CN105509631B - 一种脉冲涡流壁厚检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脉冲涡流壁厚检测方法和装置，方法包括如下步骤：根据待测设备的材质和壁厚，选择合适的传感器；采用脉冲涡流发生器发出方波信号作为检测发射信号；将所选传感器置于待测设备的被测部位表面外，连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据；通过实施批量运算程序提取所述数据的特征值；利用所述特征值计算相应的壁厚值；显示检测位置与壁厚的实时成像结果。本发明的方法和装置可解决高温区域壁厚检测的难点，让壁厚检测和扫查更加容易；可实现现场待测部位壁厚的成像检测，更容易发现安全生产隐患。

Description

一种脉冲涡流壁厚检测方法和装置

技术领域

本发明涉及测厚技术，具体涉及一种脉冲涡流壁厚检测方法和装置。

背景技术

对压力容器以及压力管道的厚度测量特别是壁厚成像技术对石油化工企业的安全生产以及日常的设备维修更换意义重大。但目前最常采用的超声波检测还存在很多问题：1.现场检测表面处理复杂，需要去除保温层、漆皮等外包覆层、需要去除外部氧化层，需要打磨出检测平面，需要涂覆耦合剂等等，效率较低。2.对检测人员的技术水平要求较高。3.高温环境下检测受声速飘移、耦合剂蒸发、探头升温等因素的影响检测结果较为困难，且误差大，效率低。4.目前超声技术B扫描的工作范围适用范围仅在－10℃～60℃，而且实现B扫描技术必须大范围打磨出平面，这使得壁厚的B扫技术在实际生产的应用受到很大的限制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何在无须进行除去漆皮、氧化层等表面处理、无须耦合剂、500℃以下的高温区域进行碳钢、不锈钢管道或者容器的厚度移动检测。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，提供一种脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1，根据待测设备的材质和壁厚，选择合适的传感器；

Step2，采用脉冲涡流发生器发出方波信号作为检测发射信号；

Step3，将step1中所选传感器置于待测设备的被测部位表面外，连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据；

Step4，通过实施批量运算程序提取所述数据的特征值；

Step5，利用所述特征值计算相应的壁厚值；

Step6，显示检测位置与壁厚的实时成像结果。

Step4中通过实施如下批量运算程序提取所述数据的特征值：

1)计算“lg(响应时间)、lg(响应电压)、ln(响应电压)”；

2)计算每相邻三组“lg(响应时间)、lg(响应电压)”的拟合直线的斜率值K；

3)对相邻三组数据斜率值进行筛选，找寻目标直线的斜率；

4)计算目标直线的截距，得出直线方程；

5)求目标直线选取点处之后的所有点到该目标直线的距离，计算公式：

6)将步骤5中计算得到的直线距离，后者比前者，得到一些列比值，找出第2个开始的最大数值；

7)将步骤6中比值最大值对应的响应时间为选择区间的第一个点，选择区间共计四个点，即选择区间为该点+后3个点，利用此4点的“响应时间”和“ln(响应电压)”求4点斜率值并对斜率值计算绝对值，即为特征值。

优选地，在Step3中，沿被测部位的轴向和周向连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据。

优选地，在Step3之前，利用超声波检测获得校准系数。

优选地，step4包含下述步骤：

Step4.1，对采集到的所述数据进行清洗；

Step4.2，对清洗过的数据进行拟合，得到拟合结果；

Step4.3，对拟合结果进行优化，得到特征值。

优选地，在step5中，包括步骤：

step5.1，根据标准试块获得特征值与已知壁厚值的关系式；

step5.2，将特征值带入关系式就可获得壁厚值。

优选地，在step5之后，利用校准系数对计算出来的壁厚值进行校准，得到校准后的壁厚值。

本发明还提供了一种脉冲涡流壁厚检测装置，包括脉冲涡流信号发生单元以及包括脉冲涡流信号采集单元、数据处理单元、壁厚计算单元和壁厚输出显示单元的pad系统，所述脉冲涡流信号发生单元与所述pad系统通过蓝牙连接。

优选地，所述脉冲涡流信号发生单元为脉冲涡流发生器。

优选地，所述脉冲涡流信号采集单元包括采集传感器。

(三)有益效果

本发明的脉冲涡流壁厚检测方法和装置，利用脉冲涡流技术实现对金属设备或管道壁厚的B扫描，即：随着传感器的连续移动，会产生位置和连续壁厚的二维成像，可以方便的用于500℃以下的在线工作环境，有效地解决了高温部位壁厚检测的问题。本发明的方法和装置可解决高温区域壁厚检测的难点，让壁厚检测和扫查更加容易；可实现现场待测部位壁厚的成像检测，更容易发现安全生产隐患。

附图说明

图1是依照本发明第一实施例的脉冲涡流B扫描壁厚图像。

图2是依照本发明第二实施例的脉冲涡流B扫描壁厚图像。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1，根据待测设备的材质和壁厚，选择合适的传感器；

Step2，采用脉冲涡流发生器发出方波信号作为检测发射信号；

Step3，将step1中所选传感器置于待测设备的被测部位表面外，连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据；

Step4，通过实施批量运算程序提取所述数据的特征值；在特征值提取的过程中，为了避免误差，取测量中间获得的数值来计算壁厚。Step5，利用所述特征值计算相应的壁厚值；

Step6，显示检测位置与壁厚的实时成像结果。

当设备发生腐蚀时，轴向方向容易发现壁厚的变动。周向方向即使没有腐蚀的发生，由于制造偏差容易发生壁厚变化，但周向方向壁厚的绝对值的变化对设备的维修更换也是有意义的。如一个金属弯头，往往制造时外侧和内侧就存在壁厚的偏差，所以轴向扫查就可以获得腐蚀的严重程度，而周向扫查则可以了解这种偏差的大小，是否会影响正常的使用。若小于最小允许使用的壁厚值，即需要更换。因此在Step3中，沿被测部位的轴向和周向连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据。

在Step3之前，利用超声波检测获得校准系数。

step4包含：

Step4.1，对采集到的所述数据进行清洗；

Step4.2，对清洗过的数据进行拟合，得到拟合结果；

Step4.3，对拟合结果进行优化，得到特征值。

Step4具体包括，

1.计算“lg(响应时间)、lg(响应电压)、ln(响应电压)”；

2.计算每相邻三组“lg(响应时间)、lg(响应电压)”的拟合直线的斜率值K；

3.对相邻三组数据斜率值进行筛选，找寻目标直线的斜率；

4.计算目标直线的截距，得出直线方程；

5.求目标直线选取点处之后的所有点到该目标直线的距离，

计算公式：

6.将步骤5中计算得到的直线距离，后者比前者，得到一些列比值，找出第2个开始的最大数值；

8.将步骤7中比值最大值对应的响应时间为选择区间的第一个点，选择区间共计四个点，即选择区间为该点+后3个点。利用此4点的“响应时间”和“ln(响应电压)”求4点斜率值并对斜率值绝对值，即为特征值。

在step5中，包括步骤：

step5.1，根据标准试块获得特征值与已知壁厚值的关系式；

step5.2，将特征值带入关系式就可获得壁厚值。

在step5之后，利用校准系数对计算出来的壁厚值进行校准，得到校准后的壁厚值。因为即使是同一种材质，由于制造工艺的差别其相对磁导率也是有偏差的，所以必须现场校准。该校准是根据特征值计算出壁厚值以后，再用校准系数进行校准，这样才能反映待测设备真实的壁厚分布情况。

本发明公开的脉冲涡流壁厚检测装置，包括脉冲涡流信号发生单元以及包括脉冲涡流信号采集单元、数据处理单元、壁厚计算单元和壁厚输出显示单元的pad系统，所述脉冲涡流信号发生单元与所述pad系统通过蓝牙连接。信号采集单元、数据处理单元和壁厚计算单元都纳入PAD中进行计算和显示，在检测的时候可以将数据处理结果并显示。其中的脉冲涡流信号发生单元为脉冲涡流发生器。其中的脉冲涡流信号采集单元包括采集传感器。

实施例1：

1.某化工装置一返出口管线，规格为DN200，壁厚9.5mm，20#碳钢，运行温度330℃，B扫距离检测段1.5m，沿管道轴向检测。按以下步骤检测：

1)选用20mm直径绝热包覆传感器。

2)将传感器置管线待测区域正上方用PDA控制脉冲涡流发射接收装置，选择1Hz方波作为检测发射信号。

3)选取该段管线任意一位置，进行超声波测厚，记录检测壁厚值。取该传感器在该位置进行脉冲涡流检测，将超声波值波值输入PAD中，获得校准系数。

4)启动检测模式，将传感器沿管线待测区域缓缓移动，直到1.5m区域结束，在PAD的显示屏幕上会出线位置与壁厚的实时图像。5)

输出B扫描壁厚图像如图1。

实施例2：

2.某化工装置一返出口管线,规格为DN25,壁厚4.5mm，304钢，运行温度25℃，B扫距离检测段0.5m。按以下步骤检测：

1)选用20mm直径绝热包覆传感器。

2)将传感器置管线待测区域正上方用PDA控制脉冲涡流发射接收装置，选择8Hz方波作为检测发射信号。

3)选取该段管线任意一位置，进行超声波测厚，记录检测壁厚值。取该传感器在该位置进行脉冲涡流检测，将超声波值波值输入PAD中，获得校准系数。

4)启动检测模式，将传感器沿管线待测区域缓缓移动，直到0.5m区域结束，在PAD的显示屏幕上会出线位置与壁厚的实时图像。

5)输出B扫描壁厚图像如图2。

由以上实施例可以看出，本发明的检测方法和装置有如下优势：

1.操作简单，不受专业技术经验的约束；

2.检测效率高，这种检测技术可实现1s读取一个壁厚值(碳钢材料)，或者1s读取8个数据(不锈钢材料)，效率较高。

3.结果显示直观，可以很方便地发现减薄位置点。

4.采集数据量大，可最大限度发挥脉冲涡流测厚技术的优势。

本发明的脉冲涡流壁厚检测方法和装置，利用脉冲涡流技术实现对金属设备或管道壁厚的B扫描，即：随着传感器的连续移动，会产生位置和连续壁厚的二维成像，可以方便的用于500℃以下的在线工作环境，有效地解决了高温部位壁厚检测的问题。本发明的方法和装置可解决高温区域壁厚检测的难点，让壁厚检测和扫查更加容易；可实现现场待测部位壁厚的成像检测，更容易发现安全生产隐患。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

Step1，根据待测设备的材质和壁厚，选择合适的传感器；

Step2，采用脉冲涡流发生器发出方波信号作为检测发射信号；

Step3，将step1中所选传感器置于待测设备的被测部位表面外，连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据；

Step4，通过实施批量运算程序提取所述数据的特征值；

Step5，利用所述特征值计算相应的壁厚值；

Step6，显示检测位置与壁厚的实时成像结果；

Step4中通过实施如下批量运算程序提取所述数据的特征值：

1)计算“lg(响应时间)、lg(响应电压)、ln(响应电压)”；

2)计算每相邻三组“lg(响应时间)、lg(响应电压)”的拟合直线的斜率值K；

3)对相邻三组数据斜率值进行筛选，找寻目标直线的斜率；

4)计算目标直线的截距，得出直线方程；

5)求目标直线选取点处之后的所有点到该目标直线的距离，计算公式：

6)将步骤5中计算得到的直线距离，后者比前者，得到一些列比值，找出第2个开始的最大数值；

7)将步骤6中比值最大值对应的响应时间为选择区间的第一个点，选择区间共计四个点，即选择区间为该点+后3个点，利用此4点的“响应时间”和“ln(响应电压)”求4点斜率值并对斜率值计算绝对值，即为特征值。

2.如权利要求1所述的脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，在Step3中，沿被测部位的轴向和周向连续移动传感器以采集位置连续部位的脉冲涡流感生电压随时间衰减的数据。

3.如权利要求1所述的脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，在Step3之前，利用超声波检测获得校准系数。

4.如权利要求1所述的脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，step4包括步骤：

Step4.1，对采集到的所述数据进行清洗；

Step4.2，对清洗过的数据进行拟合，得到拟合结果；

Step4.3，对拟合结果进行优化，得到特征值。

5.如权利要求1所述的脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，在step5中，包括步骤：

step5.1，根据标准试块获得特征值与已知壁厚值的关系式；

step5.2，将特征值带入关系式就可获得壁厚值。

6.如权利要求1所述的脉冲涡流壁厚检测方法，其特征在于，在step5之后，利用校准系数对计算出来的壁厚值进行校准，得到校准后的壁厚值。