CN112179977A - 一种管道焊缝漏磁检测中的表面形貌测量和扣除方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于无损检测技术领域，提供一种管道焊缝漏磁检测中的表面形貌测量和扣除方法，所述方法包括：通过背磁测量方式或者电容测量方式获取焊缝的表面形貌；将焊缝的表面形貌进行定量，得到定量的表面形貌深度数据；利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，结合所述漏磁数据对表面形貌深度数据进行扣除，得到焊缝的真实缺陷深度数据。本发明在表面形貌定量的基础上，结合漏磁检测技术获取漏磁数据，能够有效地扣除因为焊缝表面形貌所引起的漏磁数据变化，能够获得比较纯净的焊缝真实缺陷深度数据，因而实现对焊缝的快速漏磁检测，提高焊缝漏磁检测的准确度和检测效率，降低漏磁检测前的准备工作的劳动强度等。

Description

一种管道焊缝漏磁检测中的表面形貌测量和扣除方法

技术领域

本发明属于无损检测技术领域，尤其涉及一种管道焊缝漏磁检测中的表面形貌测量和扣除方法。

背景技术

管道比容器更常见于工业生产。目前管道之间一般通过焊缝来连接。因为其特殊性，管道之间的焊缝通常是整个管道上最薄弱的部位。焊缝因为受力、受冲刷、受腐蚀等外部条件，容易出现裂纹、减薄等失效模式。

管道的检测目前主要有超声、X射线、漏磁等技术。超声技术中，导波比较适合管体部分的检测，因为导波技术能够一次性地检测比较长的距离，所以在检测管体的时候，效率比较高，同时能够穿透墙体等阻碍物，比较方便。X射线能得到裂纹和腐蚀的直观结果，同时也能比较方便获得水垢、铁锈等沉积物的影像，在一些场合，非常有效，但问题是检测比较慢，操作起来需要注意射线对人的健康安全问题。漏磁扫描不需要进行表面打磨和耦合，能快速地得出管体的电磁信号，然后基于电磁信号得出其腐蚀或者裂纹情况。这几种方法之间相互补充，基本上能获得管体的大致情况。

但是，对于管道上的焊缝的检测，情况就复杂得多了。首先，焊缝是管道上最薄弱的地方，因为其工艺的不同，多种焊缝具有不同的品质。同时，在一些情况下，需要在现场进行手工焊接，这就非常容易在焊缝上留下隐患。最后，因为焊缝本身是管道上的薄弱环节，所受到的机械、化学等作用，和管体不同，所以容易在使用过程中产生缺陷。这些缺陷都是安全的隐患，需要及早被发现，被排除。因此需要一种能对管道焊缝进行检测的技术。前述的超声波技术，因为在焊缝处的反射太强烈，所以不容易被用来检测焊缝。X射线太慢，同时对于裂纹不敏感。漏磁是一种可以考虑的技术，但是漏磁也需要解决很多问题，例如对焊缝的表面形貌进行考虑的问题，不考虑焊缝表面形貌直接得到的漏磁检测结果误差非常大。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种管道焊缝漏磁检测中的表面形貌测量和扣除方法，旨在解决现有管道焊缝漏磁检测不考虑表面形貌的技术问题。

本发明采用如下技术方案：

所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，包括下述步骤：

步骤S1、测量步骤：通过背磁测量方式或者电容测量方式获取焊缝的表面形貌；

步骤S2、定量步骤：将焊缝的表面形貌进行定量，得到定量的表面形貌深度数据；

步骤S3、扣除步骤：利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，结合所述漏磁数据对表面形貌深度数据进行扣除，得到焊缝的真实缺陷深度数据。

进一步的，步骤S1中，所述背磁测量方式获取焊缝的表面形貌具体过程如下：

采用背磁检测装置并保证高度不变沿焊缝周向移动，背磁检测装置获取磁通密度数据，即可获得焊缝的表面形貌。

进一步的，所述背磁检测装置包括车体和位于车体两侧的行车轮，所述车体底部垂直于行车轮行走方向固定有强磁铁，所述强磁铁底面设置一个或者并排设置多个磁敏传感器，所述磁敏传感器用于测量通过磁敏传感器的磁通密度数据。

进一步的，所述步骤S2具体过程如下：

通过背磁检测装置在平整表面上行走，通过改变磁敏传感器与平整表面的距离，得到各种标准深度模拟缺陷的磁通密度数据，进而定量得到“磁通密度-距离”校准曲线；

根据在实际焊缝上的得到的磁通密度数据，结合所述校准曲线，得到定量的表面形貌深度数据。

进一步的，所述步骤S3具体过程如下：

利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，具体的，通过漏磁检测装置的励磁单元对焊缝进行磁化，漏磁检测装置的探头获取焊缝每个位置的漏磁数据；

根据漏磁数据得到焊缝的名义缺陷深度，所述名义缺陷深度为焊缝的真实缺陷深度数据和表面形貌深度数据；

利用名义缺陷深度扣除表面形貌深度数据即可得到焊缝的真实缺陷深度数据。

进一步的，所述步骤S3具体过程如下：

将焊缝的表面形貌深度数据折算成漏磁检测装置的探头和焊缝之间的提离值，按照提离值的变化不断调整探头高度，每进行一个位置探头高度调整时，探头获取漏磁数据，最后得出焊缝的真实缺陷深度数据。

进一步的，所述行走轮中至少一个为采用光栅盘的编码轮，对管道焊缝进行周向编码。

本发明的有益效果是：本发明通过背磁检测或者电容检测，能在不需要打磨焊缝的情况下，获得焊缝表面形貌，并对其表面形貌进行定量描述，得到表面形貌深度数据；并且在对表面形貌的定量描述的基础上，结合漏磁检测技术获取漏磁数据，能够有效地扣除因为焊缝表面形貌所引起的漏磁数据变化，能够获得比较纯净的焊缝真实缺陷深度数据，因而实现对焊缝的快速漏磁检测，提高焊缝漏磁检测的准确度和检测效率，降低漏磁检测前的准备工作的劳动强度等。

附图说明

图1是本发明实施例提供的管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的背磁检测装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图1所示，本实施例提供的管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法包下述步骤：

步骤S1、测量步骤。通过背磁测量方式或者电容测量方式获取焊缝的表面形貌。

背技测量技术和电容测量技术为焊缝的表面形貌的测量技术。背磁测量技术是基于电磁的测量，是电磁技术中的一种，而电容测量技术是基于电容的测量。这两种方式均可实现焊缝的表面形貌测量，这两种方案均在本发明的保护范围内。本实施例优选通过背磁测量方式获取表面形貌。

本步骤通过采用背磁检测装置并保证高度不变沿焊缝周向移动，背磁检测装置获取磁通密度数据，即可获得焊缝的表面形貌。图2所示装置为背磁检测装置，包括车体1和位于车体1两侧的行车轮4，所述车体1底部垂直于行车轮行走方向固定有强磁铁2，所述强磁铁2底面设置一个或者并排设置多个磁敏传感器3，所述磁敏传感器3用于测量通过磁敏传感器的磁通密度数据。

当背磁检测装置位于铁磁性材料(即管道焊缝)上时，在一定范围内，强磁铁和铁磁性材料之间的磁通密度数据大小，和它们之间的距离相关。在这个距离不是很大的情况下，这种相关关系可以简化为线性关系。利用这种“磁通密度-距离”的近似线性关系，就可以通过测量磁通密度的大小，来获得强磁铁到其底下铁磁性材料的距离。因此保持背磁装置的高度不变并沿焊缝周向移动，就可以获得焊缝的表面形貌，这里表面形貌指的是焊缝表面的变化状态，不是焊缝表面的深度数据，这个数据需要后续进行定量。

步骤S2、定量步骤：将焊缝的表面形貌进行定量，得到定量的表面形貌深度数据。

采用背磁技术的表面形貌定量，首先需要获取到上述的“磁通密度-距离”的近似线性关系。采用图2所示的背磁检测装置进行定量，首先通过背磁检测装置在制有多种标准深度模拟缺陷的表面上行走，通过磁敏传感器检测磁通密度，得到各种标准深度模拟缺陷的磁通密度数据，该标准深度就是传感器与平整表面的距离，进而定量得到“磁通密度-距离”校准曲线；根据在实际焊缝上的得到的磁通密度数据，结合所述校准曲线，得到定量得到磁通密度数据对应的表面形貌深度数据。

步骤S3、扣除步骤：利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，结合所述漏磁数据对表面形貌深度数据进行扣除，得到焊缝的真实缺陷深度数据。

本实施例可以采用两种方式进行表面形貌的扣除。

第一种方式是先算漏磁数据，再扣除表面形貌数据。具体的，利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，漏磁检测为现有技术，简单地说，就是通过漏磁检测装置的励磁单元对焊缝进行磁化，漏磁检测装置的探头获取焊缝每个位置的漏磁数据。由于漏磁数据与名义缺陷深度(包括表面形貌)有一个对应关系，当然这个关系也是定量得到的。通过漏磁检测得到的深度数据就是焊缝的名义缺陷深度，所述名义缺陷深度为焊缝的真实缺陷深度数据和表面形貌深度数据。因此现有方案没有首先扣除表面形貌的影响，直接得到的名义缺陷深度存在比较大的误差，因此本步骤需要在得出名义缺陷深度后扣除表面形貌数据，即在名义缺陷深度的基础上扣除表面形貌数据即可得到焊缝的真实缺陷深度数据。

这种方式比较简单且容易理解。但是本步骤主要难点是漏磁的定量，因为影响漏磁的因素很多，漏磁检测所得的数据不如背磁技术得出的准确度高。在很大程度上，漏磁和名义缺陷深度的关系是非线性的，特别是在名义缺陷深度比较大的情况下，漏磁检测定量难以做到准确。所以这种方式也只能得出一个大致的缺陷深度数据，可以说是半定量的一种方式。

另一种方式是直接计算方法。首先得出表面形貌数据，为并扣除表面形貌的影响，将焊缝的表面形貌深度数据折算成漏磁检测装置的探头和焊缝之间的真实提离值，在后面的漏磁计算中，直接利用这个探头的真实提离值。实际情况中由于焊缝表面形貌深度数据是变化的，本步骤针把每个表面形貌深度数据都先折算成不同的探头真实提离值，再根据特定的真实提离值的变化不断调整漏磁计算。这种方法由于真实提离值是变化的，系统主机需要动态地调用不同的提离值下的漏磁数据，所以计算量比较大，但所得结果的准确度比第一种方式要好一些。

这两种扣除确定缺陷深度的方法，都是基于漏磁和背磁技术。背磁技术的准确度优于漏磁，同时，在进行缺陷维度定量的时候，漏磁技术还受前进方向(X方向)的形貌变化影响。这方面的影响，在没有表面形貌数据的情况下，非常难以消除。但是本发明在得到表面形貌深度数据之后，能够采用上述方法，对前进方向的表面形貌进行考虑，能够实现真正的三维分析。

在获取了表面形貌和漏磁数据之后，需要对这两种数据进行配对，确定是从管道焊缝上同一个位置获取的数据。本技术方案采用编码轮的办法，即所述行走轮中至少一个为采用光栅盘的编码轮，对管道焊缝进行周向编码对待测管道的焊缝进行周向编码。在采用精度比较高的光栅盘的情况下，在前进方向(管道周向，X方向)，可以做到优于1mm的位置分辨率，大大优于Y方向(管道轴向)的位置分辨率。Y方向的位置分辨率，受磁敏传感器的大小影响，一般情况下，最好的分辨率，就是一个磁敏传感器的宽度。在需要提高Y方向分辨率的情况下，可以采用多个。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种管道焊缝漏磁检测中的表面形貌测量和扣除方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：

步骤S1、测量步骤：通过背磁测量方式或者电容测量方式获取焊缝的表面形貌；

步骤S2、定量步骤：将焊缝的表面形貌进行定量，得到定量的表面形貌深度数据；

步骤S3、扣除步骤：利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，结合所述漏磁数据对表面形貌深度数据进行扣除，得到焊缝的真实缺陷深度数据。

2.如权利要求1所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述背磁测量方式获取焊缝的表面形貌具体过程如下：

采用背磁检测装置并保证高度不变沿焊缝周向移动，背磁检测装置获取磁通密度数据，即可获得焊缝的表面形貌。

3.如权利要求2所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，其特征在于，所述背磁检测装置包括车体和位于车体两侧的行车轮，所述车体底部垂直于行车轮行走方向固定有强磁铁，所述强磁铁底面设置一个或者并排设置多个磁敏传感器，所述磁敏传感器用于测量通过磁敏传感器的磁通密度数据。

4.如权利要求3所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，其特征在于，所述步骤S2具体过程如下：

通过背磁检测装置在平整表面上行走，通过改变磁敏传感器与平整表面的距离，得到各种标准深度模拟缺陷的磁通密度数据，进而定量得到“磁通密度-距离”校准曲线；

根据在实际焊缝上的得到的磁通密度数据，结合所述校准曲线，得到定量的表面形貌深度数据。

5.如权利要求4所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，其特征在于，所述步骤S3具体过程如下：

利用漏磁检测技术获取焊缝的漏磁数据，具体的，通过漏磁检测装置的励磁单元对焊缝进行磁化，漏磁检测装置的探头获取焊缝每个位置的漏磁数据；

根据漏磁数据得到焊缝的名义缺陷深度，所述名义缺陷深度为焊缝的真实缺陷深度数据和表面形貌深度数据；

利用名义缺陷深度扣除表面形貌深度数据即可得到焊缝的真实缺陷深度数据。

6.如权利要求4所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，其特征在于，所述步骤S3具体过程如下：

将焊缝的表面形貌深度数据折算成漏磁检测装置的探头和焊缝之间的提离值，按照提离值的变化不断调整探头高度，每进行一个位置探头高度调整时，探头获取漏磁数据，最后得出焊缝的真实缺陷深度数据。

7.如权利要求3所述管道焊缝漏磁检测中的表面形貌扣除方法，其特征在于，所述行走轮中至少一个为采用光栅盘的编码轮，对管道焊缝进行周向编码。

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