CN113866259B - 一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法及系统 - Google Patents

一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，包括：获取对比试块无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c；设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c；对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测，在梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷；对可能存在缺陷的区域打磨后再检测N次，当N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷。相应地，还提供一种电磁检测系统。该方法能检测不锈钢管道焊缝的内部缺陷，无辐射、不需要专用时间窗口，具有高可靠性和高准确性。

Description

一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法及系统
技术领域
本发明涉及电磁检测技术领域，具体涉及一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法及系统。
背景技术
薄壁不锈钢管道作为重要的材料运输工具，在核工业中占据着重要的作用。但薄壁不锈钢管道在焊接的过程中，会产生气孔、夹渣和裂纹等缺陷，威胁着核工业设施的安全运行，因此需要对核工程用薄壁不锈钢管道焊缝进行缺陷检测，消除安全隐患。
目前常用的缺陷检测方法包括渗透检测和射线检测。渗透检测只能检测表面缺陷，对于夹渣等内部缺陷，无法实现有效的检出；射线检测辐射安全风险较大，需要专用时间窗口和作业场所，焊接施工和检测无法并行进行，且对于薄壁不锈钢管道焊缝检测，存在透照厚度差大，缺陷影像畸变等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法及系统，能够检测不锈钢管道焊缝的内部缺陷，且相对于射线检测技术来说，无辐射、不需要专用时间窗口，且提高了检测的可靠性及准确性。
本发明提供一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，包括：对对比试块进行检测，获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，其中，对比试块与不锈钢管道待测焊缝具有相同的规格、相同的焊接方法和焊接工艺；设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c；对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测，在检测过程中梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷；对判定为可能存在缺陷的区域打磨后再检测N次，当N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷，当N次的梯度信号中至少有一次出现小于或等于报警信号值d时，确定该区域不存在缺陷，其中，N为大于或等于2的正整数。
优选地，在所述获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c之前，不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法还包括：根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号。
优选地，所述根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号，具体包括：在电磁检测探头中施加交流磁场，所述电磁检测探头用于对对比试块/不锈钢管道待测焊缝进行检测；通过电磁检测探头获取对比试块/不锈钢管道待测焊缝的焊缝区域沿不锈钢管道周向的切向磁场信号B；对切向磁场信号B求微分，得到信号B0；对信号B0中大于和等于0的值取0，对小于0的值取绝对值，得到信号B1；对信号B1求傅里叶变换，得到噪声幅度最大值集中的频率，并将噪声幅度最大值集中的频率设为低通滤波器的截止频率；对傅里叶变换后的信号B1进行低通滤波，得到与焊缝区域磁场信号B相应的梯度信号B2。
优选地，所述获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，具体包括：将电磁检测探头放置在对比试块的无缺陷焊缝区域静止不动，读取梯度信号中的最大值，重复该步骤M次取平均值，得到系统噪声值a，其中，M为大于或等于2的正整数；将电磁检测探头沿着对比试块的焊缝方向匀速扫查，将梯度信号中小于或等于a的值取0，读取无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b，并读取缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c。
优选地，在所述对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测之前，不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法还包括：对不锈钢管道待测焊缝进行清洁和打磨，清洁和打磨的范围为待测焊缝的表面及其两边热影响区，以使待测焊缝的表面凸凹度小于±1 mm。
优选地，预设区间为[2，3]，N=M=3。
优选地，在所述对对比试块进行检测之前，不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法还包括：在对比试块的焊缝周向均匀设置P个预制孔，预制孔的尺寸不大于允许圆形显示缺陷的80%，P为大于2的正整数。
进一步地，本发明还提供一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测系统，包括上位机和电磁检测探头。
电磁检测探头，用于对对比试块/不锈钢管道待测焊缝进行检测。
所述上位机包括获取模块、设置模块和判定模块。获取模块，与电磁检测探头连接，用于获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，其中，对比试块与不锈钢管道待测焊缝具有相同的规格、相同的焊接方法和焊接工艺。设置模块，用于设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c。判定模块与电磁检测探头电连接，用于当电磁检测探头在分段检测不锈钢待测焊缝过程中的梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷并显示判定结果，以及，用于在可能存在缺陷的区域经打磨后再检测N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷，当N次的梯度信号中至少有一次出现小于或等于报警信号值d时，确定该区域不存在缺陷，其中，N为大于或等于2的正整数，并显示确定结果。
优选地，电磁检测探头包括：接触组件、探头组件以及连接组件，所述探头组件包括探头壳和检测用元件。
接触组件，位于探头壳的底部，包括半圆弧结构，其中，半圆弧结构用于容纳不锈钢管道，半圆弧结构的中间位置沿不锈钢管道的周向开设有第一凹槽，第一凹槽用于容纳不锈钢管道的焊缝。检测用元件设于探头壳内，检测用元件包括磁场传感器、磁芯、激励线圈、信号处理电路。所述探头壳内部的底面中间位置沿不锈钢管道轴向设有一排第二凹槽，各个第二凹槽等间距设置，第二凹槽用于卡设磁场传感器，第二凹槽的数量与磁场传感器的数量相同。所述探头壳内部的侧面沿不锈钢管道轴向各设有一个第三凹槽，第三凹槽用于卡设磁芯。所述激励线圈缠绕在所述磁芯的横梁上，用于接通交流电源时产生交流磁场，所述信号处理电路设置于激励线圈与探头壳的顶面之间的间隙处，用于对磁场传感器采集的磁场信号进行处理。所述探头壳的顶面开口处设有若干个螺纹口。连接组件包括探头盖和接头。探头盖包括底板和盖体，底板上设有与探头壳的顶面开口处的螺纹口相匹配的螺纹孔，探头盖通过底板固定在探头壳上，盖体的中间设有接头孔，所述接头通过所述接头孔固定在所述探头盖上，所述接头用于与上位机连接。
本发明的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法及系统，通过获取检测系统的噪声幅值，并在后续的检测信号中将小于或等于检测系统的噪声幅值的信号用0替代，可消除系统的本体噪声对检测结果的影响；进而获取检测系统扫查过程中背景噪声最大值, 根据背景噪声最大值设置报警信号，从而排除焊缝表面凹凸不平、检测探头的提离抖动、检测速度的变化等多种干扰因素对检测结果的影响，提高了检测的可靠性和准确性。
附图说明
图1为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的流程示意图；
图2为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的对比试块的示意图；
图3为图2的剖视图；
图4为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测探头的工作示意图；
图5为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的原始磁场信号B图；
图6为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的磁场微分信号B0图；
图7为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的信号B1图；
图8为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的滤波信号B2图；
图9为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的对可能存在缺陷的区域打磨前的检测信号图；
图10为本发明实施例1的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的对可能存在缺陷的区域打磨后的检测信号图；
图11为本发明实施例2的电磁检测探头爆炸图；
图12为本发明实施例2的电磁检测探头盖的结构图；
图13为本发明实施例2的电磁检测探头壳底部结构图；
图14为本发明实施例2的电磁检测探头壳内部结构图；
图15为本发明实施例3的对对比试块无缺陷焊缝区域静止不动第一次测试检测的信号图；
图16为本发明实施例3的对对比试块无缺陷焊缝区域静止不动第二次测试检测的信号图；
图17为本发明实施例3的对对比试块无缺陷焊缝区域静止不动第三次测试检测的信号图；
图18为本发明实施例3的沿着对比试块焊缝方向匀速扫查无缺陷处检测信号图；
图19为本发明实施例3的沿着对比试块焊缝方向匀速扫查缺陷处检测信号图；
图20为本发明实施例3的对可能存在缺陷的区域打磨后进行第一次检测的信号图；
图21为本发明实施例3的对可能存在缺陷的区域打磨后进行第二次检测的信号图；
图22为本发明实施例3的对可能存在缺陷的区域打磨后进行第三次检测的信号图；
图23为本发明实施例3的匀速扫查确定不存在缺陷检测信号图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，尤其适用于对核工程用薄壁不锈钢管道焊缝缺陷的检测，所述电磁检测方法包括：
步骤101，对对比试块进行检测，获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，其中，对比试块与不锈钢管道待测焊缝具有相同的规格、相同的焊接方法和焊接工艺。
本实施例中，对比试块应与核工程用薄壁不锈钢管道的待测焊缝具有相同的规格，焊缝采用相同的焊接方法、采用相同的焊接工艺（如自动化程度）进行焊接。在对比试块的焊缝周向均匀设置P个预制孔，预制孔的尺寸不大于允许圆形显示缺陷的80%，P为大于2的正整数（如图2、图3所示设置3个预制孔），预制孔为模拟气孔缺陷而制。由于夹渣缺陷和裂纹缺陷的检测结果相对于气孔缺陷来说，检测结果较为显著、突出，故本实施例的对比试块用于模拟气孔缺陷。由于对比试块为预制缺陷，故知悉对比试块中具体的无缺陷焊缝区域、缺陷焊缝位置。本实施例中，通过对对比试块无缺陷焊缝区域进行检测得到梯度信号中系统噪声值a，梯度信号中背景噪声最大值b，对对比试块的缺陷焊缝位置进行检测得到梯度信号的最大值c，相当于得到不锈钢管道待测焊缝的上述值。
可选地，在步骤101：获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c之前，不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法还包括：根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号。
本实施例中，对对比试块/不锈钢管道待测焊缝的焊缝缺陷进行检测时，电磁检测探头中的磁场传感器检测到的是磁场信号，而磁场信号为时域信号，且易受环境干扰，不便于对缺陷信号进行识别和提取，故本实施例将检测时得到的磁场信号转换为与该磁场信号相应的梯度信号。
可选地，根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号，具体包括步骤S1-步骤S6：
步骤S1，在电磁检测探头中施加交流磁场，所述电磁检测探头用于对对比试块/不锈钢管道待测焊缝进行检测。
本实施例中，由于不锈钢管道为非铁磁性材料，无法用地磁场等进行电磁检测，故施加外加的交流磁场。具体来说，在电磁检测探头中设置有磁芯和激励线圈，给激励线圈通上交流电源，则在电磁检测探头中产生交流磁场，继而将电磁检测探头对对比试块（或不锈钢管道待测焊缝）进行检测（如图4所示）。
步骤S2，通过电磁检测探头获取对比试块/不锈钢管道待测焊缝的焊缝区域沿不锈钢管道周向的切向磁场信号B，如图5所示。
本实施例中，由于切向磁场为主磁场，磁场信号强度较大，对气孔、夹渣等体积型缺陷敏感，故采用沿不锈钢管道周向焊缝切向的磁场信号B作为检测的原始信号，有助于发现薄壁不锈钢管道焊缝内气孔和夹渣缺陷。如图5所示，纵坐标为磁场传感器输出的磁场强弱对应的电压信号，单位示例为毫伏，横坐标为检测过程中的采样点个数。
步骤S3，对切向磁场信号B求微分，得到信号B0，如图6所示。
本实施例中，对切向磁场信号B求微分，即获取原始磁场信号的变化率。
步骤S4，对信号B0中大于和等于0的值取0，对小于0的值取绝对值，得到信号B1。如图7所示。
本实施例中，由于信号B0具有上下两个波峰信号，与原始磁场信号B具有一个波峰信号不一致，将影响对噪声或缺陷的波峰信号的直观判断，且根据试验结果得出，获取信号B0的下波峰更有利于对信号突变进行有效地识别，故对信号B0进行数值变换处理，得到信号B1。
步骤S5，对信号B1求傅里叶变换，得到噪声幅度最大值集中的频率，并将噪声幅度最大值集中的频率设为低通滤波器的截止频率。
步骤S6，对傅里叶变换后的信号B1进行低通滤波，得到与焊缝区域磁场信号B相应的梯度信号B2，如图8所示。
本实施例中，通过步骤S5-步骤S6，将数值变换处理后的时域信号B1转换为频域信号，更便于对突变信号的识别。至此，将检测得到的原始磁场信号转换为与该磁场信号相应的梯度信号，更为直观的显示突变信号，有利于提高检测结果的准确性。
可选地，步骤101：获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，具体包括：将电磁检测探头放置在对比试块的无缺陷焊缝区域静止不动，读取梯度信号中的最大值，重复该步骤M次取平均值，得到系统噪声值a，其中，M为大于或等于2的正整数；将电磁检测探头沿着对比试块的焊缝方向匀速扫查，将梯度信号中小于或等于a的值取0，读取无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b，并读取缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c。
本实施例中，对无缺陷焊缝区域静止不动检测到的是检测系统的本体噪声a（系统噪声值a），为避免检测系统的本体噪声影响焊缝缺陷位置的检测结果，在后续的检测过程中，将对小于或等于系统噪声值a的梯度信号数据进行数据处理，例如，在对无缺陷焊缝区域进行检测时，将梯度信号中小于或等于系统噪声值a的数据用0替代，以便于有效识别和提取背景噪声最大值b，消除系统噪声对检测结果的影响。此外，通过M次测试得到M次梯度信号中的最大值的平均值，用于减小测试误差，有利于提高检测准确性。M的取值优选为3。
步骤102，设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c。
本实施例中，经过试验表明，预设区间为[2，3]为最优值，设置报警信号值d为背景噪声最大值b乘以预设区间，便于有效识别缺陷信号，且有效消除背景噪声对检测结果的影响，其中，背景噪声最大值b包含了焊缝表面凹凸不平、检测探头的提离抖动、检测速度的变化等多种干扰因素产生的噪声。
步骤103，对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测，在检测过程中梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷（如图9所示）。
本实施例中，利用电磁检测探头对核工程用薄壁不锈钢管道焊缝进行分段检测，检测过程中确保每个分段检测重叠，不出现遗漏区域，当检测过程中梯度信号出现大于报警信号值d时，即判定该区域存在缺陷的可能。需要说明的是，步骤103检测时的梯度信号中也将小于或等于系统噪声值a的数据用0替代，以便于有效识别和提取缺陷信号。
可选地，为进一步提高检测准确性，在步骤103：对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测之前，不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法还包括：对不锈钢管道待测焊缝进行清洁和打磨，清洁和打磨的范围为待测焊缝的表面及其两边热影响区，以使待测焊缝表面凸凹度小于±1 mm，且检测区域应无焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质。
步骤104，对判定为可能存在缺陷的区域打磨后再检测N次，当N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷，当N次的梯度信号中至少有一次出现小于或等于报警信号值d时，确定该区域不存在缺陷，其中，N为大于或等于2的正整。
本实施例中，为进一步降低误判率，对判定为可能存在缺陷的区域打磨后再检测N次，N的取值优选为3。若至少有一次的梯度信号没有出现大于报警信号值d时，则表明该位置不存在缺陷，是焊缝结构凹凸不平或提离扰动带来的噪声（如图10所示）。
相对于常规的渗透检测技术，本实施例的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，能够检测不锈钢管道焊缝的内部缺陷，相对于射线检测技术，本实施例的检测方法无辐射、不需要专用时间窗口，检测效率高；本实施例的检测方法将电磁检测探头放置在对比试块无缺陷焊缝区域静止不动，读取梯度信号最大值，按照上述方式测试三次取平均值，得到系统噪声幅值a，将后续检测过程中得到的梯度信号中小于a的值用0代替，消除了系统的本体噪声对检测结果的影响；再将电磁检测探头沿着对比试块焊缝方向匀速扫查，获取无缺陷区域梯度信号背景噪声最大值b,获取缺陷位置的梯度信号最大值c，并根据背景噪声最大值b合理设置报警信号值为d，其中，背景噪声最大值b包含了焊缝表面凹凸不平、检测探头的提离抖动、检测速度的变化等多种干扰因素产生的噪声信号，通过将报警信号d设置为最大噪声信号b的2-3倍，可完全滤除掉干扰因素的影响，提高了检测的可靠性和准确性；本检测方法采用沿周向焊缝切向的磁场信号B作为检测的原始信号，对于该检测方法，切向磁场信号为主磁场，信号强度较大，对气孔、夹渣等体积型缺陷敏感，有助于发现薄壁不锈钢管道焊缝内气孔和夹渣，进一步提高检测可靠性和准确性。
实施例2：
本实施例提供一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测系统，包括上位机和电磁检测探头。
电磁检测探头，用于对对比试块/不锈钢管道待测焊缝进行检测。
所述上位机包括获取模块、设置模块和判定模块。
获取模块，与电磁检测探头连接，用于获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，其中，对比试块与不锈钢管道待测焊缝具有相同的规格、相同的焊接方法和焊接工艺。
设置模块，用于设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c。
判定模块与电磁检测探头电连接，用于当电磁检测探头在分段检测不锈钢待测焊缝过程中的梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷并显示判定结果，以及，用于在可能存在缺陷的区域经打磨后再检测N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷，当N次的梯度信号中至少有一次出现小于或等于报警信号值d时，确定该区域不存在缺陷，其中，N为大于或等于2的正整数，并显示确定结果。
可选地，如图11、图12、图13、图14所示，电磁检测探头包括：接触组件、探头组件以及连接组件，所述探头组件包括探头壳10和检测用元件。
接触组件，位于探头壳10的底部，包括半圆弧结构101，其中，半圆弧结构101用于容纳不锈钢管道，半圆弧结构101的中间位置沿不锈钢管道的周向开设有第一凹槽102，第一凹槽102用于容纳不锈钢管道的焊缝。
检测用元件设于探头壳10内，检测用元件包括磁场传感器20、磁芯30、激励线圈40、信号处理电路50。
所述探头壳10内部的底面中间位置沿不锈钢管道轴向设有一排第二凹槽104，各个第二凹槽104等间距设置，第二凹槽104用于卡设磁场传感器20，第二凹槽104的数量与磁场传感器20的数量相同。
所述探头壳10内部的侧面沿不锈钢管道轴向各设有一个第三凹槽105，第三凹槽105用于卡设磁芯30。
所述激励线圈40缠绕在所述磁芯30的横梁上，用于接通交流电源时产生交流磁场，所述信号处理电路50设置于激励线圈40与探头壳10的顶面之间的间隙处，用于对磁场传感器20采集的磁场信号进行处理。
所述探头壳10的顶面开口处设有若干个螺纹口103。
连接组件包括探头盖60和接头70。
探头盖60包括底板和盖体，底板上设有与探头壳10的顶面开口处的螺纹口103相匹配的螺纹孔601，探头盖60通过底板固定在探头壳10上，盖体的中间设有接头孔602，所述接头70通过所述接头孔602固定在所述探头盖60上，所述接头70用于与上位机连接。
实施例3：
本实施例采用实施例2的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测系统，根据核工程用薄壁不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测需求，以管径为17.1mm，带有6mm宽，余高为1mm的周向焊缝的核工程用薄壁不锈钢管道为例，最小缺陷允许尺寸为0.4mm直径的圆孔，提供一种核工程用薄壁不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法的具体实施步骤，设计对比试块管径为17.1mm，所述对比试块中部设有周向焊缝，所述焊缝宽度为6mm，余高为1mm，所述焊缝内表面沿周向等间距设有三个0.32mm直径和深度的气孔，具体实施步骤包括：
步骤301，将电磁检测探头放置在对比试块无缺陷焊缝区域静止不动，读取梯度信号最大幅值，按照上述方式测试三次，如图15、图16、图17所示，读取的梯度信号最大幅值分别为15.46，21.59，20.84，取平均值，得到系统噪声幅值为19.3，将后续检测过程的梯度信号中小于19.3的值用0代替，能够显著抑制电磁检测探头和系统本身的系统噪声。
步骤302，将电磁检测探头沿着对比试块焊缝方向匀速扫查，获取无缺陷区域梯度信号背景噪声最大值37.74（如图18所示，已将梯度信号中小于或等于19.3的值用0代替）获取缺陷位置的梯度信号最大值147.1（如图19所示，已将梯度信号中小于或等于19.3的值用0代替），设置报警信号值为100，降低在电磁检测探头扫查过程中因提离与焊缝余高等干扰产生的噪声，减少误判。
步骤303，对核工程用薄壁不锈钢管道焊缝清洁和打磨，范围为待测焊缝的表面及其两边热影响区，该检测区域应无焊接飞溅、铁屑、油垢及其他杂质，且焊缝表面凸凹度不大于±1 mm。
步骤304，利用电磁检测探头对核工程用薄壁不锈钢管道焊缝进行分段扫查，检测过程中确保每个分段检测重叠，不出现遗漏区域，当检测过程中梯度信号出现大于报警信号值100时，即该区域存在缺陷的可能。
步骤305，对S304中可能存在缺陷的区域打磨后检测3次，若3次梯度信号都出现大于报警信号值100时（如图20、图21、图22所示），即该区域存在缺陷，若至少有一次没有出现大于报警信号值100时（如图23所示），则表明该位置不存在缺陷，进一步降低误判率。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，其特征在于，包括：
对对比试块进行检测，获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，其中，对比试块与不锈钢管道待测焊缝具有相同的规格、相同的焊接方法和焊接工艺；
设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c；
对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测，在检测过程中梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷；
对判定为可能存在缺陷的区域打磨后再检测N次，当N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷，当N次的梯度信号中至少有一次出现小于或等于报警信号值d时，确定该区域不存在缺陷，其中，N为大于或等于2的正整数，
在所述获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c之前，不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法还包括：根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号，
根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号，具体包括：在电磁检测探头中施加交流磁场，所述电磁检测探头用于对对比试块/不锈钢管道待测焊缝进行检测；通过电磁检测探头获取对比试块/不锈钢管道待测焊缝的焊缝区域沿不锈钢管道周向的切向磁场信号B；对切向磁场信号B求微分，得到信号B0；对信号B0中大于和等于0的值取0，对小于0的值取绝对值，得到信号B1；对信号B1求傅里叶变换，得到噪声幅度最大值集中的频率，并将噪声幅度最大值集中的频率设为低通滤波器的截止频率；对傅里叶变换后的信号B1进行低通滤波，得到与焊缝区域磁场信号B相应的梯度信号B2，
其中，获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，具体包括：将电磁检测探头放置在对比试块的无缺陷焊缝区域静止不动，读取梯度信号中的最大值，重复该步骤M次取平均值，得到系统噪声值a，其中，M为大于或等于2的正整数；将电磁检测探头沿着对比试块的焊缝方向匀速扫查，将梯度信号中小于或等于a的值取0，读取无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b，并读取缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c。
2.根据权利要求1所述的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，其特征在于，在所述对不锈钢管道待测焊缝进行分段检测之前，还包括：
对不锈钢管道待测焊缝进行清洁和打磨，清洁和打磨的范围为待测焊缝的表面及其两边热影响区，以使待测焊缝的表面凸凹度小于±1 mm。
3.根据权利要求1所述的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，其特征在于，预设区间为[2，3]，N=M=3。
4.根据权利要求1所述的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测方法，其特征在于，在所述对对比试块进行检测之前，还包括：
在对比试块的焊缝周向均匀设置P个预制孔，预制孔的尺寸不大于允许圆形显示缺陷的80%，P为大于2的正整数。
5.一种不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测系统，其特征在于，包括上位机和电磁检测探头，电磁检测探头，用于对对比试块/不锈钢管道待测焊缝进行检测，
所述上位机包括获取模块、设置模块和判定模块，
获取模块，与电磁检测探头连接，用于根据电磁检测探头检测得到的磁场信号获取与所述磁场信号相应的梯度信号，具体为：通过电磁检测探头获取对比试块/不锈钢管道待测焊缝的焊缝区域沿不锈钢管道周向的切向磁场信号B；对切向磁场信号B求微分，得到信号B0；对信号B0中大于和等于0的值取0，对小于0的值取绝对值，得到信号B1；对信号B1求傅里叶变换，得到噪声幅度最大值集中的频率，并将噪声幅度最大值集中的频率设为低通滤波器的截止频率；对傅里叶变换后的信号B1进行低通滤波，得到与焊缝区域磁场信号B相应的梯度信号B2，
以及，用于获取对比试块的无缺陷焊缝区域的梯度信号中系统噪声值a、无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b、缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，其中，对比试块与不锈钢管道待测焊缝具有相同的规格、相同的焊接方法和焊接工艺，具体为：
将电磁检测探头放置在对比试块的无缺陷焊缝区域静止不动，读取梯度信号中的最大值，重复该步骤M次取平均值，得到系统噪声值a，其中，M为大于或等于2的正整数；将电磁检测探头沿着对比试块的焊缝方向匀速扫查，将梯度信号中小于或等于a的值取0，读取无缺陷焊缝区域的梯度信号中背景噪声最大值b，并读取缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c；
设置模块，用于设置报警信号值d=背景噪声最大值b*预设区间，且设置报警信号值d<缺陷焊缝位置的梯度信号的最大值c，
判定模块与电磁检测探头电连接，用于当电磁检测探头在分段检测不锈钢待测焊缝过程中的梯度信号出现大于报警信号值d时，判定该区域可能存在缺陷并显示判定结果，以及，用于在可能存在缺陷的区域经打磨后再检测N次的梯度信号均出现大于报警信号值d时，确定该区域存在缺陷，当N次的梯度信号中至少有一次出现小于或等于报警信号值d时，确定该区域不存在缺陷，其中，N为大于或等于2的正整数，并显示确定结果。
6.根据权利要求5所述的不锈钢管道焊缝缺陷的电磁检测系统，其特征在于，电磁检测探头包括：接触组件、探头组件以及连接组件，所述探头组件包括探头壳（10）和检测用元件，
接触组件，位于探头壳（10）的底部，包括半圆弧结构（101），其中，半圆弧结构（101）用于容纳不锈钢管道，半圆弧结构（101）的中间位置沿不锈钢管道的周向开设有第一凹槽（102），第一凹槽（102）用于容纳不锈钢管道的焊缝，
检测用元件设于探头壳（10）内，检测用元件包括磁场传感器（20）、磁芯（30）、激励线圈（40）、信号处理电路（50），
所述探头壳（10）内部的底面中间位置沿不锈钢管道轴向设有一排第二凹槽（104），各个第二凹槽（104）等间距设置，第二凹槽（104）用于卡设磁场传感器（20），第二凹槽（104）的数量与磁场传感器（20）的数量相同，
所述探头壳（10）内部的侧面沿不锈钢管道轴向各设有一个第三凹槽（105），第三凹槽（105）用于卡设磁芯（30），
所述激励线圈（40）缠绕在所述磁芯（30）的横梁上，用于接通交流电源时产生交流磁场，所述信号处理电路（50）设置于激励线圈（40）与探头壳（10）的顶面之间的间隙处，用于对磁场传感器（20）采集的磁场信号进行处理，
所述探头壳（10）的顶面开口处设有若干个螺纹口（103），
连接组件包括探头盖（60）和接头（70），
探头盖（60）包括底板和盖体，底板上设有与探头壳（10）的顶面开口处的螺纹口（103）相匹配的螺纹孔（601），探头盖（60）通过底板固定在探头壳（10）上，盖体的中间设有接头孔（602），所述接头（70）通过所述接头孔（602）固定在所述探头盖（60）上，所述接头（70）用于与上位机连接。
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