CN111879852B - 一种针对管状结构涡流检测的内插式tr探头及方法 - Google Patents

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Abstract

一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头及方法，该探头包括激励线圈、检出线圈和骨架，其中，激励线圈和检出线圈均由顺次连接的四段导线束组成：在环向上可覆盖完整一周的两段环向导线束和在环向上可覆盖完整一周的两段螺旋线型导线束组成，线圈紧贴柱状线圈骨架外表面，即每个线圈的侧面展开图为平行四边形。实际检测中，激励线圈中通入激励信号，检出线圈获取检出信号，最终的检测信号为检出线圈在待测区域内检出信号与无缺陷处检出信号的差分信号，从而可降低环境噪声的干扰；本发明探头具有可检测任意方向缺陷，检测速度快和与待测管表面贴合度高等优点。

Description

一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头及方法
技术领域
本发明涉及一种电磁无损检测探头，具体涉及一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头及方法。
背景技术
管状结构在能源、机械、化工等各类工业领域中得到广泛应用，如核电蒸汽发生器传热管，蒸汽发生器传热管是核反应堆冷却剂系统压力边界，因其长期处于极端的运行环境中，且壁厚仅为1mm左右，被认为是一回路压力边界最薄弱的环节，因此，为了避免内部危险物质的泄漏，需要对传热管进行定期的无损检测。
涡流检测方法是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，具有非接触，检测速度高，无需耦合介质，对表面和近表面缺陷的检测灵敏度高等优点。目前针对传热管壁裂纹检测的研究，主要采用的涡流检测探头有Bobbin探头、旋转探头和阵列探头，其中，Bobbin探头因为检测速度快、效率高而广泛应用于实际的工业生产中，但是因为探头结构和形状的原因，Bobbin探头往往不能检测环向裂纹，检测精度不够高。因此，开发能够检测环向裂纹的Bobbin探头具有很好的应用前景。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头及方法，本发明探头在现有Bobbin探头的基础上，对探头的结构和形状进行改进，其中激励线圈包括两种形状：均可覆盖环向一周的环向导线束和螺旋线型导线束，其中环向导线束与现有Bobbin探头的原理相同，螺旋线型导线束为改进部分，激发的涡流可明显受到环向裂纹的干扰，从而可从检测信号中识别出环向裂纹缺陷信号，进而弥补了现有Bobbin探头不能检测环向裂纹的不足；本发明探头线圈置于线圈骨架外表面，则可对线圈骨架内部可进行各种加工，方便布置尼龙绳等探头牵引装置，从而使探头更加适用于现场检测；此外，本发明探头具有检测速度快的优点，同时可以有效降低环境噪声对检测结果的影响。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头，该探头包括激励线圈2、检出线圈3和骨架4，所述激励线圈2和检出线圈3结构相同，并列排布在骨架4外周圈，均由顺次连接的四段导线束组成：两段环向导线束7和两段螺旋线型导线束8间隔排布，则任意方向的缺陷均能够干扰待测管1内涡流分布，进而实现待测管1任意方向缺陷检测的目的。
所述激励线圈2和检出线圈3中的每一段环向导线束7在骨架4外周圈缠绕的角度均不小于180°，两段环向导线束7在环向上能够覆盖完整一周；所述激励线圈2和检出线圈3中的每一段螺旋线型导线束8在骨架4外周圈缠绕的角度均不小于180°，两段螺旋线型导线束8在环向上能够覆盖完整一周。
所述骨架4上加工有与激励线圈2和检出线圈3形状相同的导线槽，以方便将激励线圈2和检出线圈3置于导线槽中。
所述探头最终的检测信号为检出线圈3在待测区域内检出信号6与无缺陷处信号的差分信号，从而达到降低环境噪声对检测结果干扰的目的。
所述的一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头进行缺陷检测的方法，首先，向激励线圈2中通入激励信号5，待测管1内部会感生出涡流，当待测管1中探头外侧区域内存在缺陷时，缺陷会对待测管1内的涡流产生干扰，进而影响检出线圈3的检出信号6，其中，环向裂纹对激励线圈2的环向导线束7激发的涡流不敏感，但对螺旋线型导线束8激发的涡流产生明显的干扰；与螺旋线型导线束8平行的裂纹对螺旋线型导线束8激发的涡流不敏感，但对环向导线束7激发的涡流产生明显的干扰，因此所述探头能够实现任意方向裂纹的涡流检测；
其次，检测过程中，将检出线圈3采集到的检出信号6与无缺陷时的检出信号进行差分，得到最终的缺陷检测信号；
最后，从最终的缺陷检测信号判断是否存在缺陷，从而对待测管1进行缺陷检测，若存在缺陷信号，对该段扫描区域进行重复扫描，通过检测信号的实时显示，缺陷信号出现时，探头的位置即为该缺陷的位置。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
激励线圈从几何结构上分为两类：与现有Bobbin探头类似的环向导线束和改进部分螺旋线型导线束，当激励线圈中通入激励信号时，待测管内部会感生出涡流，环向裂纹对环向导线束激发的涡流不敏感，但可对螺旋线型导线束激发的涡流可产生明显的干扰，与螺旋线型导线束平行的裂纹对螺旋线型导线束激发的涡流不敏感，但对环向导线束激发的涡流可产生明显的干扰，其余方向的裂纹对两部分导线束激发的涡流均可产生干扰，进而影响检出信号，因此所述探头可实现任意方向裂纹的涡流检测；此外，本发明探头具有检测速度快和检测效率高等优点，且可以有效环境噪声对检测结果的影响。
附图说明
图1为本发明探头服役中与待测管状结构的位置示意图。
图2为本发明探头结构的侧面展开图。
图3为本发明激励线圈的结构示意图和侧面展开图。
图4为本发明检出线圈结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本实施例一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头，该探头为内置涡流探头，置于待测管1内部。
如图1和图2所示，所述内插式TR探头为激励、检出分离的TR探头，包括激励线圈2、检出线圈3和骨架4，且激励线圈2和检出线圈3结构和形状相同，并列排布在骨架4外周圈，均包括间隔排布的两端环向导线束7和螺旋线型导线束8，其中，激励线圈2和检出线圈3中的每一段环向导线束7在骨架4外周圈缠绕的角度均不小于180°，两段环向导线束7在环向上可覆盖完整一周；激励线圈2和检出线圈3中的每一段螺旋线型导线束8在骨架4外周圈缠绕的角度均不小于为180°，两段螺旋线型导线束8在环向上可覆盖完整一周，则在探头结构的侧面展开图中，激励线圈2和检出线圈3均呈现出平行四边形；激励线圈2和检出线圈3均置于线圈骨架4外表面，则可对线圈骨架4内部可进行各种加工，方便布置尼龙绳等探头牵引装置，从而使探头更加适用于现场检测。
如图3所示，所示激励线圈2由顺次连接的环向导线束7和螺旋线型导线束8组成，在实际绕制激励线圈2时，仅需将在骨架4上加工出于激励线圈2形状相同的导线槽，将导线顺着导线槽缠绕即可。探头服役中，当激励线圈2中通入激励信号时，待测管1内部会感生出涡流，环向裂纹对环向导线束7激发的涡流不敏感，但可对螺旋线型导线束8激发的涡流产生明显的干扰，与螺旋线型导线束8平行的裂纹对螺旋线型导线束8激发的涡流不敏感，但对环向导线束7激发的涡流可产生明显的干扰，其余方向的裂纹对两部分导线束激发的涡流均可产生干扰，进而影响检出信号6，因此所述探头可实现任意方向裂纹的涡流检测。
如图4所示，所述检出线圈3的结构和形状与激励线圈2相同，实际检测中，最终的检测信号为检出线圈3在待测区采集的检出信号6与在无缺陷区域采集到的检出信号的差分信号，从而可以有效降低环境噪声对检测结果的影响。
本发明的工作原理为：本发明是为了实现待测管1缺陷的检测评价。
首先，向激励线圈2中通入激励信号5，待测管1内部会感生出涡流，当待测管1中探头外侧区域内存在缺陷时，缺陷会对待测管1内的涡流产生干扰，进而影响检出线圈3的检出信号6，其中，环向裂纹对激励线圈2的环向导线束7激发的涡流不敏感，但对螺旋线型导线束8激发的涡流可产生明显的干扰；与螺旋线型导线束8平行的裂纹对螺旋线型导线束8激发的涡流不敏感，但对环向导线束7激发的涡流可产生明显的干扰，因此可实现任意方向裂纹的涡流检测；
其次，检测过程中，将检出线圈3采集到的检出信号6与无缺陷时的检出信号进行差分，从而得到最终的缺陷检测信号；
最后，从最终的缺陷检测信号判断是否存在缺陷，以对待测管1进行缺陷检测，若存在缺陷信号，对该段扫描区域进行重复扫描，通过检测信号的实时显示，缺陷信号出现时，探头的位置即为该缺陷的位置。

Claims (3)

1.一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头，其特征在于：该探头包括激励线圈(2)、检出线圈(3)和骨架(4)，所述激励线圈(2)和检出线圈(3)结构相同，并列排布在骨架(4)外周圈，均由顺次连接的四段导线束组成：两段环向导线束(7)和两段螺旋线型导线束(8)间隔排布，则任意方向的缺陷均能够干扰待测管(1)内涡流分布，进而实现待测管(1)任意方向缺陷检测的目的；
所述激励线圈(2)和检出线圈(3)中的每一段环向导线束(7)在骨架(4)外周圈缠绕的角度均不小于180°，两段环向导线束(7)在环向上能够覆盖完整一周；所述激励线圈(2)和检出线圈(3)中的每一段螺旋线型导线束(8)在骨架(4)外周圈缠绕的角度均不小于180°，两段螺旋线型导线束(8)在环向上能够覆盖完整一周；
所述探头最终的检测信号为检出线圈(3)在待测区域内检出信号(6)与无缺陷处信号的差分信号，从而达到降低环境噪声对检测结果干扰的目的。
2.根据权利要求1所述的一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头，其特征在于：所述骨架(4)上加工有与激励线圈(2)和检出线圈(3)形状相同的导线槽，以方便将激励线圈(2)和检出线圈(3)置于导线槽中。
3.权利要求1或2所述的一种针对管状结构涡流检测的内插式TR探头进行缺陷检测的方法，其特征在于：
首先，向激励线圈(2)中通入激励信号(5)，待测管(1)内部会感生出涡流，当待测管(1)中探头外侧区域内存在缺陷时，缺陷会对待测管(1)内的涡流产生干扰，进而影响检出线圈(3)的检出信号(6)，其中，环向裂纹对激励线圈(2)的环向导线束(7)激发的涡流不敏感，但对螺旋线型导线束(8)激发的涡流产生明显的干扰；与螺旋线型导线束(8)平行的裂纹对螺旋线型导线束(8)激发的涡流不敏感，但对环向导线束(7)激发的涡流产生明显的干扰，因此所述探头能够实现任意方向裂纹的涡流检测；
其次，检测过程中，将检出线圈(3)采集到的检出信号(6)与无缺陷时的检出信号进行差分，得到最终的缺陷检测信号；
最后，从最终的缺陷检测信号判断是否存在缺陷，从而对待测管(1)进行缺陷检测，若存在缺陷信号，对该段扫描区域进行重复扫描，通过检测信号的实时显示，缺陷信号出现时，探头的位置即为该缺陷的位置。
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