CN106524892A - 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法 - Google Patents

一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106524892A
CN106524892A CN201610885143.4A CN201610885143A CN106524892A CN 106524892 A CN106524892 A CN 106524892A CN 201610885143 A CN201610885143 A CN 201610885143A CN 106524892 A CN106524892 A CN 106524892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel pipe
measurement
wall thickness
vortex
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610885143.4A
Other languages
English (en)
Inventor
康宜华
邓志扬
张继楷
邱晨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
WUHAN HY-MT INSPECTION EQUIPMENT Co Ltd
Original Assignee
WUHAN HY-MT INSPECTION EQUIPMENT Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WUHAN HY-MT INSPECTION EQUIPMENT Co Ltd filed Critical WUHAN HY-MT INSPECTION EQUIPMENT Co Ltd
Priority to CN201610885143.4A priority Critical patent/CN106524892A/zh
Publication of CN106524892A publication Critical patent/CN106524892A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents

Abstract

本发明涉及一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法，在总磁通量不变的状态下对钢管实施磁化后，保证钢管内的磁感应强度大于其最大磁导率点对应的磁感应强度。局部钢管壁厚的变化产生该处管体内磁感应强度的变化，进而改变了该部分管体的磁导率，并表现到钢管表层；一个涡流测量头的激励和接收线圈中心线沿法向正对钢管表面，另一个涡流测量头的激励和接收线圈中心线沿法向正对参考钢板表面；参考钢板采用独立的磁化器磁化；两个涡流测量头的输出信号进行差动。钢管局部壁厚变化时，差动输出的涡流检测信号的幅度随之变化，实现非接触测厚。本发明的方法无需耦合、可实现非接触大提离测量、适应高速测厚要求、对钢管表面要求低。

Description

一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法
技术领域
本发明涉及无损检测领域，具体涉及一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法。
背景技术
钢管在石油、化工、电力等行业广泛使用，制造中和使用中的壁厚是关键控制参数。常用的超声测厚方法需耦合剂、速度慢。高速运动中的测厚是钢管测厚的难题。非接触和高速运动中的测厚是钢管测厚的难题。电磁超声测厚能实现非接触小提离测量，但稳定性和可靠性不足，对在役管道测厚较难实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法，该方法无需耦合、可实现非接触大提离测量、适应高速测厚要求、对钢管表面要求低。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法，包括以下步骤：
S1：利用磁化器将被检钢管局部均匀磁化并达到一定强度；
S2：测量用涡流激励线圈和测量用涡流接收线圈中心线沿法向正对钢管表面，感应钢管的磁导率变化；
S3：参考用涡流激励线圈和参考用涡流接收线圈中心线沿法向正对钢板表面，感应钢板中的磁导率；
S4：参考用钢板同样被均匀磁化并达到与钢管中相同的磁化强度；
S5：测量用涡流接收线圈的信号与参考用涡流接收线圈的信号差动输出；
S6：钢管相对于磁化器和测量用涡流接收线圈运动，涡流检测信号幅度与钢管壁厚变化对应。
本发明在总磁通量不变的状态下对钢管实施磁化后，保证钢管内的磁感应强度大于其最大磁导率点对应的磁感应强度。局部钢管壁厚的变化产生该处管体内磁感应强度的变化，进而改变了该部分管体的磁导率，并表现到钢管表层；一个涡流测量头的激励和接收线圈中心线沿法向正对钢管表面，另一个涡流测量头的激励和接收线圈中心线沿法向正对参考钢板表面；参考钢板采用独立的磁化器磁化；两个涡流测量头的输出信号进行差动。为此，钢管局部壁厚变化时，差动输出的涡流检测信号的幅度随之变化，实现非接触测厚。基于上述技术方案，本发明的有益效果是：
1)本发明的测厚系统结构简单，适用于钢管壁厚的高速、自动化、非接触大提离测量；
2)本发明中采用直接测量工件表层的磁导率变化的方法，对钢管表面清洁状态要求低、测量过程不需要水耦合；
3)本发明容易测量微小腐蚀形成的复杂曲面等产生的壁厚减薄，解决常规超声测厚难以测量微细局部壁厚变化的问题。
附图说明
图1为本发明中测厚探头及信号处理装置的示意图；
图2为参考钢板被磁化时内部磁力线分布均匀示意图；
图3为壁厚变化时钢管内部磁力线分布示意图；
图4为交流激励线圈在钢管表层产生涡流示意图；
图5为铁磁性钢管B-H曲线及磁导率曲线；
图6a为壁厚是5mm的钢板其表层磁导率的仿真结果图；
图6b为壁厚是7.5mm的钢板其表层磁导率的仿真结果图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明公开了一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法，包括以下步骤：
S1：利用磁化器5将被检钢管1局部均匀磁化并达到一定强度；
S2：测量用涡流激励线圈31和测量用涡流接收线圈32中心线沿法向正对钢管1表面，感应钢管1的磁导率变化；
S3：参考用涡流激励线圈41和参考用涡流接收线圈42中心线沿法向正对钢板2表面，感应钢板2中的磁导率；
S4：参考用钢板2同样被均匀磁化并达到与钢管1中相同的磁化强度；
S5：测量用涡流接收线圈32的信号与参考用涡流接收线圈42的信号差动输出；
S6：钢管1相对于磁化器5和测量用涡流接收线圈32运动，涡流检测信号幅度与钢管1壁厚变化对应。
进一步：所述钢管1被磁化器5磁化到一定的磁感应强度，该磁感应强度远大于钢管1磁导率最大点对应的管内磁感应强度。
进一步：所述磁化器5可以是穿过式直流线圈磁化器，或永久磁铁磁化器，或由U型铁磁体51和穿过式线圈52构成的磁轭式磁化器，如图1所示。
进一步：所述测量用涡流激励线圈31和测量用涡流接收线圈32的交变磁场穿过空气间隙沿法向作用于钢管1外壁，所述测量用涡流激励线圈31和测量用涡流接收线圈32组成测量用涡流探头3，如图2所示。
进一步：所述参考用涡流激励线圈41和参考用涡流接收线圈42的交变磁场穿过空气间隙沿法向作用于钢板2表层。
进一步：所述参考用涡流激励线圈41和参考用涡流接收线圈42组成参考用涡流探头4，参考用涡流4正对的钢板2被钢板磁化器6磁化到与钢管1中接近的磁感应强度，如图3所示。
进一步：磁化参考钢板2的钢板磁化器6可以是穿过式直流线圈磁化器，或永久磁铁磁化器，或由U型铁磁体61和穿过式线圈62构成的磁轭式磁化器。
进一步：如图4所示，所述测量用涡流接收线圈32的信号与参考用涡流接收线圈42的信号差动，直接输出交变的调制信号，信号经过差分放大器7放大，差分放大器7与A/D转换器8相连，最终处理过后的信号波形将显示在计算机9中，该信号的峰值对应钢管的壁厚变化。
进一步：测量系统的标定由改变参考用钢板2厚度和钢板磁化器6的强度实现。
本发明主要原理是基于测量壁厚变化导致的铁磁性材料中磁导率分布变化，铁磁性钢管中，内部磁场B随着施加直流磁化场H的增加而增大，材料中磁导率逐渐增大到最大值后呈现单调下降趋势，铁磁性钢管B-H曲线及磁导率曲线如图5所示。如图6a所示，壁厚为5mm的钢板其表层磁导率为255，如图6b所示，壁厚为7.5mm的钢板其表层磁导率为532，当存在壁厚变化时，磁感线向钢管内部方向产生扰动，引起畸变磁场，使得壁厚变化上方邻近区域产生较大范围的磁导率畸变，并扩散到钢管1内壁缺陷对应的外壁表层，呈现与无壁厚变化处不同的磁导率特性，当交流激励磁场施加到该磁导率畸变区域时，表层涡流产生的感应磁场将发生变化，采用测量用涡流接收线圈32非接触的拾取该畸变的感应磁场，与标定后的参考用涡流接收线圈42在参考用钢板2上的信号进行差分输出，就能实现磁导率畸变区域的测量，得到待测钢管的壁厚信息。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法，其特征在于包括以下步骤：
S1：利用磁化器将被检钢管局部均匀磁化并达到一定强度；
S2：测量用涡流激励线圈和测量用涡流接收线圈中心线沿法向正对钢管表面，感应钢管的磁导率变化；
S3：参考用涡流激励线圈和参考用涡流接收线圈中心线沿法向正对钢板表面，感应钢板中的磁导率；
S4：参考用钢板同样被均匀磁化并达到与钢管中相同的磁化强度；
S5：测量用涡流接收线圈的信号与参考用涡流接收线圈的信号差动输出；
S6：钢管相对于磁化器和测量用涡流接收线圈运动，涡流检测信号幅度与钢管壁厚变化对应。
2.根据权利要求1所述的钢管壁厚测量方法，其特征在于：所述钢管被磁化器磁化到一定的磁感应强度，该磁感应强度远大于钢管磁导率最大点对应的管内磁感应强度。
3.根据权利要求1所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：所述磁化器可以是穿过式直流线圈磁化器，或磁轭式磁化器，或永久磁铁磁化器。
4.根据权利要求1所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：所述测量用涡流激励线圈和测量用涡流接收线圈的交变磁场穿过空气间隙沿法向作用于钢管外壁，所述测量用涡流激励线圈和测量用涡流接收线圈组成测量用涡流探头。
5.根据权利要求1所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：所述参考用涡流激励线圈和参考用涡流接收线圈的交变磁场穿过空气间隙沿法向作用于钢板表层。
6.根据权利要求1所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：所述参考用涡流激励线圈和参考用涡流接收线圈组成参考用涡流探头，参考用涡流探头正对的钢板被钢板磁化器磁化到与钢管中接近的磁感应强度。
7.根据权利要求6所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：磁化参考钢板的钢板磁化器可以是穿过式直流线圈磁化器，或永久磁铁磁化器，或由U型铁磁体和穿过式线圈构成的磁轭式磁化器。
8.根据权利要求1所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：所述测量用涡流接收线圈的信号与参考用涡流接收线圈的信号差动，直接输出交变的调制信号，信号经过差分放大器放大，差分放大器与A/D转换器相连，最终处理过后的信号波形将显示在计算机中，该信号的峰值对应钢管的壁厚变化。
9.根据权利要求1至8任一所述的厚壁钢管壁厚测量方法，其特征在于：测量系统的标定由改变参考用钢板厚度和钢板磁化器的强度实现。
CN201610885143.4A 2016-10-11 2016-10-11 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法 Pending CN106524892A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610885143.4A CN106524892A (zh) 2016-10-11 2016-10-11 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610885143.4A CN106524892A (zh) 2016-10-11 2016-10-11 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106524892A true CN106524892A (zh) 2017-03-22

Family

ID=58331555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610885143.4A Pending CN106524892A (zh) 2016-10-11 2016-10-11 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106524892A (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871174A (zh) * 2018-09-19 2018-11-23 电子科技大学 一种利用电磁涡流法检测金属管道壁厚的方法
CN109324085A (zh) * 2018-11-20 2019-02-12 四川沐迪圣科技有限公司 基于新型高效开口磁轭线圈结构的感应热像无损检测系统
CN109341508A (zh) * 2018-12-12 2019-02-15 爱德森（厦门）电子有限公司 一种在役钢轨轨腰厚度非接触检测装置及方法
CN110260778A (zh) * 2019-07-19 2019-09-20 华中科技大学无锡研究院 基于电磁原理的倒角测量方法及装置
CN110568263A (zh) * 2019-08-06 2019-12-13 北京航空航天大学 带有金属涂层的导体多参数检测方法及装置
CN112197685A (zh) * 2020-09-29 2021-01-08 华中科技大学 一种基于动生涡流的金属管壁厚测量方法及装置
CN113092572A (zh) * 2021-04-09 2021-07-09 中国矿业大学 一种管道达到磁饱和所需磁化强度的确定方法
CN113532255A (zh) * 2021-07-27 2021-10-22 爱德森（厦门）电子有限公司 一种漏磁和涡流检测厚度的方法和装置
CN113740413A (zh) * 2021-08-24 2021-12-03 华中科技大学 一种基于磁导率扰动测量的钢板分层缺陷检测方法及系统
CN113916975A (zh) * 2020-07-10 2022-01-11 中国石油天然气股份有限公司 管道防腐层粘附性检测方法
CN116412746A (zh) * 2023-02-17 2023-07-11 宁波方力科技股份有限公司 一种塑料管壁厚在线检测装置、生产线以及检测方法
CN116412746B (zh) * 2023-02-17 2024-05-14 宁波方力科技股份有限公司 一种塑料管壁厚在线检测装置、生产线以及检测方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11142577A (ja) * 1997-11-07 1999-05-28 Hitachi Ltd 酸化膜厚測定システム
CN101358688A (zh) * 2008-09-12 2009-02-04 大庆石油学院 一种直流电机驱动的可变径管道外漏磁检测仪
JP2009204342A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Chiba Univ 渦電流式試料測定方法と渦電流センサ
CN102538655A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 清华大学 导体膜的厚度的测量装置和测量导体膜的厚度的方法
CN103499404A (zh) * 2013-10-10 2014-01-08 南昌航空大学 铁磁构件交变应力测量装置及其测量方法
CN103954684A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 厦门大学 一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法
CN104359389A (zh) * 2014-11-05 2015-02-18 北京航空航天大学 一种测量铁磁构件壁厚相对变化量的脉冲涡流检测方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11142577A (ja) * 1997-11-07 1999-05-28 Hitachi Ltd 酸化膜厚測定システム
JP2009204342A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Chiba Univ 渦電流式試料測定方法と渦電流センサ
CN101358688A (zh) * 2008-09-12 2009-02-04 大庆石油学院 一种直流电机驱动的可变径管道外漏磁检测仪
CN102538655A (zh) * 2012-01-09 2012-07-04 清华大学 导体膜的厚度的测量装置和测量导体膜的厚度的方法
CN103499404A (zh) * 2013-10-10 2014-01-08 南昌航空大学 铁磁构件交变应力测量装置及其测量方法
CN103954684A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 厦门大学 一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法
CN104359389A (zh) * 2014-11-05 2015-02-18 北京航空航天大学 一种测量铁磁构件壁厚相对变化量的脉冲涡流检测方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张朝晖: "《检测技术及应用》", 31 October 2005, 中国计量出版社 *
机械工程手册编辑委员会，电机工程手册编辑委员会: "《电机工程手册 第8篇 磁性材料》", 31 March 1978, 机械工业出版社 *
鲍爱莲等: "《焊接检验》", 31 August 2012, 哈尔滨工业大学出版社 *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108871174A (zh) * 2018-09-19 2018-11-23 电子科技大学 一种利用电磁涡流法检测金属管道壁厚的方法
CN109324085A (zh) * 2018-11-20 2019-02-12 四川沐迪圣科技有限公司 基于新型高效开口磁轭线圈结构的感应热像无损检测系统
CN109341508A (zh) * 2018-12-12 2019-02-15 爱德森（厦门）电子有限公司 一种在役钢轨轨腰厚度非接触检测装置及方法
CN110260778A (zh) * 2019-07-19 2019-09-20 华中科技大学无锡研究院 基于电磁原理的倒角测量方法及装置
CN110260778B (zh) * 2019-07-19 2024-05-17 华中科技大学无锡研究院 基于电磁原理的倒角测量方法及装置
CN110568263A (zh) * 2019-08-06 2019-12-13 北京航空航天大学 带有金属涂层的导体多参数检测方法及装置
CN113916975B (zh) * 2020-07-10 2023-11-28 中国石油天然气股份有限公司 管道防腐层粘附性检测方法
CN113916975A (zh) * 2020-07-10 2022-01-11 中国石油天然气股份有限公司 管道防腐层粘附性检测方法
CN112197685A (zh) * 2020-09-29 2021-01-08 华中科技大学 一种基于动生涡流的金属管壁厚测量方法及装置
CN113092572A (zh) * 2021-04-09 2021-07-09 中国矿业大学 一种管道达到磁饱和所需磁化强度的确定方法
CN113092572B (zh) * 2021-04-09 2024-01-26 中国矿业大学 一种管道达到磁饱和所需磁化强度的确定方法
CN113532255A (zh) * 2021-07-27 2021-10-22 爱德森（厦门）电子有限公司 一种漏磁和涡流检测厚度的方法和装置
CN113532255B (zh) * 2021-07-27 2024-01-12 爱德森（厦门）电子有限公司 一种漏磁和涡流检测厚度的方法和装置
CN113740413A (zh) * 2021-08-24 2021-12-03 华中科技大学 一种基于磁导率扰动测量的钢板分层缺陷检测方法及系统
CN113740413B (zh) * 2021-08-24 2023-09-29 华中科技大学 一种基于磁导率扰动测量的钢板分层缺陷检测方法及系统
CN116412746A (zh) * 2023-02-17 2023-07-11 宁波方力科技股份有限公司 一种塑料管壁厚在线检测装置、生产线以及检测方法
CN116412746B (zh) * 2023-02-17 2024-05-14 宁波方力科技股份有限公司 一种塑料管壁厚在线检测装置、生产线以及检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106524892A (zh) 一种基于涡流磁导率测量的钢管壁厚测量方法
Wilson et al. Pulsed electromagnetic methods for defect detection and characterisation
US8928315B2 (en) Eddy current flaw detection probe
CN104316594B (zh) 一种钢件缺陷的电磁无损检测装置
CN109781838B (zh) 一种基于v形线圈激励的涡流-超声检测探头
CN109668506B (zh) 一种基于涡流稳态特性的磁性金属材料厚度检测方法
CN102967658B (zh) 一种用于钢棒表面自动化检测的电磁超声换能器
CN106289042A (zh) 一种钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量方法与装置
CN110057904A (zh) 一种运动金属构件的缺陷定量检测方法及装置
Tsukada et al. Integrated magnetic sensor probe and excitation wire for nondestructive detection of submillimeter defects
JP6452880B1 (ja) 管状体のきず又は欠陥の検査方法及び装置
CN106442713A (zh) 一种基于表层磁导率差动测量的厚壁钢管内裂纹检测方法
CN104569142A (zh) 一种基于交流电磁场检测的u型检测探头及检测方法
Dmitriev et al. Application of an eddy-current method to measure electrical conductivity of thin films
Wu et al. Analysis of the eddy-current effect in the Hi-speed axial MFL testing for steel pipe
Yuan et al. Investigation on optimal detection position of DC electromagnetic NDT in crack characterization for high-speed rail track
JPH06294850A (ja) 微弱磁気測定方法及びその装置並びにそれを用いた非破壊検査方法
JP6607242B2 (ja) 方向性電磁鋼板の加工状態評価方法、加工状態評価装置、及び製造方法
CN113740413B (zh) 一种基于磁导率扰动测量的钢板分层缺陷检测方法及系统
Lijian et al. Sensor development and application on the oil-gas pipeline magnetic flux leakage detection
JP2005338046A (ja) 金属管の非破壊検査装置
Ge et al. Development of a velocity-adaptable alternating current field measurement device for crack inspection in rails
CN210155073U (zh) 基于铁磁性材料磁滞特性的谐波失真分析无损检测系统
Roy et al. A novel E-shaped coil for eddy current testing
CN203758961U (zh) 一种基于交流电磁场检测的u型检测探头

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170322

RJ01 Rejection of invention patent application after publication