CN106353396A - 一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法通过绘制“激励电流‑‑感应电流”曲线，得到装置激励磁势图，并推导出较为精确地感应电流计算公式。利用本方法可方便地计算出对应空心工件探伤时所需要的纵向磁化电流，而不需要采用传统方法先根据经验估算出所需激励电流的大概值，然后反复调节激励电流以及观察试片来确定合适的感应电流。本方法有效的提高了空心工件感应电流法探伤的效率。

Description

一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法
技术领域
本发明涉及一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法。
背景技术
感应电流法是环形或筒形工件纵向磁化的有效和最佳方法，目前国内已生产出大量的专用探伤设备，然而，感应电流法磁化规范的确定与监测的确定常常比较困难。尽管有的资料对感应电流法进行了详细的叙述，但在磁化规范的制定方面，常常简单的误用经验公式，导致磁化不可靠。
在实际应用中发现，采用闭合磁路磁化和非闭合磁路磁化，磁化效果有很大的差异。由于磁隙的存在，当输入磁势一定时(即励磁电流一定)，随着磁隙的增大，磁化效率下降，有效激励磁场的强度急剧下降，工件上的感应电流将达不到要求，因此，感应电流法的磁化规范，应规定为空心工件上获得标准感应电流时对应的磁化磁势。然而“激励电流--感应电流”之间的对应关系因磁化设备不同而各有很大的差异，而且呈现非线性。目前的探伤设备都没有给出“激励电流--感应电流”关系曲线磁势图，仅凭观察纵向磁化指示参数来调节和监测磁化规范，因此很容易造成激励磁化试验失败，从而失去了激励磁化参数指示的实际意义。
因此，需要一种新的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法以解决上述问题。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法。
为实现上述目的，本发明的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法采用的技术方案为：
一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法，采用电流探伤感应装置，所述电流探伤感应装置包括感应磁化芯棒、第一通磁线圈、第二通磁线圈、闭合电缆、互感器和电流表，所述第一通磁线圈和第二通磁线圈均套在所述感应磁化芯棒上，所述闭合电缆套在所述感应磁化芯棒上并设置在所述第一通磁线圈和第二通磁线圈之间，所述互感器设置在所述闭合电缆上，所述电流表连接所述互感器；
包括以下步骤：
1)、向所述第一通磁线圈或第二通磁线圈中输入激励磁化电流，并读出所述电流表的感应电流值；
2)、调节所述激励磁化电流，并读取与之对应的感应电流值；
3)、根据步骤1)和步骤2)得到的多组激励磁化电流和感应电流值绘制成曲线图；
4)、根据步骤3)得到的曲线图，得到激励磁化电流和感应电流值之间的关系；
5)、利用感应电流法探伤时，根据步骤4)得到的激励磁化电流和感应电流之间的关系计算出所需激励磁化电流。
更进一步的，步骤1)中激励磁化电流保证纵向激励磁化安匝数为150AN-1500AN。其中，纵向激励磁化安匝数为激励磁化电流与通磁线圈的总匝数之积，其中，通磁线圈的总匝数为第一通磁线圈和第二通磁线圈的匝数之和。
更进一步的，步骤1)中每次调节激励磁化电流，所述纵向激励磁化安匝数的变化值为40AN-60AN。采用此纵向激励磁化安匝数的变化值适合实际情况，得出的结果更精确。
更进一步的，步骤4)中激励磁化电流和感应电流之间的关系通过下式表示：
y＝0.004(248/Px)2x2-4.963(248/Px)x+1541，其中，y为激励磁化电流，x为感应电流，Px为环形工件的截面周长，Px＝2*(外径-内径+环宽)。利用此关系式可以方便快捷的计算激励磁化电流和感应电流。
有益效果：本发明的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法通过绘制“激励电流--感应电流”曲线磁势图，得到装置激励磁势图，并推导出较为精确地感应电流计算公式。利用本方法可方便地计算出对应空心工件探伤时所需要的纵向磁化电流，而不需要采用传统方法先根据经验估算出所需激励电流的大概值，然后反复调节激励电流以及观察试片来确定合适的感应电流。本方法有效的提高了空心工件感应电流法探伤的效率。
附图说明
图1为采用电流探伤感应装置的结构示意图；
图2为实施例1的激励磁势图；
图3为实施例2的激励磁势图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的举例说明。
如图1和图2所示，本发明的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法，采用电流探伤感应装置，电流探伤感应装置包括感应磁化芯棒1、第一通磁线圈21、第二通磁线圈22、闭合电缆3、互感器4和电流表5，第一通磁线圈21和第二通磁线圈22均套在感应磁化芯棒1上，闭合电缆3套在感应磁化芯棒1上并设置在第一通磁线圈21和第二通磁线圈22之间，互感器4设置在闭合电缆3上，电流表5连接互感器4；
包括以下步骤：
1)、向第一通磁线圈21或第二通磁线圈22中输入激励磁化电流，并读出电流表5的感应电流值；
2)、调节激励磁化电流，并读取与之对应的感应电流值；
3)、根据步骤1)和步骤2)得到的多组激励磁化电流和感应电流值绘制成曲线图；
4)、根据步骤3)得到的曲线图，得到激励磁化电流和感应电流值之间的关系；
5)、利用感应电流法探伤时，根据步骤4)得到的激励磁化电流和感应电流之间的关系计算出所需激励磁化电流。
本发明的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法通过绘制“激励电流--感应电流”曲线磁势图，得到装置激励磁势图，并推导出较为精确地感应电流计算公式。利用本方法可方便地计算出对应空心工件探伤时所需要的纵向磁化电流，而不需要采用传统方法先根据经验估算出所需激励电流的大概值，然后反复调节激励电流以及观察试片来确定合适的感应电流。本方法有效的提高了空心工件感应电流法探伤的效率
实施例1：
设备：CDG-6000A磁粉探伤机，纵向磁化采用闭合磁路感应法磁化，闭合磁轭材料采用的是0.35mm硅钢片制作，闭合磁路截面∮45×1500mm，线圈间距500mm。线圈匝数采用10匝。芯棒规格∮45×1500mm。∮25×15000mm长软电缆一根。互感器500A/5A、1000A/5A、2000A/5A、3000A/5A各一只，ZW1602有效值电流表一只。
待测工件为：环内径：270mm，壁厚：14mm，宽度：19mm环形工件。
步骤一：安装上述设备，通过调节探伤机磁化电流改变激励安匝值，读取相应的感应电流值。本实例对采用闭路磁轭磁化进行数据采集，所得数据如表1：
表1
步骤二，将数据绘制成“激励磁化电流-感应电流”趋势图，通过计算机数值回归分析得到多项式。如图2所示。其中：R平方值是趋势线拟合程度的指标，它的数值大小可以反映趋势线的估计值与对应的实际数据之间的拟合程度，拟合程度越高，趋势线的可靠性就越高。R平方值是取值范围在0～1之间的数值，当趋势线的R平方值等于1或接近1时，其可靠性最高，反之则可靠性较低。一般R平方在0.95以上可认为拟合是有效的。
步骤三，将待测空心工件用此装置进行探伤作业，根据感应电流相关规范及公式I＝H×P，H一般取2.4-4.8KA/m，P为周长。为保证磁化实验基本效果，取H＝2.4KA/m，根据尺寸等参数可知计算出需要的感应电流I＝2.4×2×(14+19)＝163.2A，带入多项式y＝0.106x2-22.76x+1170，可准确算出所需磁化激励磁化电流为278A。
步骤四，调整探伤机激励磁化电流为278A，对工件进行磁化试验。观察工件缺陷显示明显，如图3所示。磁化电流设置合适，工件磁化成功。
实施例2：标定样件的公式推导。
请参阅图3所示，选取的基础标定样件规格为：外直径343mm，内直径149mm，壁厚97mm；工件宽25mm。注释：D，工件外直径。P，环形工件的截面周长，P＝2*(外径-内径+环宽)。
x-y散点图拟合公式为：y＝0.004x2-4.963x+1541.(R2＝0.998)；
x为感应电流，y为磁化激励电流；
实施例3
不同周长P可能对工件的磁化产生影响。进行以下分析
(1)D相同时，不同P进行数据采集分析
D一定时，对不同的Px(，；)及对应的Iind之间的关系进行对比分析：
对比分析，可以得出：P/P1＝Iind/Iind1；P/P2＝Iind/Iind2；P1/P2＝Iind1/Iind2。由于基础公式y＝0.004x2-4.963x+1541.中P已知，所以将P亦看做常数。Iind即为上述的x，
那对于另一工件(D值一样，P不一样)则公式则为(以Px为未知)
原y＝0.004x2-4.963x+1541
对应的Px工件公式y＝0.004(P/Px)2x2-4.963(P/Px)x+1541.
对于直径一样，周长＝290mm的工件，公式可以算出为：
y＝0.004(P/Px)2x2-4.963(P/Px)x+1541
＝0.004*(248/290)2x2-4.963(248/290)x+1541
＝0.003x2-4.244X+1541
而Px＝290mm通过散点图拟合的公式为：
y＝0.003x2-4.321x+1592.R2＝0.997
基本一致。
同理，对于直径一样，周长＝346mm的工件，公式可以算出为：
y＝0.004(P/Px)2x2-4.963(P/Px)x+1541
＝0.004*(248/346)2X2-4.963(248/346)x+1541
＝0.002x2-3.042x+1541
而Px＝346mm通过散点图拟合的公式为：y＝0.002x2-2.965x+1277.R2＝0.998
与推导基本一致。
结论：公式中引入P做为变量参数进一步修基础正公式适用性，适用范围扩大到对于相同直径的工件，周长不同PX。
对应通用公式(实用于D＝343mm):
y＝0.004(248/Px)2x2-4.963(248/Px)x+1541。

Claims (4)

1.一种探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法，其特征在于：采用电流探伤感应装置，所述电流探伤感应装置包括感应磁化芯棒（1）、第一通磁线圈（21）、第二通磁线圈（22）、闭合电缆（3）、互感器（4）和电流表（5），所述第一通磁线圈（21）和第二通磁线圈（22）均套在所述感应磁化芯棒（1）上，所述闭合电缆（3）套在所述感应磁化芯棒（1）上并设置在所述第一通磁线圈（21）和第二通磁线圈（22）之间，所述互感器（4）设置在所述闭合电缆（3）上，所述电流表（5）连接所述互感器（4）；
包括以下步骤：
1）、向所述第一通磁线圈（21）或第二通磁线圈（22）中输入激励磁化电流，并读出所述电流表（5）的感应电流值；
2）、调节所述激励磁化电流，并读取与之对应的感应电流值；
3）、根据步骤1）和步骤2）得到的多组激励磁化电流和感应电流值绘制成曲线图；
4）、根据步骤3）得到的曲线图，得到激励磁化电流和感应电流值之间的关系；
5）、利用感应电流法探伤时，根据步骤4）得到的激励磁化电流和感应电流之间的关系计算出所需激励磁化电流。
2.如权利要求1所述的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法，其特征在于：步骤1）中激励磁化电流保证纵向激励磁化安匝数为150AN-1500AN。
3.如权利要求2所述的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法，其特征在于：步骤1）中每次调节激励磁化电流，所述纵向激励磁化安匝数的变化值为40AN-60AN。
4.如权利要求1所述的探伤感应电流法的激励磁化电流确定方法，其特征在于：步骤5）中激励磁化电流和感应电流之间的关系通过下式表示：
y=0.004（248/Px）2x2- 4.963（248/ Px）x+1541，其中，y为激励磁化电流，x为感应电流，Px为环形工件的截面周长，Px=2*（外径-内径+环宽）。
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