CN108489374B - 一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法 - Google Patents

一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法，包括，在未发生腐蚀的包覆层管道上，进行包覆层厚度与巨磁电阻元件输出信号幅值Mag1的函数关系f1标定；检测探头正弦波激励被测包覆层管道，测量检测件包覆层厚度；在未发生腐蚀的包覆层管道上进行包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件输出信号幅值特征量Mag2函数关系f2标定；检测探头脉冲激励被测包覆层管道，测量检测件管道壁厚度。有益效果是，检测探头采用两种激励方式分别激励被测包覆层管道，正弦激励获得包覆层保温层厚度，脉冲激励结合正弦波激励方式下检测得到的带包覆层管道包覆层厚度，计算得到包覆层管道的管道壁厚度，该方法灵活，检测精度高，检测方法易实施。

Description

一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法
技术领域
本发明涉及电磁无损检测技术领域；特别是涉及一种基于巨磁电阻的铁磁管道壁厚的检测方法。
背景技术
目前在石油、电力、化工等行业，对铁磁性压力容器和管道的应用，仍占据着重要地位。为了减少管道内的介质因为运行环境恶劣导致的热损失，如高寒地区、多年冻土区、大型重油储罐等，一般会在管道外加保温层；工业上常使用的保温层材料有矿物棉制品、酚醛树脂发泡材料、硅酸盐制品等材料，厚度一般在50-200mm不等，通常为了保护保温层材料免遭外部自然环境的破坏导致的损坏、脱落，通常会在保温层外面固定一层一定厚度的金属保护层，该金属保护层的材料一般为铝皮、白铁皮、不锈钢等，厚度一般在0.25-2mm。这就构成了工业上常用的包覆层管道。
压力容器和压力管道在使用过程中因腐蚀引起壁厚减薄，威胁生产安全。由于脉冲涡流检测技术采用脉冲形式的激励，检测时不需拆除压力容器及管道外的覆盖层，且能检测深层次缺陷，具有速度快、安全性好、成本低等优点，因而近年来被应用于检测压力容器及管道壁厚减薄。
脉冲涡流法是一种可以在包覆层外检测被检测管道壁厚的电磁无损检测方法。在被检测构件外施加脉冲磁场，在被检测构件内感生脉冲涡流，通过检测脉冲涡流磁场的变化过程，估计被检测构件的腐蚀程度，评估管道壁厚减薄。但是,由于人为施工中包覆层厚度可能不均匀；此外，在重力作用下，包覆层受重力作用下沉，都可能造成包覆层厚度变化，且厚度不均匀。在实际检测中，现有的脉冲涡流检测方法往往忽略包覆层厚度变化带来的影响，或者将包覆层厚度和管道壁厚度作为整体进行检测分析，因此造成检测结果精度低，检测结果较真实情况差距较大等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种可简单测量包覆层管道在使用过程中因腐蚀引起壁厚减薄的包覆层管道检测方法。
本发明所采用的技术方案是，一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法，包括步骤，
A．在未发生腐蚀的包覆层管道上，进行包覆层厚度与巨磁电阻元件输出信号幅值Mag1 的函数关系f1的标定；
B．检测探头正弦波激励被测包覆层管道，测量检测件的包覆层厚度；
C．在未发生腐蚀的包覆层管道上进行包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件输出信号幅值特征量Mag2函数关系f2的标定；
D．检测探头脉冲激励被测包覆层管道，测量检测件的管道壁厚度。
所述步骤A通入正弦激励，选择激励频率，在包覆层管道的管道壁上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件进行检测；所述包覆层厚度与巨磁电阻元件输出信号幅值Mag1 的函数关系f1，Mag1= f1（l）。
所述步骤B将检测探头放置在待测包覆层管道上，在激励线圈中通入正弦激励，在包覆层管道的管道壁上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件进行检测，检测结果与步骤A中的标定曲线进行比对，确定包覆层厚度。
所述步骤C所述包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件输出信号幅值Mag2函数关系为Mag2=f2（l，d）。
所述步骤D将检测探头放置在待测包覆层管道上，在激励线圈中通入脉冲激励，在包覆层管道的管道壁上感生出脉冲的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件进行检测，检测结果与步骤C中的标定曲线进行比对，确定管道壁厚度。
本发明的有益效果是，检测探头采用两种激励方式分别激励被测包覆层管道，即通过正弦激励方式获得包覆层保温层的厚度，通过脉冲激励方式结合正弦波激励方式下检测得到的带包覆层管道的包覆层厚度，计算得到包覆层管道的管道壁厚度，该方法具有方便灵活，检测精度高，检测方法易于实施等优点。
附图说明
图1双模式包覆层管道壁厚检测方法原理示意图；
图2 7/8时间点对应的幅值Mag2示意图；
图3 包覆层厚度l和Mag1的输出关系曲线；
图4 包覆层厚度l = 18时，管道壁厚度d和Mag2的输出关系曲线。
图中：
1、检测探头　 　11、激励线圈 　　12、巨磁电阻传感器
2、包覆层管道的包覆层　　3、包覆层管道的管道壁。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1和图2所示，本发明一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法，包括步骤，
A．在未发生腐蚀的包覆层管道上，进行包覆层厚度与巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag1 的函数关系f1的标定；通入正弦激励，选择激励频率，在包覆层管道的管道壁3上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件12进行检测；所述包覆层厚度与巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag1 的函数关系f1，Mag1= f1（l）；
B．检测探头正弦波激励被测包覆层管道，测量检测件的包覆层厚度；将检测探头1放置在待测包覆层管道上，在激励线圈11中通入正弦激励，在包覆层管道的管道壁3上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件12进行检测，检测结果与步骤A中的标定曲线进行比对，确定包覆层厚度；
C．在未发生腐蚀的包覆层管道上进行包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件12输出信号幅值特征量Mag2函数关系f2的标定；所述包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag2函数关系为Mag2= f2（l，d）；
D．检测探头脉冲激励被测包覆层管道，测量检测件的管道壁厚度；将检测探头1放置在待测包覆层管道上，在激励线圈11中通入脉冲激励，在包覆层管道的管道壁3上感生出脉冲的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件12进行检测，选择7/8时间点对应的幅值作为特征量，结合正弦波激励方式下检测得到的带包覆层管道的包覆层厚度，计算可得带包覆层管道的管道壁厚度。
图2的输出曲线是巨磁电阻检测到脉冲涡流磁场的输出曲线。t1是脉冲方式下巨磁电阻检测到的最大值点对应的时间，t2是脉冲方式下巨磁电阻输出衰减到零时的时间，t1和t3时间间隔是t1和t2时间间隔的7/8，因此将t3时间点定义为7/8时间点，将t3时间点对应的幅值Mag2定义为特征量。
实施例：
第一步，进行包覆层厚度与巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag1 的函数关系f1的标定。在完好的，未发生腐蚀的包覆层管道上，进行曲线标定。参见图1在激励线圈11中通入正弦激励，激励频率为10k Hz，在包覆层管道的管道壁3上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件12进行检测。在不带包覆层的相同规格、材质的管道上，管道壁厚度d=20mm，设置不同的距离，通过实验标定的方式确定出距离（包覆层厚度）与巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag1 的函数关系f1，Mag1= f1（l）。在图表上绘制包覆层厚度l和Mag1的输出关系曲线，曲线如图3所示。
其检测原理为，当正弦激励选择10k Hz，铁磁性金属的涡流集中在金属表面，此时决定涡流场强度的是包覆层的厚度，金属管道壁厚影响可以忽略。
第二步，进行包覆层厚度测量。将检测探头1放置在待测包覆层管道上，在激励线圈11中通入正弦激励，激励频率选择10k Hz，在包覆层管道的管道壁3上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件12进行检测。通过函数关系f1 估计包覆层厚度l，本实施例中，测得的巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag1约等于59mV，通过查询图3，估计得到的包覆层厚度l=18mm。
第三步，进行包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件12输出信号幅值特征量Mag2函数关系f2的标定。包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag2函数关系为Mag2= f2（l，d）。以未发生腐蚀的包覆层管道壁厚度为最大厚度，以2mm厚度为最小厚度，对不同厚度，相差为2mm的管道（也可以采用其他类似的等分方法），检测脉冲涡流7/8时间点对应的幅值作为特征量，通过实验标定的方式确定出Mag2= f2（l，d），（l = 18，d=2,4，…，18, 20）。在图表上绘制当包覆层厚度l = 18时，管道壁厚度d和Mag2的输出关系曲线，曲线如图4所示。
第四步，进行管道壁厚度测量。将检测探头1放置在待测包覆层管道上，在激励线圈11中通入脉冲激励，在包覆层管道的管道壁3上感生出脉冲的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件12进行检测。用类似第三步的方法确定特征量，通过函数关系f2估计管道壁厚度d，本实施例中，测得的巨磁电阻元件12输出信号幅值Mag2约等于244mV，通过查询图4，估计得到的管道壁厚度d=12mm。
本发明的工作原理是，检测探头采用正弦波激励方式和脉冲激励方式分别激励被测包覆层管道，通过正弦波激励方式激励带包覆层管道，通过巨磁电阻元件检测带包覆层管道正弦涡流磁场信号的幅值，得到包覆层保温层的厚度；通过脉冲激励方式激励带包覆层管道，通过巨磁电阻元件检测脉冲涡流磁场信号，选择7/8时间点对应的幅值作为特征量，结合第一种正弦激励方式估计得到的包覆层厚度，计算包覆层管道的壁厚。
值得指出的是，本发明的保护范围并不局限于上述具体实例方式，根据本发明的基本技术构思，也可用基本相同的方法，可以实现本发明的目的，只要本领域普通技术人员无需经过创造性劳动，即可联想到的实施方式，均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种双模式铁磁包覆层管道壁厚检测方法，其特征在于，包括步骤，
A．在未发生腐蚀的包覆层管道上，进行包覆层厚度与巨磁电阻元件（12）输出信号幅值Mag1 的函数关系f1的标定；
通入正弦激励，选择激励频率，在包覆层管道的管道壁（3）上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件（12）进行检测；所述包覆层厚度与巨磁电阻元件（12）输出信号幅值Mag1 的函数关系f1，Mag1= f1（l）；
B．检测探头正弦波激励被测包覆层管道，测量检测件的包覆层厚度；
将检测探头（1）放置在待测包覆层管道上，在激励线圈（11）中通入正弦激励，在包覆层管道的管道壁（3）上感生出正弦的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件（12）进行检测，检测结果与步骤A中的标定曲线进行比对，确定包覆层厚度；
C．在未发生腐蚀的包覆层管道上进行包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件（12）输出信号幅值特征量Mag2函数关系f2的标定；
所述包覆层厚度l、管道壁厚度d与巨磁电阻元件（12）输出信号幅值Mag2函数关系为Mag2= f2（l，d）；
D．检测探头脉冲激励被测包覆层管道，测量检测件的管道壁厚度；
将检测探头（1）放置在待测包覆层管道上，在激励线圈（11）中通入脉冲激励，在包覆层管道的管道壁（3）上感生出脉冲的涡流，涡流产生的涡流磁场通过巨磁电阻元件（12）进行检测，检测结果与步骤C中的标定曲线进行比对，确定管道壁厚度。
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