CN105334260A - 一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置，它包含两对周向磁化器以及面阵列传感器。两对周向磁化器在钢管圆周方向上呈垂直布置，分别通以幅值相等且相位相差半个周期的脉冲磁化电流，实现钢管不同部位的分时磁化；面阵列传感器沿钢管周向360°全覆盖布置，并根据脉冲电流的时序获取有效磁化部位的缺陷漏磁场。装置实现了被检钢管以高速直线推进的运动方式，通过一套固定式检测单元就可以实现钢管纵向缺陷的全覆盖检测。同时，解决自身难以做旋转运动的细长铁磁构件的纵向缺陷检测(连续油管、方钻杆和钢轨等)。

Description

一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置

技术领域

在本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置。

背景技术

在钢管作为重要的运输和支撑材料，广泛应用于石油化工与基础建设中。随着工业现代化的迅猛发展，对优质钢管的需求越来越大。目前，我国具有世界上最先进的钢管生产工艺和最新的轧管机组，钢管生产节奏越来越快。根据美国石油协会（API）的要求，所有钢管在出厂之前必须进行100%的质量检测。

漏磁检测作为一种高效的检测方法，可有效检测钢管内外部缺陷，且对试件表面要求低，无需耦合剂，已被广泛应用于各种铁磁性材料的检测过程中，尤其适用于细长铁磁性构件的高速质量检测，如钢管、钢丝绳和铁轨等。

根据漏磁检测的垂直磁化理论，磁化场方向要尽量与裂纹走向垂直才能够激发出足够强度的漏磁场。按照裂纹相对于钢管的走向，分为：纵向缺陷（也即轴向）和横向缺陷（也即周向）。纵向缺陷平行于钢管轴向，横向缺陷沿钢管的周向。因此，漏磁检测中形成了钢管轴向磁化检测横向缺陷和周向磁化检测纵向缺陷的基本检测形式和探伤设备结构。

由于钢管圆周状的几何形态，在进行周向磁化时，难以形成全周向分布的均匀磁化区域，因此目前钢管的纵向缺陷全覆盖检测是通过探头与钢管之间形成相对螺旋扫查来完成的，主要有两种实现方式：钢管直线推进，周向磁化器和纵向探头高速旋转，从而使得纵向探头在钢管表面形成螺旋扫查轨迹。一方面，考虑到磁化器高速旋转的失稳，线圈质量不能过大，从而限制了线圈匝数。另一方面，滑环传输大电流时，触点处容易产生火花，从而也限制了磁化电流的提升。此外，旋转探头的检测信号采用时分复用方式进行传输，检测探头的独立通道数量拓展受限，难以实现以多通道冗余检测为基础的高精度检测。钢管螺旋推进，周向磁化器和探头固定不动，纵向探头同样也在钢管表面上形成螺旋扫查轨迹。为实现钢管的螺旋推进，钢管传输系统十分复杂，并且由于钢管自身的直线度误差以及辊道传输线的制造安装误差，钢管在高速螺旋推进过程中容易产生多个自由度的剧烈抖动，从而难以保证检测精度。

所以，基于螺旋扫查的钢管纵向缺陷检测方法已无法满足钢管高速生产的需求。钢管正交磁化漏磁检测装置含有两套正交布置的纵向缺陷检测主机（见康宜华，孙燕华.钢管正交磁化漏磁检测装置[P]，专利号：200810197719.3），钢管以直线推进的运动方式通过固定式检测单元就可以实现纵向缺陷的全覆盖检测。然而，由于该装置具有两套纵向缺陷检测主机，机械结构与信号系统复杂，占地面积大，成本高，实用性较低。

发明内容

在针对上述问题，本发明的目的是提供一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置。该装置通过对钢管进行分时局部磁化，实现了被检钢管以高速直线推进的运动方式，通过一套固定式检测单元就可以实现钢管纵向缺陷的全覆盖检测。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

1.探伤主机内布置两对呈垂直分布的周向磁化器，也即垂直磁化器组与水平磁化器组，并分别通以幅值相同且相位相差半个周期的脉冲磁化电流，实现对钢管不同区域的分时磁化。

2.在磁化器中间部位布置360°面阵列传感器，根据脉冲电流的磁化时序，获取有效磁化部位的缺陷漏磁场。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明所提供的脉冲磁化漏磁探伤装置，实现了被检钢管以高速直线推进的运动方式通过一套固定式检测单元，就可实现对钢管纵向缺陷的全覆盖检测，结构简单，设备紧凑，维护成本低，极其适用于钢管的高速无损检测。同时，解决自身难以做旋转运动的细长铁磁构件的纵向缺陷检测(如连续油管、方钻杆和钢轨等)。

附图说明

图1钢管脉冲磁化漏磁探伤装置示意图；

图2钢管直线推进传输轮结构；

图3呈垂直分布的两组周向磁化器示意图；

图4脉冲磁化电流的时序示意图；

图5面阵列传感器结构示意图；

图6面阵列传感器分布示意图；

图7磁化区域与面阵传感器分区示意图；

图8垂直磁化器组工作时传感器拾取示意图；

图9水平磁化器组工作时传感器拾取示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明进行详细描述。

如图1所示，直流脉冲磁化漏磁探伤装置包括：输送轮1，探伤主机2以及钢管3。钢管3在传输轮1的驱动下作直线推进运动。探伤主机2内包含360°全周向布置的面阵列传感器4、垂直磁化器组5与5'，以及水平磁化器组6与6'。缺陷漏磁场由面阵列传感器4转化为电信号，随后依次经过滤波器7、放大器8、A/D转换器9进入到计算机。

如图2所示，钢管3在传输轮1的驱动下作直线推进运动。

如图3所示，检测主机2内部布置两对相互垂直的磁化器。5与5'为垂直磁化器组，通以相同的磁化电流i ₁。6与6'为水平磁化器组，通以相同的磁化电流i ₂。

如图4所示，脉冲磁化电流i ₁和i ₂的幅值与周期相同，分别为I ₀与T。一个周期内输出直流磁化电流的持续时间为T/2，i ₁和i ₂相位相差为T/2。

如图5所示，面阵列传感器4由四个支架11固定在检测主机2上。面阵列传感器4由多个检测单元10组成。面阵列传感器4共四圈，每圈上均匀布置若干个检测单元，其数量由钢管外径d决定。面阵列传感器4的内径为D，其值比钢管外径d大1.0～2.0mm。

如图6所示，面阵列传感器4固定于检测主机2上。面阵列传感器4环抱钢管3，实现全覆盖检测，并位于磁化器的中心部位。

如图7所示，将磁化器5、5'、6、6'所对应的钢管周向区域均分为A、A'、B、B'四个区域。与此对应，将全周向面阵列传感器均分为S₁、S₂、S₃、S₄。

如图8所示，当i ₁幅值为I ₀时，i ₂的幅值为零，此时，垂直磁化器组5与5'产生磁化场对钢管进行周向磁化，形成有效检测区域B与B'，进一步利用面阵检传感器S₃与S₄分别拾取B与B'区域内的缺陷漏磁场。

如图9所示，当i ₁幅值为零时，i ₂的幅值为I ₀，此时，水平磁化器组6与6'产生磁化场对钢管进行周向磁化，形成有效检测区域A与A'，进一步利用面阵检传感器S₁与S₂分别拾取A与A'区域内的缺陷漏磁场。

Claims (3)

1.一种钢管脉冲磁化漏磁探伤装置，其特征是：纵向检测主机包含两对相互垂直的周向磁化器、以及360°全周面阵列传感器，钢管以直线推进的运动方式通过一套固定式检测单元。

2.根据权利要求1所述的钢管脉冲磁化漏磁探伤装置，其特征在于：两对周向磁化器呈垂直分布，也就是垂直磁化器组与水平磁化器组，并分别通以幅值相同且相位相差半个周期的脉冲磁化电流，在不同时刻形成不同的有效检测区域。

3.根据权利要求1所述的钢管脉冲磁化漏磁探伤装置，其特征在于：在磁化器中间位置布置360°面阵列传感器，并根据脉冲磁化电流的时序，采用相应区域传感器获取纵向缺陷的漏磁场信号。