CN102445490A - 铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法及装置，是在被测管道的外周设置通入有直流电的磁化线圈，以磁化线圈产生的直流磁场对被测管道的端头进行磁化，其特征是：取用一段引导管，引导管与被测管道在材质和内外径尺寸上均为相同，将引导管对接在被测管道的端头成为被测管道的加长段，由直流磁场在管道端头形成的散射磁场被引导在加长段中，被测管道的端头部分的横向分布缺陷在被测管道内壁表面空间形成缺陷磁场，利用磁敏传感器对缺陷磁场进行检测，从而实现对铁磁性管道端头横向分布缺陷的检测。本发明实现了被测管道端头横向分布缺陷的有效检测。

Description

铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法及装置

技术领域

本发明涉及信号检测方法及装置。更具体地说是涉及一种用于对各种铁磁性钢管、压力容器管件和石油用管的端头进行快速质量检测的方法及装置，通过检测以确定管道的使用安全性。 

背景技术

铁磁性管道是在承压、承重和高扭力状态下运行。若管道内含有缺陷，可能造成泄漏、断裂、爆炸等事故。已有涡流、漏磁等自动检测仪器用于对铁磁性管道的管体部分进行快速质量检测；如图1所示，其检测方式是采用磁化线圈1对被测管道2的管体进行磁化以激励缺陷信号。但是，由于在被测管道的端头部分，呈现散射磁场12，散射磁场12的法线分量会淹没端头横向分布缺陷11的缺陷信号，因此很显然的是，这种检测方式在管道的两端头部分存在检测盲区。不容忽视的是在实际应用中，若是在管道的两端头部分存在有缺陷，同样可能造成泄漏、断裂、爆炸等事故。 

目前，国内外已有的铁磁性管道端部检测多采用荧光磁粉探伤仪。荧光磁粉检测在对管道端部磁化后，喷洒荧光磁粉，如果管道端头壁内有缺陷，缺陷的磁场会影响荧光磁粉的轨迹分布。使用荧光灯对荧光磁粉进行照射，再根据人眼的视觉来发现荧光磁粉轨迹的异常，实现缺陷检测。实际应用中，这种荧光磁粉法对于铁磁性管道端部检测存在如下不足： 

1、荧光磁粉检测法需要经过磁化、喷洒荧光磁粉，再根据荧光磁粉的轨迹的异常来发现缺陷的过程，这一过程在对细小裂纹进行探伤时，程序繁琐、费时费力，且敏感程度低； 

2、若是缺陷出现在管道端头的内壁，则缺陷的磁场在外表面很弱，很难影响荧光磁粉的轨迹分布，这使得采用荧光磁粉检测对管道端头内壁缺陷检测的敏感程度较低，并可能因此影响检测结果； 

3、荧光磁粉检测法最终是依靠人的视觉发现和判断缺陷的存在，检测速度慢、容易漏检，同时也不能实现大规模快速检测，不能满足管道快速轧制、加工生产线的需要。 

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种借助引体的铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法及装置，一方面，对于管道端头的内表面、外表面和内部都能实施缺陷检测；另一方面，在管道轧制生产线、管道加工线上对其端头部分质量实施快速检测，以使管道在工程应用中的安全性得到保障。 

本发明解决技术问题采用如下技术方案： 

本发明铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法，是在被测管道的外周设置通入有直流电的磁化线圈，以所述磁化线圈产生的直流磁场对被测管道的端头进行磁化，其特点是： 

取用一段引导管，所述引导管与被测管道在材质和内外径尺寸上均为相同，将所述引导管对接在被测管道的端头成为被测管道的加长段，由所述直流磁场在管道端头形成的散射磁场被引导在加长段中，被测管道的端头部分的横向分布缺陷在被测管道内壁表面空间形成缺陷磁场，利用磁敏传感器对所述缺陷磁场进行检测，从而实现对铁磁性管道端头横向分布缺陷的检测。 

本发明铁磁性管道端头横向分布缺陷检测装置，其结构特点是设置： 

一段引导管，所述引导管与被测管道在材质和内外径尺寸上均为相同； 

一磁敏传感器，是由在圆周上均匀分布的各斜撑杆构成伞骨形支架，所述伞骨形支架的中轴线与引导管处在同轴线位置上，伞骨形支架可以沿引导管的轴线方向移动；各斜撑杆的中心端设置在中心盘上，磁敏探头设置在各斜撑杆的另一端，所述各斜撑杆的另一端依靠弹簧的径向弹性力将各磁敏探头抵靠在引导管的内侧壁上。 

本发明铁磁性管道端头横向分布缺陷检测装置的结构特点也在于： 

在所述引导管的内部，设置一与所述中心盘固联的导向圆盘，所述导向圆盘的圆盘面与引导管的轴线垂直，导向圆盘是以引导管的内侧壁为滑道，可以沿引导管的轴线方向移动，使所述伞骨形支架的轴向移动获得导向。 

在所述导向圆盘的前端面上设置一导弹头形引导头，在所述导向圆盘的背面固联一中心杆，所述中心杆的杆端延伸至引导管的外部。 

与已有技术相比，本发明有益效果体现在： 

1、根据磁感应线折射定律，如果磁感应线从磁导率大的磁介质进入磁导率小的磁介质，磁感应线偏向法线。例如，磁感应线从磁导率大的铁磁性管道进入磁导率小的空气介质内，磁感应线严重偏向法线，即在管道的端头部分呈现散射分布。本发明通过取用一段引导管，将原本在被测管道端头呈散射状的磁场引导至引导管中，从而使铁磁性被测管道的端头部分的磁感应线被束缚在管道内，实现了被测管道端头横向分布缺陷的有效检测。 

2、本发明检测装置是以引导管为壳体，其结构简单，易于实现。 

3、本发明检测装置中在引导管内设置导向圆盘，使伞骨形支架的轴向移动获得导向，动作顺畅可靠。 

4、本发明检测装置中在导向圆盘的前端面上设置的导弹头形引导头，有利于在检测过程中使检测装置准确地从引导管导入被测管道中，在导向圆盘背面固联的中心杆可用于手持 操动或自动使整个磁敏传感器的轴向移动，使用方便。 

5、本发明不受直径的限制，可广泛地用于对管道轧制生产线、管道加工线上的产品进行检测。 

附图说明

图1为已有技术中，形成在被测管道端头的呈散射的磁场示意图； 

图2为本发明检测方法原理图； 

图3为本发明检测装置示意图； 

图4为本发明检测装置中磁敏传感器结构示意图； 

图中标号：1磁化线圈、2被测管道、3引导管、4引导头、5中心杆、6斜撑杆、7磁敏探头；8弹簧、9中心盘；10导向圆盘、11横向分布缺陷、12散射磁场。 

具体实施方式

参见图2，本实施例中铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法是在被测管道2的外周设置通入有直流电的磁化线圈1，以磁化线圈1产生的直流磁场对被测管道2的端头进行磁化，取用一段引导管3，引导管3与被测管道2在材质和内外径尺寸上均为相同，将引导管3对接在被测管道2的端头成为被测管道2的加长段，由直流磁场在管道端头形成的散射磁场12被引导在加长段中，被测管道2的端头部分的横向分布缺陷11在被测管道2内壁表面空间形成缺陷磁场，利用磁敏传感器对缺陷磁场进行检测，实现对铁磁性管道端头横向分布缺陷11的检测。 

参见图3和图4，本实施例中的铁磁性管道端头横向分布缺陷检测装置是设置： 

一段引导管3，引导管3与被测管道2在材质和内外径尺寸上均为相同； 

一磁敏传感器，是由在圆周上均匀分布的各斜撑杆6构成伞骨形支架，伞骨形支架的中轴线与引导管3处在同轴线位置上，伞骨形支架可以沿引导管3的轴线方向移动；各斜撑杆6的中心端设置在中心盘9上，磁敏探头7设置在各斜撑杆6的另一端，各斜撑杆6的另一端依靠弹簧8的径向弹性力将各磁敏探头7抵靠在引导管3的内侧壁上。 

具体实施中，在引导管3的内部，设置一与中心盘9固联的导向圆盘10，导向圆盘10的圆盘面与引导管3的轴线垂直，导向圆盘10是以引导管3的内侧壁为滑道，可以沿引导管3和被测管道2的轴线方向移动，使伞骨形支架的轴向移动获得导向。在导向圆盘10的前端面上设置一导弹头形引导头4，在导向圆盘10的背面固联一中心杆5，中心杆5的杆端延伸至引导管3的外部。 

操动中心杆5，在引导头4的引导下，将引导管3中的磁敏传感器从引导管3内推向被 测管道2的端头部位，然后再原路拉回到引导管内，各磁敏探头9切割管道端头部分的缺陷磁场形成电信号，实现对管道端头横向分布缺陷的快速检测。 

本实施例中引导管的作用原理是： 

根据磁路的特性，磁化线圈1内通过直流电流时，会形成恒定磁场，磁化线圈1产生的磁场由管道端头、引导管和磁化线圈的外部空间形成闭合磁路；由于引导管3对接在被测管道2的端头成为被测管道2的加长段，原本在管道端头2形成的散射磁场12被引导在加长段中，被测管道2的端头部分的横向缺陷11在被测管道2内壁表面空间形成缺陷磁场，该缺陷磁场不受散射磁场12的影响，利用磁敏传感器对所述缺陷磁场进行检测，从而实现对铁磁性管道端头横向缺陷11的检测。 

本实施例中磁敏探头的作用原理是： 

被测管道2的端头中有横向分布缺陷11，使磁化线圈1在被测管道2的端头中产生的磁场有一部分被折射到被测管道2的端头内壁空间为缺陷磁场，定义为Δφ，磁敏探头9按常规设置是在铜质弧形片的沟槽内贴敷线圈构成，缺陷磁场穿过磁敏探头7内的线圈，形成缺陷信号Δv；在磁敏传感器中按阵列的形式设置磁敏探头7，以各磁敏探头7进行微分检测： 

Δv＝-Δφ/Δt＝-dφ/dt 

式中：Δt为磁敏探头扫过缺陷的时间，dφ/dt是微分运算表达式。 

Claims (4)

1.一种铁磁性管道端头横向分布缺陷检测方法，是在被测管道(2)的外周设置通入有直流电的磁化线圈(1)，以所述磁化线圈(1)产生的直流磁场对被测管道(2)的端头进行磁化，其特征是：

取用一段引导管(3)，所述引导管(3)与被测管道(2)在材质和内外径尺寸上均为相同，将所述引导管(3)对接在被测管道(2)的端头成为被测管道(2)的加长段，由所述直流磁场在管道端头形成的散射磁场(12)被引导在加长段中，被测管道(2)的端头部分的横向分布缺陷(11)在被测管道(2)内壁表面空间形成缺陷磁场，利用磁敏传感器对所述缺陷磁场进行检测，从而实现对铁磁性管道端头横向分布缺陷(11)的检测。

2.一种铁磁性管道端头横向分布缺陷检测装置，其特征是设置：

一段引导管(3)，所述引导管(3)与被测管道(2)在材质和内外径尺寸上均为相同；

一磁敏传感器，是由在圆周上均匀分布的各斜撑杆(6)构成伞骨形支架，所述伞骨形支架的中轴线与引导管(3)处在同轴线位置上，伞骨形支架可以沿引导管(3)的轴线方向移动；各斜撑杆(6)的中心端设置在中心盘(9)上，磁敏探头(7)设置在各斜撑杆(6)的另一端，所述各斜撑杆(6)的另一端依靠弹簧(8)的径向弹性力将各磁敏探头(7)抵靠在引导管(3)的内侧壁上。

3.根据权利要求2所述的铁磁性管道端头横向分布缺陷检测装置，其特征是在所述引导管(3)的内部，设置一与所述中心盘(9)固联的导向圆盘(10)，所述导向圆盘(10)的圆盘面与引导管(3)的轴线垂直，导向圆盘(10)是以引导管(3)的内侧壁为滑道，可以沿引导管(3)的轴线方向移动，使所述伞骨形支架的轴向移动获得导向。

4.根据权利要求2所述的铁磁性管道端头横向分布缺陷检测装置，其特征是在所述导向圆盘(10)的前端面上设置一导弹头形引导头(4)，在所述导向圆盘(10)的背面固联一中心杆(5)，所述中心杆(5)的杆端延伸至引导管(3)的外部。

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