CN102027362B - 无损坏地检查管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助漏磁对由铁磁性的钢制成的管无损坏地检查缺陷的方法，其中，管通过恒场被磁化，并且位于管的外表面或内表面的表面附近的区域中的不完善部引起漏磁，所述漏磁从管表面出来并且由用于纵向和/或横向缺陷检查的各一个检查单元的探测器探测，相应通过规定的缺陷阈值将所探测到的振幅信号基于振幅高度和/或频谱归属于外部缺陷或内部缺陷。在这里，在将探测到的振幅信号归属于外部缺陷或内部缺陷之前，确定缺陷相对于相应的磁场方向的角位置，并且通过用于垂直的角位置的振幅和/或频率的、事先确定的修正系数实现对信号的修正。

Description

无损坏地检查管的方法

技术领域

本发明涉及一种借助漏磁无损坏地检查由铁磁性的钢制成的管的方法。

背景技术

公知的漏磁检查用在由铁磁性的钢制成的管中，以便检测沿轴向观察纵向或横向定向的表面附近的不完善部、如裂纹，这些不完善部不能通过其它检查方法检测或者仅能以大的不精确度、高成本且耗时地通过其它方法检测。

例如通过所述方法检测从管的表面出发延伸至少约0.3mm的裂纹(Nondestructive Evaluation，A Tool in Design，Manufacturing，andService，CRC Press 1997)。

在按现有技术已知的测量方法中，为查证表面附近的缺陷在管的内侧或外侧使用恒场磁化。

与例如在线材中使用的、仅允许探测外部缺陷的交变磁场相反，也可以通过恒场磁化来探测管的内表面上的缺陷。

在借助恒场磁化的漏磁检查中利用这种效应，即，在缺陷区域内的感应磁通密度升高，其中，磁场线被外部缺陷或内部缺陷在其否则直线的扩展中干扰，因此产生所谓的漏磁。在管表面上出来的该漏磁用于查证缺陷。

漏磁密度的测量例如通过设置在检查头中的感应线圈、霍尔探测器或GMR-传感器进行。

在检查管的纵向缺陷时成直角地施加磁场，而在检查横向缺陷时沿着管轴线施加磁场。然后，在连续且质量可靠地制造管过程中检查整个管表面的缺陷。

为了在检查管的纵向缺陷时检测整个表面，需要使管和检查头螺旋线状地相对运动。这例如可以通过在检查头静止布置时沿纵向输送管并同时使管旋转或者在管仅沿管纵向运动时绕管圆形地环绕的检查头或者在管仅旋转时通过沿管纵向可移动的检查头或者在管静止时经由检查头在管上螺旋线状的移动实现。

在检查横向缺陷时，通常绕管固定地定位探测环，管在该探测环下面沿纵向向前运动。但在纵向和横向缺陷检查组合时也可以获得对于纵向缺陷检查可能的运动进程。

然后，被处理的信号可以用于对管进行分类和标记并且记录检查结果。

为调整检查装置，使用精确垂直于检查方向或磁场方向在参考工件上制出的槽作为测试缺陷。一旦测试缺陷不再垂直于磁场，信号振幅渐增地随着角度的增大而减小。

尽管通过已知的漏磁检查能够可靠地识别出管表面上的可能的不完善部，但缺陷信号归属于管的外表面或内表面、即在缺陷相对于磁场方向倾斜延伸时的缺陷区分通过该方法不能以足够的可靠度实现。

即便在缺陷相对于磁场方向倾斜延伸时按照管外表面缺陷或内表面缺陷的缺陷区分出于很多原因也是值得希望的。位于管外表面或内表面上的缺陷可能具有不同的原因，这些原因例如由之前的制造步骤(有误差的内刀具或轧辊)或由于原材料中的缺陷导致。

此外，借助相应修正措施的提早限制缺陷和识别缺陷可有助于避免不必要高的废品率和修整率。当缺陷在管内表面上时，根据管直径的不同根本不再能修整，从而这些管在各种情况下必须被分拣出。

在运行检查之后，测得的信号的频率分析对于精确的缺陷归属也不足够，因为测得的频率彼此密集并且额外地被一种“基本噪声”叠加。这种绝对相关的基底信号可以有不同的原因，例如由于轧辊决定的壁厚波动。

出于该原因，按照WO 02/095383A2经由至少两个位于相同平面内的单个探测器的测量信号的局部的差别形成尝试使基底信号最小。

在类似的缺陷尺寸时，在管外表面上的漏磁的由内部缺陷导致的振幅和频率在通常情况下明显比由管外表面上的缺陷产生的振幅和频率小。因此，为了可靠地识别缺陷，在已知的漏磁方法中按可能的内部缺陷调节探测器的灵敏度。

但是一旦缺陷不再被垂直于检查方向或磁场方向地经过该原理就失效并且导致该缺陷由于然后较低的频谱要么不再被可靠地探测，因为例如频谱仅不显著地小于在外部缺陷时的频谱，要么被错误地被归类为内部缺陷并且根据更敏感的内部缺陷阈值被检查。

这还有这样的缺点，即，过于灵敏地检测仍可能能容忍的外部缺陷并且可能将其显示为不再能容忍的内部缺陷，并且因此导致不必要的废品或对管多余的修整。

由JP 62185162A已知，借助漏磁技术探测从工件表面向内部延伸的缺陷的角位置或形状。在这里，振幅信号通常由两个相互垂直间隔的传感器检测、评估、相互关联并且由该关系推导出缺陷的形状或角位置的尺寸。然而，该专利文献没有给出启示，如何评估相对于检查或磁场方向倾斜延伸的缺陷信号以及如何能够实现外部缺陷和内部缺陷的缺陷区分。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可靠且经济的、借助漏磁无损坏地检查由铁磁性的钢制成的管的方法，通过该方法即便在缺陷相对于管轴线倾斜延伸时也可以较可靠地识别出缺陷并且可以明确地将缺陷归属于管外表面或内表面。

按照本发明，该技术问题由此解决，即，在借助漏磁对由铁磁性的钢制成的管无损坏地检查缺陷的该方法中，管通过恒场被磁化，并且位于管的外表面或内表面的表面附近的区域中的不完善部引起漏磁，所述漏磁从管表面出来并且由用于纵向和/或横向缺陷检查的各一个检查单元的探测器探测，相应通过规定的缺陷阈值将所探测到的振幅信号基于振幅高度和/或频谱归属于外部缺陷或内部缺陷，其中，在将探测到的振幅信号归属于外部缺陷或内部缺陷之前，确定缺陷相对于磁场方向的角位置，并且通过用于垂直的角位置的振幅和/或频率的、事先确定的修正系数实现对信号的修正。

按本发明的方法基于这样的规定，即，在缺陷相对于用于检查管中的纵向缺陷或横向缺陷的相应磁场的方向的角位置已知时，通过之前确定的修正系数可以进行对振幅高度和/或信号频率关于相应垂直的角位置(参考位置)的修正。由此按具体情况获得改变的作为外部缺陷或内部缺陷的归类以及有利地与此关联地减少废品和对误以为有缺陷的管的修整。

根据检查任务可以仅修正振幅高度或频率，但是也可以按具体情况修正两个测量参量。

建议的解决方案的核心是确定相对于探测或磁场方向的缺陷角度。

典型地，垂直于探测方向地引入用于调节设备的测试缺陷。由检查探测器在经过缺陷时测得的用于相应内部测试缺陷和外部测试缺陷的缺陷振幅和缺陷频率被用于调节缺陷阈值和滤波器。

一旦缺陷不再垂直于探测方向定向，缺陷振幅和缺陷频率就改变，由此能够确定相应的修正值。

然后，在缺陷角度已知时，通过按本发明的方法可以为测得的振幅和/或频率配设相应的修正系数并且进行缺陷的正确归属。

此外，该方法也改善对迄今不能探测或难以探测的倾斜的外部缺陷的查证，所述外部缺陷的频谱仅不明显地小于在垂直的外部缺陷(并且该外部缺陷因此不通过较低的内部缺陷阈值查证)时以及尤其是在倾斜的内部缺陷时的频谱。

通常要强调所述方法的也以和垂直于磁场的缺陷一样的灵敏度查证倾斜缺陷的能力。

在第一种方法变型方案中，例如可以通过观察多个并排的探测器的振幅/时间图、所谓的A-图像确定缺陷角度。为此通过每个探测器通道设置一个阈值，要么与基底匹配的平滑变化的(gleitend)阈值或者是针对测试缺陷的显示高度的固定的阈值。必要时已经可以事先进行另一信号滤波，以便降低基底噪声水平。一旦探测器的测量信号超过该阈值，则同样朝向在阈值以上的显示检查相邻探测器的测量信号。

按具体情况，相邻通道中的所需的显示高度甚至可以小于用于触发评估的阈值。

在由多个相邻的探测器探测纵向延伸的缺陷时，既存储局部最大的振幅也存储在所显示的信号之间的时间。

通过将时间转换/归属到地点以及接着通过振幅极值匹配补偿直线/曲线可以计算缺陷角度或缺陷曲率。

作为上述方法的替代，按照第二种方法变型方案可能的是，例如通过使用图像处理算法从其中标有试样表面上的缺陷振幅的图示(缺陷-C-图)确定缺陷角度。

这能实现

●例如通过事先测量地比较垂直和倾斜经过的槽的振幅来修正缺陷振幅，以及

●通过识别缺陷角度/缺陷曲率，例如借助测得或计算出的修正系数来修正作为内部缺陷或外部缺陷的归类。

优选地，为确定缺陷的角位置，检测相应的检查单元的相应至少两个固定地相互间隔地位于同一平面内的探测器的局部最大振幅、检测在所检测到的最大振幅信号之间的时间和检测在管表面与检测单元之间的相对速度并且使它们相互关联。

优选地，基于光学图像和对在检查表面上的缺陷振幅的评估实现角位置的确定。

优选地，所述评估通过自动化的图像处理实现。

附图说明

以下根据附图详细说明本发明。不同附图中相同的附图标记表示相同的构件。在附图中：

图1是按本发明的一种方法变型方案的示意图，带有在缺陷沿管轴线延伸时对漏磁信号的振幅修正；

图2和图1一样，然而具有相对于管轴线倾斜延伸的缺陷。

具体实施方式

图1在上部示意示出要检查的管1，该管具有位于管外表面上的缺陷3，该缺陷沿着管轴线定向(纵向缺陷)。在这种情况下，检查单元设计用于纵向缺陷检查，也就是说，在此没有示出的磁轭的磁场垂直于管轴线定向。

检查单元包括在此带有(没有详细示出的)绕管旋转地设置的感应线圈的探测尺(Sondenlineal)的三个检查探测器2、2’、2”，它们沿管的轴向平行并排地设置在一个平面内。

为检查纵向缺陷，如用箭头4所示，管1在检查单元绕管1转动的同时沿纵向向前运动，由此获得对整个管表面沿通过箭头示出的探测方向的螺旋线状的探测。

在图1的下部示出由检查单元探测的、各个探测器2、2’和2”的探测信号的时间历程。

相应于在管外表面上沿着管轴线或垂直于磁场定向的缺陷3和探测方向，缺陷3同时由三个探测器2、2’、2”检测并且基于频谱/振幅高度按照为区分外部缺陷和内部而规定的缺陷阈值被正确地显示为外部缺陷。

图2示出在外部缺陷3’相对于管轴线或磁场方向倾斜的情况下这三个检查探测器2、2’、2”的信号的时间历程。除倾斜的缺陷3’之外，图2上部的检查结构和附图标记与图1相同，因此不再详细描述。

如图2的左下部分所示，在这种情况下，探测器2、2’、2”在时间上错开地检测倾斜的缺陷3’，其中，由于感应线圈的磁场相对于缺陷不再垂直地定向，信号具有较低的频谱和较低的振幅高度。

由于为外部缺陷和内部缺陷规定的缺陷阈值，倾斜的外部缺陷被分级为内部缺陷并因此被错误地归属。

现在通过按本发明的方法实现对所确定的信号振幅和频谱的修正。首先，既存储各个检查探测器2、2’、2”的局部最大的振幅、也存储所显示的信号之间的时间。通过将时间转换/归属到地点以及接着通过极值匹配补偿直线/曲线，可以在管表面和检查单元之间的相对速度已知的情况下计算缺陷角度并且接着通过之前确定的用于垂直的角度位置的振幅和频率的修正系数修正测得的振幅和频率。

在图2的右下部示出通过修正系数修正的振幅和频率。现通过修正示出振幅和频率，如在缺陷3’垂直于感应线圈的磁场被检测的那样。因此，修正过的振幅和频率相应于对图1所述的信号，并且现在将倾斜延伸的缺陷3’正确地归属为外部缺陷，根据对此所超过的阈值。

附图标记清单

1                  管

2、2’、2”        检查探测器

3、3’             管外表面的纵向延伸的缺陷

Claims (4)

1.借助漏磁对由铁磁性的钢制成的管无损坏地检查缺陷的方法，其中，管通过恒场被磁化，并且位于管的外表面或内表面的表面附近的区域中的不完善部引起漏磁，所述漏磁从管表面出来并且由用于纵向和/或横向缺陷检查的各一个检查单元的探测器探测，相应通过规定的缺陷阈值将所探测到的振幅信号基于振幅高度和/或频谱归属于外部缺陷或内部缺陷，其特征在于，

在将探测到的振幅信号归属于外部缺陷或内部缺陷之前，确定缺陷相对于相应的磁场方向的角位置，并且通过用于垂直的角位置的振幅和/或频率的、事先确定的修正系数实现对信号的修正。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，为确定缺陷的角位置，检测相应的检查单元的相应至少两个固定地相互间隔地位于同一平面内的探测器的局部最大振幅、检测在所检测到的最大振幅信号之间的时间和检测在管表面与检测单元之间的相对速度并且使它们相互关联。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于光学图像和对在检查表面上的缺陷振幅的评估实现角位置的确定。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述评估通过自动化的图像处理实现。

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