CN102348972B - 涡电流缺陷检测探头 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够更加精确地检测磁性管中的缺陷的插入型涡电流缺陷检测探头。本发明还提供以高精度检查磁性管的缺陷的方法。一种涡电流缺陷检测探头，包括圆柱形轭铁(1)、沿圆柱形轭铁的圆柱轴线方向设置在该圆柱形轭铁的中间部分周围的多个检测线圈(5)、沿圆柱轴线方向设置在所述多个检测线圈的两侧的第一内部激励线圈和第二内部激励线圈(6)、以及第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体(3、4)沿圆柱轴线方向在第一激励线圈和第二激励线圈的两侧围绕轭铁设置，使得其磁化方向平行于轭铁的径向方向，其在圆柱形轭铁侧的磁极彼此不同。

Description

涡电流缺陷检测探头
技术领域
本发明涉及涡电流缺陷检测探头，且特别地，涉及适合检测磁性管中的缺陷的插入型涡电流缺陷检测探头。
本发明还涉及用于以高精确检查磁性管(magnetic tube)缺陷的方法。
背景技术
用于检查金属材料的方法之一是涡电流缺陷检测。借助于插入型涡电流缺陷检测探头的涡电流缺陷检测被广泛应用于由诸如奥氏体不锈钢、钛或铜合金之类的金属制成的非磁性管的检查中。
当检查由碳素钢、铁素体不锈钢、由铁素体相和奥氏体相构成的双相不锈钢(或两相不锈钢)等制成的磁性管时，不能精确地检测缺陷，因为用于非磁性管的涡电流缺陷检测探头使涡电流仅在表面中流动，且检测器的灵敏度受到由于磁导率的局部变化引起的噪声的不利影响。
用于双相不锈钢热传输管的已知的涡电流缺陷检测探头具有下述构造，即检测线圈沿圆柱形轭铁的圆柱轴线方向围绕圆柱形轭铁的中间部分设置，并且永磁体沿圆柱轴线方向在检测线圈两侧设置在轭铁的周围，使得磁化方向位于轭铁的径向方向，且轭铁侧的磁极彼此不同(例如，参见非专利文献1)。
虽然使用这种探头使得涡电流缺陷检测能够用于弱磁性管，如双相不锈钢管，但它不够敏感以致于不能检测由碳素钢等制成的铁磁管中的小缺陷。因此，存在对能够精确地检测铁磁管中的小缺陷的方法的需求。
具有诸如0.5特斯拉或更小的相对低的饱和磁通密度的磁性体在本文中可以称为弱磁体，而具有诸如1.6特斯拉或更高的相对高的饱和磁通密度的磁性体在本文中可以称为铁磁体。
现有技术文献
非专利文献1：“Nondestructive Inspection”，Vo.42，No.9，pp.520-526，1993
发明内容
技术问题
本发明的目标是提供能够精确地检测磁性管中的缺陷的插入型涡电流缺陷检测探头。
本发明的另一个目标是提供用于以高精度检查磁性管的缺陷的方法，且特别地，提供用于在设置在磁性管外侧的隔板、管板、支撑装置或配件等(以后简称为隔板)的一部分精确地检测磁性管中的缺陷的方法。
技术方案
通过研究用于磁性管的涡电流缺陷检测方法，本申请的发明人发现，通过应用采用具有下述构造的探头的涡电流缺陷检测可以更加精确地检测磁性管中的缺陷：检测线圈围绕圆柱形轭铁的中间部分设置，内部激励线圈设置在检测线圈的两侧，并且在激励线圈的两侧围绕轭铁设置永磁体，使得其磁化方向位于轭铁的径向方向，并且轭铁侧的磁极彼此不同。
如在此使用的表述″检测线圈围绕圆柱形轭铁的中间部分设置″指的是检测线圈围绕圆柱形轭铁的中间部分沿该圆柱形轭铁的轴线(圆柱轴线)方向设置。通常，借助于其中使用来自两个或更多个检测线圈的信号的差异的差分方法获得缺陷检测信号，因此在该情况中，设置多个检测线圈(两个或更多个检测线圈)。
如在此使用的表述″内部激励线圈设置在检测线圈的两侧″指的是每个激励线圈沿圆柱轴线方向设置在检测线圈的两侧中的每一侧，因此，总共设置两个激励线圈。
如在此使用的表述″永磁体在激励线圈的两侧围绕轭铁设置，使得其磁化方向位于轭铁的径向方向，并且轭铁侧的磁极彼此不同″指的是每个永磁体沿圆柱轴线方向设置在激励线圈的两侧(外侧)中的每一侧，因此总共设置两个永磁体，并且指的是两个永磁体的磁化方向沿圆柱形轭铁的径向方向，且圆柱形轭铁侧的磁极彼此不同(即，磁化方向彼此相反)。
这些意思可以适用于下文描述的其它实施方式。
因此，本发明提供了涡电流缺陷检测探头，包括圆柱形轭铁、沿圆柱形轭铁的圆柱轴线方向围绕该圆柱形轭铁的中间部分设置的多个检测线圈、沿圆柱轴线方向设置在所述多个检测线圈的两侧的第一内部激励线圈和第二内部激励线圈、以及第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体沿圆柱轴线方向在第一激励线圈和第二激励线圈的两侧围绕轭铁设置，使得其磁化方向平行于轭铁的径向方向，且其在圆柱形轭铁侧的磁极彼此不同。
通过研究用于磁性管的涡电流缺陷检测，本申请的发明人通过发现下述特征而导出另一种本发明，即通过应用采用具有下述构造的探头的涡电流缺陷检测方法可以更加精确地检测磁性管中的缺陷：检测线圈围绕圆柱形轭铁的中间部分设置，永磁体在检测线圈的两侧围绕轭铁设置，使得磁化方向位于轭铁的径向方向，并且轭铁侧的磁极彼此不同，其中一永磁体还安装在探头的中间部分中，使得磁化方向位于轭铁的轴向方向(圆柱轴线方向)。
因此另一种本发明提供了具有下述构造的涡电流缺陷检测探头，即永磁体围绕圆柱形轭铁的中间部分设置，使得其磁化方向位于轭铁的轴向方向，永磁体围绕轭铁设置在前述永磁体的两侧，使得其位于轭铁的径向方向，并且轭铁侧的磁极彼此不同，并且检测线圈设置在位于中间部分中的永磁体上。
通过研究用于磁性管的涡电流缺陷检测，本申请的发明人通过发现下述特征而导出又一种本发明，即通过将采用具有下述构造的探头的将涡电流缺陷检测方法应用至磁性管内侧可以更加精确地检测磁性管中的缺陷：检测线圈围绕圆柱形轭铁的中间部分设置并且永磁体围绕轭铁设置在检测线圈的两侧，使得磁化方向位于轭铁的径向方向，并且轭铁侧的磁极彼此不同，其中一永磁体还安装在探头的中间部分中，使得磁化方向位于轭铁的轴向方向，并且还发现通过应用采用多频率方法的涡电流缺陷检测还可以精确地检查设置在外侧的隔板的部分中的磁性管的缺陷。
因此又一种本发明提供了：(1)用于磁性管的缺陷检测方法，其中通过采用具有下述构造的探头在磁性管的内侧执行涡电流缺陷检测：即永磁体围绕圆柱形轭铁的中间部分设置，使得其磁化方向位于轭铁的轴向方向，另一永磁体围绕轭铁设置在前述永磁体的两侧，使得其磁化方向位于轭铁的径向方向且轭铁侧的磁极彼此不同，并且检测线圈设置在位于中间部分中的永磁体上；以及(2)基于用于磁性管的缺陷检测方法(1)中的多频率方法的涡电流缺陷检测方法。
有益效果
本发明的探头用在磁性管的涡电流缺陷检测中使得能够更精确地检测缺陷。
本发明的方法使得能够精确地检测磁性管中的缺陷，且还在能够精确地检测设置在磁性管的外侧的隔板的一部分中的磁性管中的缺陷。
附图说明
图1为示出本发明的探头的一种实施方式的示意性截面图。
图2为示出本发明的探头的另一种实施方式的示意性截面图。
图3为示出用于将永磁体安装在本发明的探头中的方法的示意图。
图4为示出用于将永磁体安装在本发明的探头中的方法的示意图。
图5为示出用于将永磁体安装在本发明的探头中的方法的示意图。
图6为本发明的探头的电路图。
图7为多频方法的说明图。
图8示出示例结果。
图9示出示例结果。
图10示出示例3的结果。
图11示出示例3的其它结果。
图12示出示例3的其它结果。
图13示出示例3的其它结果。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述本发明。图1为示出本发明的探头的实施方式的示意性截面图。
检测线圈5和位于两个检测线圈5在前的两侧(即，两个检测线圈5沿圆柱形轭铁1的方向的两侧(两外侧))的内部激励线圈6(即，第一内部激励线圈和第二内部激励线圈6的两个内部激励线圈)围绕圆柱形轭铁1的中间部分(即，沿圆柱形轭铁1的方向围绕圆柱形轭铁1的中间部分)设置。永磁体3(第一永磁体)和永磁体4(第二永磁体)围绕轭铁(即，围绕圆柱形轭铁1的沿圆柱形轭铁1的圆柱轴线方向位于两个内部激励线圈6的两侧(两外侧)的部分)设置在线圈的两侧，使得其磁化方向位于轭铁的径向方向，并且轭铁侧的磁极在永磁体3和永磁体4不同。在图1中示出的结构中，永磁体3设置成使得S极位于轭铁侧且N极位于外侧，并且永磁体4设置为使得N极位于轭铁侧且S极位于外侧。
在多种情况中，如图1所示的那样设置两个检测线圈5，因为采用以可以检测两个线圈之间的输出差异的不同方式连接的线圈可以实现缺陷检测过程的高精度。然而，本发明不限于此。
当采用多个检测线圈5时，优选地，如图2所示的那样设置两个内部激励线圈6，使得在轭铁1的轴线方向上激励线圈6位于多个检测线圈5的两侧(外侧)。
引导件7，8设置在探头的两端。进气孔9大致设置在轭铁1的中间部分中(即，在圆柱形轭铁1的大致中心中延伸至圆柱轴线方向)，多个排气孔10设置在两端，以沿径向方向延伸离开进气孔(即，排气孔10从进气孔9沿圆柱形轭铁1的径向方向延伸至圆柱形轭铁1的表面)。
线圈的引线及其引出孔未示出。
图2为示出本发明的探头的另一实施方式的示意性截面图。
在图2中示出的实施方式中，永磁体2(第三永磁体)围绕圆柱形轭铁1的中间部分设置，使得磁化方向位于轭铁的轴向方向。在图示的构造中，该永磁体设置为使得N极定位在左侧，S极定位在右侧。
永磁体3和永磁体4围绕轭铁设置在永磁体2的两侧，使得其磁化方向位于该轭铁的径向方向，且轭铁侧的磁极在永磁体3和永磁体4不同。在图示的构造中，永磁体3设置为使得S极定位在轭铁侧且N极定位在外侧，永磁体4设置为使得N极定位在轭铁侧且S极定位在外侧。
检测线圈5设置在位于中间部分中的永磁体2上。内部激励线圈(或磁场压缩线圈)6设置在检测线圈的两侧。
引导件7，8设置在探头的两端。进气孔9大致设置在轭铁1的中间部分中(即，在圆柱形轭铁1的大致中心中延伸至圆柱轴线方向)，多个排气孔10设置在两端，以沿径向方向延伸离开进气孔。
线圈的引线及其引出孔在图2中都未示出。
也就是说，除了永磁体2安装在圆柱形轭铁1和检测线圈5、内部激励线圈6之间(或者在圆柱形轭铁1和检测线圈5之间，以及在圆柱形轭铁1和内部激励线圈6之间)，使得永磁体2的磁化方向与轭铁的轴向方向一致之外，根据图2中示出的实施方式的探头与根据图1中示出的实施方式的探头相同。
根据图1或图2示出的实施方式的探头，除了内部激励线圈6设置在永磁体3的内侧端(沿圆柱轴线方向的内侧端)附近的永磁体3上，并设置在永磁体4的内侧端(沿圆柱轴线方向的内侧端)附近的永磁体4上。
永磁体3，4沿圆柱轴线方向的长度大于内部激励线圈6的长度，因此当激励线圈6在永磁体3、4的内端附近设置在永磁体3，4上时，永磁体4的一部分和永磁体3的一部分在圆柱轴线方向位于内部激励线圈6的两侧(外侧)。此外，如描述的那样设置的内部激励线圈6设置在检测线圈5的两侧(外侧)。
图1和2中示出的探头的轭铁1可以由诸如碳素钢或低合金钢之类的具有高磁导率的金属形成。
对于永磁体，使用高性能的永磁体，如钕磁体。对于安装在中间部分中的永磁体2，使用沿轭铁的轴向方向长约5～10mm的环形磁体。对于安装在永磁体2的两侧的永磁体3和永磁体4，使用沿轭铁的轴向方向长约5～30mm、优选约10～30mm的环形磁体。虽然缺陷检测精度随着永磁体3和永磁体4变长而变高，但通过将长度增加到30mm之外不能实现类似的效果。永磁体3和永磁体4沿轭铁的径向方向的尺寸和所述磁体的厚度可以根据将被检查的磁性管的厚度进行改变。
设置在中间部分中的永磁体2使得能够增加由这些磁体产生的磁场的磁通密度。因此，根据本发明的探头优选包括永磁体2，但是可替换地，通过减小永磁体3和永磁体4之间的距离可以增加磁通密度。通过设置永磁体2的磁化方向使得N极定位在左侧且S极定位在右侧，如图2所示，则能够增加磁通密度。然而，即使当N极定位在左侧且S极定位在右侧时，也可以获得足够的缺陷检测性能。
这意味着不关心N极(或S极)位于哪一侧，且只要磁化方向位于轭铁1的圆柱轴线方向(轭铁1的轴向方向)。
当采用仅采用已经常规使用的检测线圈5的有差别地连接的线圈时，其中引起涡电流的区域变得太大，且因此在磁化还未饱和的部分中磁导率的局部变化的影响下S/N比降低。相反，根据本发明，通过由设置在检测线圈5的外侧的内部激励线圈6引起的沿相反方向流动的涡电流消除由检测线圈5引起的涡电流，限制由检测线圈5引起的涡电流的多余区域，从而改善S/N比。
作为通过借助于永磁体2使磁通量分布均匀和仅在检测线圈5附近由内部激励线圈6引起涡电流而改善S/N比的结果，除了改善缺陷检测的灵敏度之外，还能够通过采用多频方法检测与缺陷类型(内或外表面中的圆周槽、外侧的矩形槽、或通孔)和缺陷深度相关的相位角，并确定位于隔板下的管道中的缺陷。
在检测线圈之间的中间部分中，由这些磁体产生的磁场的磁通密度优选为1.5特斯拉或更高。低于1.5特斯拉的磁通密度产生较弱的缺陷检测信号，因此是不希望的。
本发明中提及的磁通密度是通过采用从JSOL公司可买到的磁场分析程序“Magnetic Field Analysis Software JMAG”(注册商标)的有限元数值分析方法确定的值。
引起沿径向方向的磁化的环形永磁体要求高的制造成本，因此通常的实践是，将磁体分成分开或劈开的形状，如设置在圆柱形轭铁的周围的扇形体，如图3所示。当安装沿着围绕圆柱形轭铁的圆周分成四部分的永磁体时，具有与将安装的永磁体的磁化方向相反的磁化方向的模拟铁块或永磁体(如图4中所示的模拟磁体)如图4所示的那样插入扇形体之间，以便消除相对的永磁体的排斥力，从而使得较容易安装。虽然对围绕圆柱形轭铁安装永磁体没有限制，但可以使用诸如丙烯酸粘合剂之类的粘合剂用于结合。在安装一对永磁体之后，具有与将安装的永磁体的磁化方向相反的磁化方向的模拟铁块或永磁体被去除，或代替的是，安装具有涂敷至其表面的与安装的圆柱形轭铁接触粘合剂的另一对永磁体，同时通过夹钳等将相对的永磁体保持在合适的位置，直到粘合剂已经固化，从而使得容易将永磁体安装在圆柱形轭铁上。在另一种方法中，引起沿径向方向磁化的永磁体经由围绕圆柱形轭铁的粘合剂布置，并且安装具有相反磁化方向的模拟永磁体，以覆盖该永磁体并横跨相邻的永磁体，如图5所示。这种方案消除了排斥力，并使得能够容易将永磁体结合在圆柱形轭铁上，而不需要通过夹钳等固定永磁体。在粘合剂已经硬化之后可以去除模拟永磁体。
当分开或劈开形状的磁体被用作永磁体3和4时，分开或劈开形状的磁体优选相对于圆柱形轭铁1的中心轴线对称设置，如图4所示。
磁性管的整个圆周可以通过对称的布置而被大致均匀地磁化。
通过缠绕直径约0.05～0.1mm的铜线约60～80匝以形成测量宽度约0.8～1.2mm且测量深度约0.8～1.2mm的线圈，从而形成所述两个检测线圈5和两个内部激励线圈6。
内部激励线圈限制其中涡电流流向缺陷附近的区域，以改善来自小缺陷的信号的S/N比，并降低管道末端的影响。
设置在探头的两端的引导件7，8由缩醛树脂、不锈钢等形成，并通过螺钉固定在轭铁上。
空气通过设置在轭铁1中的进气孔9引入，并通过排气孔10排出。当测试磁性管时，由于安装在探头上的强永磁体被吸向管表面而变得难以扫描和对中探头。然而，通过沿垂直方向从排气孔喷射空气，消除了朝向管表面的吸引力，因此使得较容易扫描探头。
具有约2mm的直径的约6～10个排气孔10可以沿圆周方向设置为从进气孔9开始延伸。
线圈由引线连接至涡电流缺陷检测装置，以测量时间-电压特性并检测缺陷。
图6示出了探头的电路图。两个检测线圈L1、L2，两个内部激励线圈L3、L4和四个可变电阻器R1、R2、R3、R4与锁定放大器并联连接，检测线圈L1、L2和可变电阻器R1、R2连接至锁定放大器的信号输入接线端，以形成惠斯登(Wheatstone)电桥。
如下所述执行缺陷检测操作。
当以缺陷检测的灵敏度变高的预定测试频率(例如100kHz)施加5V的电压时，检测线圈和内部激励线圈的阻抗被测量，并且可变电阻器R1和R2被调节至与测量的阻抗匹配的电阻。此时测量检测线圈和可变电阻器的复合阻抗(合成阻抗)，在所测量的电阻附近改变连接至内部激励线圈的可变电阻器R3、R4的电阻，以在允许高检测灵敏度的条件下执行缺陷检测。
探头的扫描频率设置在从2mm/sec.到50mm/sec.的范围内，优选在从2mm/sec.到10mm/sec.的范围内，以精确地检测更小的缺陷。
上述方法使得能够在磁性管的、其中在磁性管的外侧未设置隔板的部分中精确地检测缺陷，但是由于来自隔板的信号的影响而不能在设置隔板的部分中精确地检测磁性管的缺陷。
为了消除干扰信号以改善涡电流缺陷检测的精度，熟知的是多频率方法，其中具有两种或更多种频率的电流在涡电流缺陷检测中提供给检测线圈。多频率方法例如与由日本非破坏检测协会(Japan Non-destructionInspection Association)于2002年10月5日公布的非破坏检测系列中的“Eddy Current缺陷检测II”(1995版，第六次印刷)一致。
接下来描述用于在磁性管的其中设置隔板的部分中通过应用采用两种频率的多频率方法处理磁性管的检测操作。图4为这种操作的示意性说明图。
在无缺陷磁性管的其中设置隔板的部分中采用频率f1的缺陷检测产生如图7(A)所示的来自隔板的信号(利萨佐斯曲线(Lissajous curve))(f1操作)。采用改变至f2的频率的缺陷检测产生如图7(B)所示的来自隔板的信号(f2操作)。采用频率f2获得的隔板信号的幅值X、Y和相位θ被旋转，以使得该信号的幅值和倾角尽可能接近在采用频率f1的缺陷检测期间获得的隔板信号的幅值和倾角(图7(C))。这种操作将称为f2’操作，因为它是采用频率f2获得的信号的调整。
当进行其中从f1操作的信号中减去f2’操作的信号的操作(f1-f2’)时，隔板信号被消除，因为这两个信号具有类似的利萨佐斯曲线(图7(D))。
在具有缺陷的磁性管的其中设置隔板的部分中中的采用频率f1的缺陷检测产生如(E)所示的信号，其为隔板信号和缺陷信号(f1操作)的合成。通过与上述操作类似的操作(f1-f2’)消除隔板信号，以仅提取没有隔板信号的缺陷信号(图7(F))，并且通过采用图7(D)的比较检查缺陷的存在。
在频率f1和f2彼此接近的情形中，隔板信号和缺陷信号变为类似，因此减法操作会导致大部分缺陷信号的损失。相反，当频率f1和f2设置为彼此差别太大时，基础波形改变。结果，在f1操作和f2操作中获得的隔板信号不能被调节成类似的形式，变得不能消除隔板信号。通常的实践是将频率f2设置为频率f1的约1/2～1/8。频率根据诸如磁性管的材料类型之类的因素改变，并通过测试扫描选择优化的频率。
借助于一电路进行涡电流缺陷检测和数据处理，该电路采用检测线圈同时提供频率f1和f2，并进行数据处理，扫描探头以搜索缺陷。
还通过采用检测线圈单独地提供频率f1和f2并且随后处理如此获得信号而进行涡电流缺陷检测。
在缺陷检测由寄生信号(或噪声)而不是隔板信号(例如探头振动信号(当探头进行抖动(jittery)运动时通过变动处于测试的管道和检测线圈之间的距离引起的信号))干扰的情况中，通过采用第三频率可以去除不希望的信号。
实施例
以下将举例的方式描述本发明，但本发明不限于下述实施例。
实施例1
通过采用下述材料和形状的构件，制造与图2中示出相同的探头。
轭铁1：退火碳素钢S15C
永磁体2：由Asahi公司制造的钕磁体
外径测量为25.5mm、内径测量为21mm且长度测量为6.4mm的环形形状
永磁体3，4：由Asahi公司制造的钕磁体
外径测量为28mm、内径测量为21mm且分成四部分的长度测量为30mm的环形形状
检测线圈5，内部激励线圈6：由具有0.08mm的直径的铜线缠绕70匝形成宽度为1.0mm、深度为1.0mm的尺寸、线圈之间具有0.8mm的间距而形成。
引导件7，8：由Polyplastics有限公司制造的外径为28.4mm的聚甲醛(共聚物)DURACON(商标)
用以将永磁体粘合至轭铁的粘合剂：由DENKI KAGAKU KOKGYOKABUSHIKI KAISHA制造的丙烯酸粘合剂Hardlock(商标)。
通过采用由JSOL公司制造的磁场分析城西“Magnetic Field AnalysisSoftware JMAG”(商标)确定由永磁体产生的磁场的磁通密度。在检测线圈之间的中间部分中获得的磁通密度为2.0特斯拉。当永磁体2被安装为使得磁化方向将与图2中示出的磁化方向相反时，即S极定位在左侧且N极定位在右侧时，在检测线圈之间的中间部分中磁通密度为1.6特斯拉。
对于锁定放大器，使用L15640(由NF公司制造)，对于示波器，使用TDS3104B(由Techtronics Japan制造)，对于用于扫描探头的台控制器，使用CAT-E(由Chuo Precision Industrial有限公司制造)。
如图6中所示的那样形成探头电路。当在100kHz的测试频率的情况下施加5V的电压时，检测线圈和内部激励线圈的阻抗测量值显示为约93Ω，因此可变电阻器R1和R2的电阻被调节至约93Ω。此时检测线圈和可变电阻器的合成阻抗测量值显示为约172Ω。在这种条件下在150～500Ω的范围内改变连接至内部激励线圈的可变电阻器R3和R4的电阻的同时进行缺陷检测。
在以30mm/sec和4mm/sec的速率扫描的同时，在铁磁性管(碳素钢STB340，外径为34mm，厚度为2.3mm，长度为900mm)上执行缺陷检测，该磁性管具有以100mm的间距形成的直径为2.0mm、1.5mm、1.0mm和0.5mm的通孔。
采用30mm/sec的扫描速率的缺陷检测的结果在图8中示出，采用4mm/sec的扫描速率在直径为1.0mm和0.5mm的通孔上进行缺陷检测的结果在图9中示出。
在示意图中，注释“无内部激励(2线圈)”显示在缺陷检测中仅使用检测线圈而不激活内部激励线圈，并且值150～500Ω为可变电阻器R3和R4的电阻。
在直径为2mm或更小的小缺陷的检测中，当使用装配有内部激励线圈的探头时S/N比明显比仅采用具有检测线圈而无内部激励线圈的探头的情况高。当扫描速率为约4mm/sec时，缺少内部激励线圈导致S/N比低，且不能检测直径为1.0mm和0.5mm的通孔中的任一种，而采用装配有内部激励线圈的探头使得能够以足够高的灵敏度检测这两种通孔。
实施例2
直径4mm的进气孔形成在轭铁沿轴向方向(轭铁的圆柱轴线的方向)的内侧，直径为2mm的8个排气孔形成为从实施例1中使用的探头的永磁体的两侧(引导段)上的进气孔沿径向方向延伸。
以由调节器控制的压力通过进气孔供给空气，并在通过排气孔排出空气的同时拉动探头以恒定的速度移动，其中弹簧秤连接至插入与实施例1的铁磁管相同的铁磁管的探头的末端，并在探头刚开始移动之前测量拉力。在同样的条件下进行5次测量，并对测量值取平均。
测量结果在表1中示出。如表显示，当气压增加以排出更多的空气时，拉力减小且扫描变得更容易。
如在此使用的表述″永磁体的两侧″指的是永磁体3和永磁体4沿轭铁1的圆柱轴线方向的外侧。
表1
  气压(Mpa)   0   0.1   0.2   0.3   0.4   0.5   0.6   0.7
  拉力(g)   570   580   512   460   446   390   380   360
实施例3
通过形成直径为1mm的通孔，宽度测量为5mm、长度为12.5mm和在外表面上的深度为管厚的25％的矩形槽，宽度测量为5mm、长度为17.5mm和在外表面上的深度为管厚的50％的矩形槽，宽度测量为1.5mm和深度为管厚的20％的内圆周槽，宽度测量为1.5mm和深度为管厚的70％的内圆周槽，宽度测量为1.5mm和深度为管厚的50％的外圆周槽，以及宽度测量为1.5mm和深度为管厚的80％的外圆周槽，在铁磁管(碳素钢STB340，测量外径为34mm、厚度为2.3mm、长度为900mm)上形成人工缺陷。
铁磁管插入模拟隔板(碳素钢SS400，长度为100mm、宽度为100mm、厚度为15mm，直径为34.4mm的孔形成在中心处)的孔中。通过与实施例1中相同的探头和相同的涡电流缺陷检设备，在改变模拟隔板的同时进行测涡电流缺陷检测。
以设置为约4mm/sec的扫描速率和设置为20kHz的频率f1执行缺陷检测(f1操作)，紧跟着采用设置为10kHz的频率f2执行缺陷检测(f2操作)。
通过旋转用f2操作获得的隔板信号的幅值X、Y和相位θ处理从这些操作获得的数据，以使得该信号的幅值和倾角尽可能接近在用f1操作的缺陷检测期间获得的隔板信号的幅值和倾角(f2’操作)。
从f1操作的信号中减去f2’操作的信号(f1-f2’)，并检查缺陷。这种操作产生图10至图13中示出的利萨佐斯曲线。图10的曲线(1)是从没有缺陷的部分中获得的，曲线(2)是从直径为1mm的通孔获得的，图11的曲线(3)是由宽度测量为5mm、长度为12.5mm和深度为管厚的25％的矩形槽获得的，曲线(4)是由宽度测量为5mm、长度为17.5mm和深度为管厚的50％的矩形槽获得的，图12的曲线(5)是由宽度测量为1.5mm和深度为管厚的20％的内圆周槽获得的，曲线(6)是从宽度测量为1.5mm和深度为管厚的70％的内圆周槽获得，图13的曲线(7)是从宽度测量为1.5mm和深度为管厚的50％的外圆周槽获得，曲线(8)是从宽度测量为1.5mm和深度为管厚的80％的外圆周槽获得的。
利萨佐斯曲线(1)与(2)-(8)的比较显示，在位于设置在外侧的隔板的部分中的磁性管中检测到缺陷。
本申请要求基于日本专利申请2009-057571、2009-113360和2009-118402的优先权。通过引用将日本专利申请2009-057571、2009-113360和2009-118402的公开内容结合于此。
附图标记说明
1轭铁
2永磁体
3永磁体
4永磁体
5检测线圈
6内部激励线圈
7引导件
8引导件
9进气孔
10排气孔

Claims (7)

1.一种涡电流缺陷检测探头，包括：
圆柱形轭铁；
多个检测线圈，沿圆柱形轭铁的圆柱轴线方向围绕所述圆柱形轭铁的中间部分设置；
第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体的磁化方向平行于轭铁的径向方向，第一永磁体和第二永磁体在圆柱形轭铁侧的磁极彼此不同，其特征在于：所述涡电流缺陷检测探头还包括：
第一内部激励线圈和第二内部激励线圈，围绕所述圆柱形轭铁的中间部分沿圆柱轴线方向设置在所述多个检测线圈的两侧；
所述第一永磁体和第二永磁体，沿圆柱轴线方向在第一激励线圈和第二激励线圈的两侧围绕轭铁设置。
2.根据权利要求1所述的涡电流缺陷检测探头，其中所述第一内部激励线圈和第二内部激励线圈适于引起沿由所述多个检测线圈引起的涡电流的相反方向流动的涡电流。
3.根据权利要求1或2所述的涡电流缺陷检测探头，其中还包括设置在圆柱形轭铁与所述多个检测线圈、第一内部激励线圈和第二内部激励线圈之间的第三永磁体，第三永磁体的磁化方向平行于轭铁的轴向方向的方向。
4.根据权利要求1或2所述的涡电流缺陷检测探头，其中由永磁体产生的磁场的磁通密度在所述多个检测线圈之间的中间部分中为1.5特斯拉或更高。
5.根据权利要求1或2所述的涡电流缺陷检测探头，其中圆柱形轭铁包括进气孔和多个排气孔，所述进气孔形成在圆柱形轭铁的内侧并沿圆柱轴线方向延伸，所述多个排气孔形成为沿圆柱形轭铁的径向方向从进气孔延伸至圆柱形轭铁的表面。
6.一种用于磁性管的缺陷检测方法，其中通过采用根据权利要求1-5中任一项所述的涡电流缺陷检测探头在磁性管的内侧执行涡电流缺陷检测。
7.根据权利要求6所述的用于磁性管的缺陷检测方法，其中包括多频率的电流提供至所述多个检测线圈。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6200638B2 (ja) 2012-09-06 2017-09-20 住友化学株式会社 渦流探傷用プローブおよび渦流探傷検査装置
EP2929342B1 (en) 2012-12-10 2019-11-06 ArcelorMittal Method for determining the health and remaining service life of austenitic steel reformer tubes and the like
CN103412339B (zh) * 2013-08-12 2015-09-09 浙江大学 基于电涡流的差动式温控器检测探头及其提离消除装置和方法
CN104612662A (zh) * 2014-12-31 2015-05-13 郑州光力科技股份有限公司 一种钻杆钻孔深度测量装置及使用该测量装置的测量方法
US10101301B2 (en) * 2015-03-24 2018-10-16 Board Of Trustees Of Michigan State University Rotating field transceiver nondestructive inspection probe
JP6579840B2 (ja) * 2015-07-16 2019-09-25 住友化学株式会社 欠陥測定方法、欠陥測定装置、および検査プローブ
JP6514592B2 (ja) * 2015-07-16 2019-05-15 住友化学株式会社 欠陥測定方法、欠陥測定装置および検査プローブ
CN105116049B (zh) * 2015-08-17 2018-02-06 中国科学院大学 涡电流检测方法
CN106102380B (zh) * 2016-08-03 2024-08-20 安徽精卓光显技术有限责任公司 玻璃外壳及具有该玻璃外壳的电子产品
JP6978913B2 (ja) * 2017-12-01 2021-12-08 住友化学株式会社 欠陥測定装置、欠陥測定方法および検査プローブ
CN108535353A (zh) * 2018-03-14 2018-09-14 西南石油大学 一种管道裂纹检测装置
DE102019202846B4 (de) * 2019-03-01 2021-02-11 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Messsystem zur Überwachung der Materialparameter und/oder Homogenität einer durch einen Kanal geförderten Suspension
CN111983014A (zh) * 2020-08-21 2020-11-24 南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 一种焊缝缺陷检测装置及其检测方法
CN113484408A (zh) * 2021-07-06 2021-10-08 兰州空间技术物理研究所 一种钢丝绳无损检测装置
CN114062481A (zh) * 2021-12-14 2022-02-18 国家石油天然气管网集团有限公司 Φ1219输气管道双向励磁超高清晰漏磁内检测系统
CN116223611B (zh) * 2023-05-11 2023-07-07 四川经准特种设备检验有限公司 一种压力管道检测用辅助系统及检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449662A (en) * 1963-10-16 1969-06-10 American Mach & Foundry Magnetic inspection method and apparatus using resilient magnetizing means and resilient sensors
CN1176697A (zh) * 1995-12-29 1998-03-18 法玛通公司 用涡电流检查管子的方法和装置
CN101300482A (zh) * 2005-10-31 2008-11-05 住友金属工业株式会社 管内面涡流探伤中的s/n比测量方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA984909A (en) * 1973-10-15 1976-03-02 Valentino S. Cecco Eddy current probe for inspecting weakly magnetic materials
US3952314A (en) * 1974-11-25 1976-04-20 Xerox Corporation Electrolytic pen
US4189944A (en) * 1978-11-03 1980-02-26 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Hydrodynamic ultrasonic probe
JPH0827260B2 (ja) * 1986-11-14 1996-03-21 川崎重工業株式会社 渦電流探傷方法及び渦電流探傷プロ−ブ
JPH07218473A (ja) * 1994-01-27 1995-08-18 Asahi Chem Ind Co Ltd 磁性管用の内挿型の包被渦流探傷子
JPH08193981A (ja) * 1995-01-17 1996-07-30 Toshiba Corp 渦流探傷方法およびその装置
KR200303105Y1 (ko) 2002-10-31 2003-02-06 한국전력공사 자기편향 와전류탐촉자
JP2009113360A (ja) 2007-11-07 2009-05-28 Yamatake Corp 射出成型機用プランジャ式射出シリンダ
JP5252539B2 (ja) 2007-11-09 2013-07-31 独立行政法人情報通信研究機構 標準時刻配信装置、タイムスタンプ装置、タイムスタンプ利用者用装置、時刻認証システム、時刻認証方法、および時刻認証プログラム
JP2009057571A (ja) 2008-10-24 2009-03-19 Seiko Advance:Kk 紫外線硬化型インキ、加飾印刷物及び加飾樹脂成形物
US10282481B2 (en) 2009-07-31 2019-05-07 Oath Inc. Providing link to portion of media object in real time in social networking update

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3449662A (en) * 1963-10-16 1969-06-10 American Mach & Foundry Magnetic inspection method and apparatus using resilient magnetizing means and resilient sensors
CN1176697A (zh) * 1995-12-29 1998-03-18 法玛通公司 用涡电流检查管子的方法和装置
CN101300482A (zh) * 2005-10-31 2008-11-05 住友金属工业株式会社 管内面涡流探伤中的s/n比测量方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Eddy Current Examination Using Inner Coil With Strongly Magnetizing Efficiency for Duplex Stainless Steel Tubes;T.Sakamoto等;《Journal of Non-Destructive Inspection》;19931231(第42期);520-526 *
JP特开平7-218473A 1995.08.18 *
JP特开平8-193981A 1996.07.30 *
T.Sakamoto等.Eddy Current Examination Using Inner Coil With Strongly Magnetizing Efficiency for Duplex Stainless Steel Tubes.《Journal of Non-Destructive Inspection》.1993,(第42期),520-526. *

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Publication number Publication date
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