CN106770632B - 一种适用于ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及核电站控制棒驱动机构密封焊缝电磁无损检测技术领域，具体公开了一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头。该探头包括直流磁饱和单元组、轴绕式Bobbin激励线圈以及密布式检测传感器组，直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈共同形成“H”型框架结构，左右两根垂直结构绕制线圈形成直流磁饱和单元组，中间轴向骨架上绕制Bobbin激励线圈，形成轴绕式Bobbin激励线圈；直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈整体跨在Ω焊缝检测区域焊缝的上方，并在Ω焊缝检测区域焊缝弧面区域上安装有包括若干个点式传感器的密布式检测传感器组。该探头检测的深度范围更大，定量能力增强，并通过贴合焊缝弧面的密布传感器检测单元组，能提高缺陷定位能力。

Description

一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头
技术领域
本发明属于核电站控制棒驱动机构密封焊缝电磁无损检测技术领域，具体涉及一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头。
背景技术
Ω焊缝是反应堆控制棒驱动机构与反应堆顶盖杯座之间的连接密封焊缝，是一回路压力边界的特殊密封焊缝，它长期处于振动环境之中，内部受高温高压及腐蚀性的一回路介质(硼酸水)的作用，特别是停堆和开堆时温度的变化会促使焊缝内部存在的焊接缺陷扩展，是核一级部件的薄弱环节。Ω焊缝母材内环为0Cr18Ni12Mo2Ti，填充材料为0Cr18Ni9Ti，母材与焊缝热影响区组织为铁素体+奥氏体，晶粒度为6-7级，焊缝组织为δ铁素体+奥氏体，而且焊缝区域、热影响区域以及木材区域均具有一定的弱磁性。
Ω焊缝是半径小，曲率大，壁厚薄的半圆环形焊缝，焊缝内、外表面成型较差(焊缝余高高低不平)。Ω焊缝母材厚度为3mm，但焊缝区域由于焊缝内外表面存在余高其厚度一般在5mm左右，焊缝外表面余高约为0.5mm、焊缝宽度约为6～7mm，具体结构如图1所示。这种情况下，外表面可供换能器良好接触的表面小，给涡流检验带来了表面提离效应大和渗透深度不够等问题。针对这种特殊结构焊缝的涡流检测，换能器的设计相当重要，现阶段已经开展了很多研究，包括了在仿形结构的贴合弧面上布置了多个点式，正交，差分等线圈的结构，但是大多采用的是基于自发自收的信号激励和接收模式，此种模式有设计简单和线圈布置的简单性等特点，但是由于焊缝区域的本底噪声，以及焊缝区域以及母材区域的弱磁性，对于信号的分辨以及检出造成了较大影响，有时候甚至难以检出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其可以提高焊缝区域和母材料区域的磁场均匀性，以及涡流渗透深度，在满足检测区域覆盖的基础上，提高信号的分辨力以及检测灵敏度。
本发明的技术方案如下：一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，该探头包括直流磁饱和单元组、轴绕式Bobbin激励线圈以及密布式检测传感器组，其中，直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈共同形成“H”型框架结构，左右两根垂直结构绕制线圈形成直流磁饱和单元组，中间轴向骨架上绕制Bobbin激励线圈，形成轴绕式Bobbin激励线圈；直流磁饱和单元组和轴绕式Bobbin激励线圈整体跨在Ω焊缝检测区域焊缝的上方，并在Ω焊缝检测区域焊缝弧面区域上安装有包括若干个点式传感器的密布式检测传感器组。
所述的密布式检测传感器组中若干个平面线圈的点式传感器合理密排设置于Ω焊缝检测区域焊缝弧面上，并保证对焊缝区域缺陷信号检测的同时，彼此磁场信号不出现串扰。
所述的直流磁饱和单元组由刷有绝缘漆的如干硅钢片叠成磁芯，在其外绕制若干匝的铜丝制成。
所述的密布式检测传感器组中的点式传感器线圈为霍尔传感器或者巨磁阻传感器。
所述的轴绕式Bobbin激励线圈中的轴绕式结构，其直径覆盖焊缝的宽度，并延伸至Ω焊缝检测区域的母材区，使磁场区域覆盖整个可能出现缺陷的区域。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其可以通过直流磁饱和单元组通以的直流电对于焊缝区域进行直流磁饱和化，直流电对检测激励信号产生干扰及其有限，而且能通过改变直流电大小和方向，可以有效的调节磁饱和强度和去磁饱和化；利用Bobbin激励和点式传感器接收，由于激励和接收单元的分开，这样导致如果存在缺陷信号，且在一定的信噪比的情况下，对比于自发自收式的信号发射接收模式，信号与本底的角度偏差增大，信号的分辨力增强；通过Bobbin激励的方式，增大了检测区域的磁通量密度，提高了磁场区域缺陷信号的强度，另外调节频率范围的裕度增大，使得检测的深度范围可以更大，定量能力增强，并通过贴合焊缝弧面的密布的传感器检测单元组，能提高缺陷定位能力。
附图说明
图1为本发明所述的一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头结构示意图；
图中：1、直流磁饱和单元组；2、轴绕式Bobbin激励线圈；3、密布式检测传感器组；4、Ω焊缝检测区域。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，包括直流磁饱和单元组1、轴绕式Bobbin激励线圈2以及密布式检测传感器组3，其中，直流磁饱和单元组1和轴绕式Bobbin激励线圈2共同形成“H”型框架结构，左右两根垂直的刷有绝缘漆的如干硅钢片叠成的磁芯，在其外绕制密排若干匝的铜丝形成直流磁饱和单元组1；“H”型框架结构中平行的轴向骨架上绕制Bobbin激励线圈，形成轴绕式Bobbin激励线圈2；直流磁饱和单元组1和轴绕式Bobbin激励线圈2，整体跨在Ω焊缝检测区域4焊缝的上方，且轴绕式Bobbin激励线圈2中轴绕式结构其直径覆盖焊缝的宽度，并延伸至母材区，使磁场区域覆盖整个可能出现缺陷的区域；在Ω焊缝检测区域4焊缝区域的弧面上安装有密布式检测传感器组3，密布式检测传感器组3包括若干个点式传感器线圈，可以为霍尔传感器或者巨磁阻传感器；采用平面线圈的若干个点式传感器沿着Ω焊缝检测区域4焊缝弧面进行合理密排，以保证对焊缝区域缺陷信号检测的同时，彼此磁场信号不出现串扰。

Claims (4)

1.一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其特征在于：该探头包括直流磁饱和单元组(1)、轴绕式Bobbin激励线圈(2)以及密布式检测传感器组(3)，其中，直流磁饱和单元组(1)和轴绕式Bobbin激励线圈(2)共同形成“H”型框架结构，左右两根垂直结构绕制线圈形成直流磁饱和单元组(1)，中间轴向骨架上绕制Bobbin激励线圈，形成轴绕式Bobbin激励线圈(2)；直流磁饱和单元组(1)和轴绕式Bobbin激励线圈(2)整体跨在Ω焊缝检测区域(4)焊缝的上方，并在Ω焊缝检测区域(4)焊缝弧面区域上安装有包括若干个点式传感器的密布式检测传感器组(3)；所述的密布式检测传感器组(3)中若干个平面线圈的点式传感器合理密排设置于Ω焊缝检测区域(4)焊缝弧面上，并保证对焊缝区域缺陷信号检测的同时，彼此磁场信号不出现串扰。
2.根据权利要求1所述的一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其特征在于：所述的直流磁饱和单元组(1)由刷有绝缘漆的若干硅钢片叠成磁芯，在其外绕制若干匝的铜丝制成。
3.根据权利要求1所述的一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其特征在于：所述的密布式检测传感器组(3)中的点式传感器线圈为霍尔传感器或者巨磁阻传感器。
4.根据权利要求1所述的一种适用于Ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头，其特征在于：所述的轴绕式Bobbin激励线圈中的轴绕式结构，其直径覆盖焊缝的宽度，并延伸至Ω焊缝检测区域(4)的母材区，使磁场区域覆盖整个可能出现缺陷的区域。
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