CN109975387A - 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头 - Google Patents

一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头 Download PDF

Info

Publication number
CN109975387A
CN109975387A CN201711439771.0A CN201711439771A CN109975387A CN 109975387 A CN109975387 A CN 109975387A CN 201711439771 A CN201711439771 A CN 201711439771A CN 109975387 A CN109975387 A CN 109975387A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic field
test block
welded joint
spiral winding
joint test
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
CN201711439771.0A
Other languages
English (en)
Inventor
祁攀
崔洪岩
邵文斌
廖述圣
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.)
Research Institute of Nuclear Power Operation
China Nuclear Power Operation Technology Corp Ltd
Original Assignee
Research Institute of Nuclear Power Operation
China Nuclear Power Operation Technology Corp 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 Research Institute of Nuclear Power Operation, China Nuclear Power Operation Technology Corp Ltd filed Critical Research Institute of Nuclear Power Operation
Priority to CN201711439771.0A priority Critical patent/CN109975387A/zh
Publication of CN109975387A publication Critical patent/CN109975387A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明属于电磁检测探头技术领域，应用于核电站乏燃料水池覆板平面焊缝检测，具体涉及一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头；该探头包括磁场激励模块和检测模块；当探头放置在焊缝试块上时，基板平行于焊缝试块表面，竖直螺旋线圈与焊缝试块表面法线平行，平面螺旋线圈与焊缝试块表面法线垂直；所述激励磁场模块在焊缝试块表面激发的均匀旋转磁场在焊缝试块缺陷处出现扰动，检测模块对应位置的检测单元组中的竖直螺旋线圈拾取垂直磁场扰动，平面放置螺旋线圈拾取平面磁场扰动，检测单元组拾取的磁场扰动信息传递给信号处理单元，信号处理单元分别通过垂直磁场扰动信息和平面磁场扰动信息获取焊缝试块缺陷的深度和平面长度信息。

Description

一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头
技术领域
本发明属于电磁检测探头技术领域，应用于核电站乏燃料水池覆板平面焊缝检测，具体涉及一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头。
背景技术
核电站在运行时需要不断消耗核燃料，使用过后的核燃料称为乏燃料，在运往最终的永久性处理地点前，会存放在核电站内建造的专用水池中进行冷却处理，该水池称为乏燃料水池。
乏燃料水池的内壁上铺设了一层薄不锈钢板，称之为覆板，覆板之间通过焊接的方式拼接起来，覆盖了整个乏燃料水池的内壁。因乏燃料具有较高的放射性，如果覆板间拼接的焊缝存在质量问题，则一段时间后可能会出现乏燃料水池中的放射性冷却水渗出到覆板外的情况，危害核电站的安全，故需要对覆板焊缝的质量进行检查。现阶段运行的核电站乏燃料水池的覆板厚度范围在3mm～6mm，焊缝结构有三种结构，一种为覆板平面对接焊缝、一种为覆板平面T型焊缝以及覆板折板L型对接焊缝。如图1和图2所示为两种平面焊缝。
交变磁场测量(ACFM--Alternating Current Field Measurement)技术是近年来兴起的一种新型电磁无损检测技术。当通有交变电流的激励线网靠近被检试件时，由交变电场产生的交变磁场会在试件表面感应出电流，当试件中没有缺陷存在时，其表面的电流是均匀分布的，电流线彼此平行，有一均匀的磁场存在。如果出现缺陷，磁场在缺陷边缘处产生汇聚和偏转，试件表面的磁场分布会发生畸变。通过测量磁场量的变化，来分析缺陷的位置、大小和形状。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，解决在实际检查过程中针对平面焊缝的检测区域的覆盖以及不同取向的缺陷检测。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，该探头包括磁场激励模块和检测模块；
所述磁场激励模块设置在检测模块上部；所述磁场激励模块产生激励磁场，激励磁场在焊缝试块上感应出均匀的电流场，当焊缝试块上存在缺陷时，均匀电流场发生畸变，畸变的电流场产生变化的二次磁场，变化的二次磁场被检测模块拾取，检测模块对拾取的磁场信号处理后，得到焊缝试块的缺陷信息。
所述激励磁场模块包括探头外壳和磁芯；
所述探头外壳正交蚀刻半工字型槽，两个磁芯设置在半工字型槽内正交设置，两个磁芯互相不接触；
所述磁芯为绕有一定匝数线圈的半工字型硅钢片，半工字型硅钢片由若干薄硅钢片叠放而成，每一片薄硅钢片外表面均刷有绝缘漆；两个正交设置的磁芯加载相同的交流电流，形成旋转匀强感应磁场；
所述探头外壳为不导电不导磁材料制成。
所述磁芯绕制线圈的线材为线径范围为0.2mm～1mm的漆包线。
所述激励磁场模块还包括交流激励电源Ⅰ和交流激励电源Ⅱ；交流激励电源Ⅰ和交流激励电源Ⅱ分别为两个磁芯提供交流电流。
所述检测模块包括竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈；
所述竖直螺旋线圈竖直设在基板，所述平面螺旋线圈水平设在基板上，所述竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈在基板上正交设置，竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈互相不接触；相邻的竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈组成一个检测单元组；
所述基板均布设置x行y列检测单元组，形成检测单元组分布区，所述检测单元组分布区范围与正交设置磁芯的范围相对应。
所述检测模块还包括信号处理单元，每一个检测单元组都与信号处理单元电连接；
当探头放置在焊缝试块上时，基板平行于焊缝试块表面，竖直螺旋线圈与焊缝试块表面法线平行，平面螺旋线圈与焊缝试块表面法线垂直；所述激励磁场模块在焊缝试块表面激发的均匀旋转磁场在焊缝试块缺陷处出现扰动，检测模块对应位置的检测单元组中的竖直螺旋线圈拾取垂直磁场扰动，平面放置螺旋线圈拾取平面磁场扰动，检测单元组拾取的磁场扰动信息传递给信号处理单元，信号处理单元分别通过垂直磁场扰动信息和平面磁场扰动信息获取焊缝试块缺陷的深度和平面长度信息。
本发明的技术效果主要体现在：
本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，在平面焊缝试件表面匀速运动，在其表面产生均匀旋转磁场，使得探头对任意方向缺陷均具有较高的检测灵敏度，检测阵列提取用于缺陷识别的磁场扰动信息，并以电压形式标识数值，从而达到对缺陷的方位、尺寸以及形状检测的目的。
附图说明
图1为一种燃料水池覆板平面对接焊缝示意图；
图2为一种燃料水池覆板平面T型焊缝示意图；
图3为本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头与焊缝区域的相对位置关系示意图；
图4为本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头剖视图；
图5为本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头磁场激励模块俯视图；
图6为本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头磁场激励模块三维示意图；
图7为本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头检测模块示意图；
图中：1-探头，2-焊缝试块，3-磁场激励模块，4-检测模块，301-探头外壳，302-磁芯，401-竖直螺旋线圈，402-平面螺旋线圈，403-检测单元组。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头详细说明。
如图3至图7所示，本发明一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，包括磁场激励模块3和检测模块4；
所述磁场激励模块3设置在检测模块4上部；所述磁场激励模块3产生激励磁场，激励磁场在焊缝试块2上感应出均匀的电流场，当焊缝试块2上存在缺陷时，均匀电流场发生畸变，畸变的电流场产生变化的二次磁场，变化的二次磁场被检测模块4拾取，检测模块4对拾取的磁场信号处理后，得到焊缝试块2的缺陷信息；
所述激励磁场模块3包括探头外壳301和磁芯302；
所述探头外壳301正交蚀刻半工字型槽，两个磁芯302设置在半工字型槽内正交设置，两个磁芯302互相不接触；所述探头外壳301为不导电不导磁材料制成；
所述磁芯302为绕有一定匝数线圈的半工字型硅钢片，半工字型硅钢片由若干薄硅钢片叠放而成，每一片薄硅钢片外表面均刷有绝缘漆以减小接通交流电时的涡流耗散；所述磁芯302绕制线圈的线材为线径范围为0.2mm～1mm的漆包线；
两个正交设置的磁芯302加载相同的交流电流，形成旋转匀强感应磁场；
所述激励磁场模块3还包括交流激励电源Ⅰ和交流激励电源Ⅱ；交流激励电源Ⅰ和交流激励电源Ⅱ分别为两个磁芯302提供交流电流；
所述检测模块4包括竖直螺旋线圈401和平面螺旋线圈402；
所述竖直螺旋线圈401竖直设在基板，所述平面螺旋线圈402水平设在基板上，所述竖直螺旋线圈401和平面螺旋线圈402在基板上正交设置，竖直螺旋线圈401和平面螺旋线圈402互相不接触；相邻的竖直螺旋线圈401和平面螺旋线圈402组成一个检测单元组403；
所述基板均布设置x行y列检测单元组403，形成检测单元组403分布区，所述检测单元组403分布区范围与正交设置磁芯302的范围相对应；
所述检测模块4还包括信号处理单元，每一个检测单元组403都与信号处理单元电连接；
当本发明探头1放置在焊缝试块2上时，基板平行于焊缝试块2表面，竖直螺旋线圈401与焊缝试块2表面法线平行，平面螺旋线圈402与焊缝试块2表面法线垂直；所述激励磁场模块3在焊缝试块2表面激发的均匀旋转磁场在焊缝试块2缺陷处出现扰动，检测模块4对应位置的检测单元组403中的竖直螺旋线圈401拾取垂直磁场扰动，平面放置螺旋线圈402拾取平面磁场扰动，检测单元组403拾取的磁场扰动信息传递给信号处理单元，信号处理单元分别通过垂直磁场扰动信息和平面磁场扰动信息获取焊缝试块2缺陷的深度和平面长度信息，从而实现对焊缝试块2的表面或亚表面缺陷的有效检出和量化分析。

Claims (7)

1.一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：该探头包括磁场激励模块和检测模块；
所述磁场激励模块设置在检测模块上部；所述磁场激励模块产生激励磁场，激励磁场在焊缝试块上感应出均匀的电流场，当焊缝试块上存在缺陷时，均匀电流场发生畸变，畸变的电流场产生变化的二次磁场，变化的二次磁场被检测模块拾取，检测模块对拾取的磁场信号处理后，得到焊缝试块的缺陷信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述激励磁场模块包括探头外壳和磁芯；
所述探头外壳正交蚀刻半工字型槽，两个磁芯设置在半工字型槽内正交设置，两个磁芯互相不接触；
所述磁芯为绕有一定匝数线圈的半工字型硅钢片，半工字型硅钢片由若干薄硅钢片叠放而成，每一片薄硅钢片外表面均刷有绝缘漆；两个正交设置的磁芯加载相同的交流电流，形成旋转匀强感应磁场。
3.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述探头外壳为不导电不导磁材料制成。
4.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述磁芯绕制线圈的线材为线径范围为0.2mm～1mm的漆包线。
5.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述激励磁场模块还包括交流激励电源Ⅰ和交流激励电源Ⅱ；交流激励电源Ⅰ和交流激励电源Ⅱ分别为两个磁芯提供交流电流。
6.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述检测模块包括竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈；
所述竖直螺旋线圈竖直设在基板，所述平面螺旋线圈水平设在基板上，所述竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈在基板上正交设置，竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈互相不接触；相邻的竖直螺旋线圈和平面螺旋线圈组成一个检测单元组；
所述基板均布设置x行y列检测单元组，形成检测单元组分布区，所述检测单元组分布区范围与正交设置磁芯的范围相对应。
7.根据权利要求6所述的一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述检测模块还包括信号处理单元，每一个检测单元组都与信号处理单元电连接；
当探头放置在焊缝试块上时，基板平行于焊缝试块表面，竖直螺旋线圈与焊缝试块表面法线平行，平面螺旋线圈与焊缝试块表面法线垂直；所述激励磁场模块在焊缝试块表面激发的均匀旋转磁场在焊缝试块缺陷处出现扰动，检测模块对应位置的检测单元组中的竖直螺旋线圈拾取垂直磁场扰动，平面放置螺旋线圈拾取平面磁场扰动，检测单元组拾取的磁场扰动信息传递给信号处理单元，信号处理单元分别通过垂直磁场扰动信息和平面磁场扰动信息获取焊缝试块缺陷的深度和平面长度信息。
CN201711439771.0A 2017-12-27 2017-12-27 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头 Pending CN109975387A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711439771.0A CN109975387A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711439771.0A CN109975387A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109975387A true CN109975387A (zh) 2019-07-05

Family

ID=67072355

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711439771.0A Pending CN109975387A (zh) 2017-12-27 2017-12-27 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109975387A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117557553A (zh) * 2023-12-28 2024-02-13 中核武汉核电运行技术股份有限公司 一种核电站管道焊缝检测方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11295275A (ja) * 1998-04-10 1999-10-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 渦電流探傷方法及び装置
CN101706474A (zh) * 2009-11-16 2010-05-12 中国石油大学(华东) 基于acfm的正交双u型智能可视化检测阵列探头
JP2011145219A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Toshiba Corp 配管・機器監視装置及び方法
CN103868987A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 上海海事大学 一种导电结构表面多裂纹的涡流检测探头及其检测方法
CN203949898U (zh) * 2014-07-09 2014-11-19 中国石油大学(华东) 一种基于交流电磁场的双u型阵列检测探头
CN207717689U (zh) * 2017-12-27 2018-08-10 核动力运行研究所 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11295275A (ja) * 1998-04-10 1999-10-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 渦電流探傷方法及び装置
CN101706474A (zh) * 2009-11-16 2010-05-12 中国石油大学(华东) 基于acfm的正交双u型智能可视化检测阵列探头
JP2011145219A (ja) * 2010-01-15 2011-07-28 Toshiba Corp 配管・機器監視装置及び方法
CN103868987A (zh) * 2012-12-13 2014-06-18 上海海事大学 一种导电结构表面多裂纹的涡流检测探头及其检测方法
CN203949898U (zh) * 2014-07-09 2014-11-19 中国石油大学(华东) 一种基于交流电磁场的双u型阵列检测探头
CN207717689U (zh) * 2017-12-27 2018-08-10 核动力运行研究所 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117557553A (zh) * 2023-12-28 2024-02-13 中核武汉核电运行技术股份有限公司 一种核电站管道焊缝检测方法及装置
CN117557553B (zh) * 2023-12-28 2024-05-24 中核武汉核电运行技术股份有限公司 一种核电站管道焊缝检测方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7518360B2 (en) Hybrid wound/etched winding constructs for scanning and monitoring
CN111398413B (zh) 一种双层对称差分平面涡流检测传感器
US6400146B1 (en) Sensor head for ACFM based crack detection
CN103499636B (zh) 基于测静磁力的薄板类铁磁材料中微缺陷的无损检测方法
She et al. Flexible floral eddy current probe for detecting flaws in metal plate
CN109406624B (zh) 一种双频阵列涡流探头及深裂纹混频检测信号提取技术
KR20120102573A (ko) 관내 침적 측정 장치 및 방법
CN207717689U (zh) 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头
CN109975391A (zh) 一种适用特殊结构焊缝检查的涡流柔性阵列探头
CN103868987A (zh) 一种导电结构表面多裂纹的涡流检测探头及其检测方法
Gotoh et al. Proposal of electromagnetic inspection method of outer side defect on steel tube with steel support plate using optimal differential search coils
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
CN109975387A (zh) 一种基于核电站薄板平面焊缝的电磁检测探头
US20070029997A1 (en) Test circuit with drive windings and sense elements
Ramirez-Pacheco et al. Defect detection in aluminium with an eddy currents sensor
CN207636538U (zh) 一种金属管道腐蚀缺陷检测用低频电磁阵列传感器
CN105874329B (zh) 检测钢板的缺陷的设备和方法
KR100626228B1 (ko) 교류자기장을 이용한 유도자속 탐상장치 및 그 방법
US11169116B2 (en) Probe for nondestructive testing device using crossed gradient induced current and method for manufacturing induction coil for nondestructive testing device
JP2004354282A (ja) 漏洩磁束探傷装置
CN209264631U (zh) 一种双频阵列涡流探头
CN208000287U (zh) 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头
CN203758961U (zh) 一种基于交流电磁场检测的u型检测探头
Sim et al. Nondestructive inspection of control rods in nuclear power plants using an encircling-type magnetic camera
CN106770632A (zh) 一种适用于ω焊缝的基于收发式线圈的直流磁化探头

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination