元就可直接完成钢管上全方位走向伤的高效检测；同时，解决了自身难以作旋转运动的钢管(如连续油管、方钻具以及钢轨等)上全方位走向伤难以自动快速检测的问题；也能完成轴向焊缝上纵向伤(平行于轴线(或焊缝))的检测。

附图说明

图1a为本发明装置中钢管轴向磁化360°圆周管壁上横向伤泄漏场激发检测原理示意图；

图1b为本发明装置中钢管单一周向磁化小于360°圆周管壁上纵向伤泄漏场激发检测原理示意图；

图1c为本发明装置中钢管旋转90°单一周向磁化小于360°圆周管壁上纵向伤泄漏场激发检测原理示意图；

图1d为本发明装置中钢管正交周向磁化大于360°圆周管壁上纵向伤泄漏场激发检测原理示意图；

图2a为本发明装置总体结构示意图；

图2b为图2a中横向伤检测单元示意图；

图2c为图2a中第一纵向伤检测单元示意图；

图2d为图2a中第二纵向伤检测单元示意图；

图2e为图2a中检测探靴与信号采集与处理器连接示意图；

图3a为图2a中检测探靴结构示意图；

图3b为图2b中横向伤检测探靴结构示意图；

图3c为图2c中第一、二纵向伤检测探靴结构示意图。

具体实施方式

如图1a、1b、1c、1d所示，本发明检测装置的原理为：

轴向磁化器1可对钢管2进行360°圆周管壁轴向磁化，从而形成360°圆周管壁区域上横向伤泄漏场的激发检测区；第一周向磁化器3、3’磁极所对的钢管2圆周管壁处由于其磁场呈发散状而不易激发出纵向伤泄漏场，为纵向伤静态检测盲区，最终只能在远离磁极的钢管管壁处形成小于360°圆周管壁区域上纵向伤泄漏场的第一、第二激发检测区A、A’。为此，另增加第二周向磁化器4、4’，与原单一周向磁化器3在钢管2圆周方向上呈90°旋转正交，且沿钢管2轴向错位布置，同样可形成小于360°圆周管壁区域上纵向伤泄漏场的第三、第四激发检测区B、B’，两正交周向磁化器3、4互补形成大于360°圆周管壁区域上纵向伤泄漏场的激发检测区A+A’+B+B’；轴向磁化区与两周向磁化区磁化正交，最终形成大于或等于360°圆周管壁区域上横、纵向伤(全方位走向伤)泄漏磁场的激发检测区；采用检测探靴组件布满于该横、纵向伤检测区，当被检钢管以高速直进的运动方式通过磁化器组及检测探靴组是，就能完成整管上全方位走向伤的超高速检测。

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。

如图2a所示，本发明装置包括：横向伤检测单元5、第一纵向伤检测单元6、第二纵向伤检测单元7、信号采集与处理器8。

其中，第一纵向伤检测单元6与第二纵向伤检测单元7在钢管2圆周方向上呈90角夹角，即呈正交关系。横向伤检测单元5、第一纵向伤检测单元6以及第二纵向伤检测单元7在钢管2轴线方向上错位布置。

如图2b所示，横向伤检测单元5由横向穿过式线圈10、横向伤检测探靴11和横向伤检测探靴安装板12、12’构成。横向伤检测探靴11布置于横向穿过式线圈10内腔，并通过横向伤检测探靴安装板12、12’固定连接为一体。待检测钢管2通过横向穿过式线圈10和横向伤检测探靴11，以实现其360°圆周管壁上的横向伤的检测。

如图2c所示，第一纵向伤检测单元6包括第一、第二穿过式线圈13、13’、第一、第二线圈铁芯14、14’和第一、第二纵向伤检测探靴16、16’。

第一、第二穿过式线圈13、13’相对放置，第一、第二线圈铁芯14、14’分别布置于第一、第二穿过式线圈13、13’内腔，并且通过第一铁芯连接板15固定连接为一体。用于形成纵向伤泄漏场的激发检测区A、A’。第一、第二纵向伤检测探靴16、16’相对放置于检测区A、A’内，并通过第一、第二纵向伤检测探靴安装板17、17’与第一铁芯连接板15固定连接为一体，以完成A、A’区上纵向伤的检测。

第二纵向伤检测单元7与第一纵向伤检测单元6结构相同。如图2d所示，它包括第三、第四穿过式线圈18、18’、第三、第四线圈铁芯19、19’和第三、第四纵向伤检测探靴21、21’。第三、第四线圈铁芯19、19’分别布置于第三、第四穿过式线圈18、18’内腔，并且通过第二铁芯连接板20固定连接为一体，分别形成纵向伤泄漏场的二个激发检测区B、B’。第三、第四纵向伤检测探靴21、21’相对放置于检测区B、B’，，并通过第三、第四纵向伤检测探靴安装板22、22’与第二铁芯连接板20固定连接为一体，以完成B、B’区上纵向伤的检测。

如图2e所示，信号采集与处理器8由滤波器23、放大器24以及A/D转换器25串联组成，滤波器23与横向伤检测探靴10、第一、第二纵向伤检测探靴16、16’以及第二纵向伤检测探靴21、21’相连。

进行检测时，让钢管2在驱动滚轮9、9’上以直进式相对运动通过横向伤检测单元5、第一纵向伤检测单元6、第二纵向伤检测单元7，横向伤检测探靴10、第一纵向伤检测探靴16、16’以及第二纵向伤检测探靴21、21’拾取到的纵、横向伤漏磁场的模拟信号后先经过滤波器23滤波，然后经过放大器24放大，最后经过A/D转换器25转换为数字量的检测信号。

如图3a、3b、3c所示，检测探靴由霍尔磁敏元件26封装在检测探靴架27里所构成，且霍尔磁敏元件26交错布置；横向伤检测探靴10的探靴架27a为环状块，第一至第四纵向伤检测探靴16、16’、21、21’的探靴架均为扇形块27b，扇形中心夹角θ：45-160°。

本发明不仅局限于上述具体实施方式，本领域一般技术人员根据实施例和附图公开的内容，可以采用其它多种具体实施方式实施本发明，因此，凡是采用本发明的设计结构和思路，做一些简单的变化或更改的设计，都落入本发明保护的范围。

Claims

1、一种钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：它包括横向伤检测单元(5)、第一纵向伤检测单元(6)、第二纵向伤检测单元(7)和信号采集与处理器(8)；

第一纵向伤检测单元(6)与第二纵向伤检测单元(7)在待检测钢管(2)圆周方向上呈90°夹角；横向伤检测单元(5)、第一纵向伤检测单元(6)以及第二纵向伤检测单元(7)在待检测钢管(2)轴线方向上错位布置；

信号采集与处理器(8)分别与横向伤检测单元(5)、第一纵向伤检测单元(6)及第二纵向伤检测单元(7)相连，分别拾取到的横、纵向伤漏磁场的模拟信号，再经滤波放大和A/D转换后得到数字量的检测信号。

2、根据权利要求1所述的钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：包括横向穿过式线圈(10)、横向伤检测探靴(11)和横向伤检测探靴安装板(12、12’)；横向伤检测探靴(11)布置于横向穿过式线圈(10)内腔，并通过横向伤检测探靴安装板(12、12’)固定连接为一体。

3、根据权利要求1或2所述的钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：第一纵向伤检测单元(6)包括第一、第二穿过式线圈(13、13’)、第一、第二线圈铁芯(14、14’)和第一、第二纵向伤检测探靴(16、16’)；第一、第二穿过式线圈(13、13’)相对放置，第一、第二线圈铁芯(14、14’)分别布置于第一、第二穿过式线圈(13、13’)内腔，并且通过第一铁芯连接板(15)固定连接为一体，形成纵向伤泄漏场的第一、第二激发检测区；第一、第二纵向伤检测探靴(16、16’)相对放置于第一、第二激发检测区内，并通过第一、第二纵向伤检测探靴安装板(17、17’)与第一铁芯连接板(15)固定连接为一体。

4、根据权利要求3所述的钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：第二纵向伤检测单元(7)包括第三、第四穿过式线圈(18、18’)、第三、第四线圈铁芯(19、19’)和第三、第四纵向伤检测探靴(21、21’)；第三、第四线圈铁芯(19、19’)分别布置于第三、第四穿过式线圈(18、18’)内腔，并且通过第二铁芯连接板(20)固定连接为一体，分别形成纵向伤泄漏场的第三、第四激发检测区；第三、第四纵向伤检测探靴(21、21’)相对放置于第三、第四激发检测区，并通过第三、第四纵向伤检测探靴安装板(22、22’)与第二铁芯连接板(20)固定连接为一体。

5、根据权利要求4所述的钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：信号采集与处理器(8)由滤波器(23)、放大器(24)以及A/D转换器(25)串联组成，滤波器(23)分别与横向伤检测探靴(10)及第一至第四纵向伤检测探靴(16、16’、21、21’)相连。

6、根据权利要求4所述的钢管正交磁化漏磁检测装置，其特征在于：检测探靴由霍尔磁敏元件(26)封装在检测探靴架(27)里所构成，且霍尔磁敏元件(26)交错布置；横向伤检测探靴(10)的探靴架(27a)为环状块，第一至第四纵向伤检测探靴(16、16’、21、21’)的探靴架均为扇形块，扇形中心夹角为45-160°。