CN113984879A - 一种高压柜充气隔室焊缝检测探头、装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提出了一种高压柜充气隔室焊缝检测探头、装置及方法，包括探头本体、传感器、磁芯和激励线圈；所述探头本体设置为直角结构，直角结构内侧设置为弧形扫描面；所述传感器设置在所述探头本体内部直角处，且靠近所述弧形扫描面的一端；所述磁芯设置在所述探头本体内部远离所述弧形扫描面的一端；所述磁芯两端对应设置有所述激励线圈；本公开考虑了高压柜充气隔室上的直角角接焊缝的结构，针对直角角接焊缝设置了弧形结构的探头，保证了探头与焊缝的接触面，提高了检测精度。
Description
技术领域
本公开属于焊缝检测技术领域，尤其涉及一种高压柜充气隔室焊缝检测探头、装置及方法。
背景技术
高压柜充气隔室为焊接密封箱体结构，在箱体内部充有一定工作压力的六氟化硫(SF6)绝缘气体；目前，充气隔室采用2～5mm厚不锈钢板，经数控机床加工后焊接而成；焊接时，无论采用自动焊还是手工焊，在壳体制造成型过程中都有可能产生原始缺陷，这些或大或小的焊接缺陷在使用过程中可能会产生细微裂纹，这类缺陷的存在会削弱壳体的承载能力，产生漏气甚至开裂的可能性。目前，充气隔室焊接完成，经氦质谱检漏等方法测试后，直接投入使用，投入使用前和使用期间缺少有效的无损检测手段。
本申请发明人发现，在对高压柜充气隔室上的直角角接焊缝进行检测时，现有的检测装置和方法，没有考虑直角角接焊缝的自身结构导致的检测不全面的问题，缺少对非表面开口裂纹的有效检测手段，使得对高压柜充气隔室上的直角角接焊缝进行检测时的检测灵敏度较低。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出了一种高压柜充气隔室焊缝检测探头、装置及方法；本公开考虑了高压柜充气隔室上的直角角接焊缝的结构，针对直角角接焊缝设置了弧形结构的探头，保证了探头与焊缝的接触面，提高了检测灵敏度。
为了实现上述目的，第一方面，本公开提供了一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，包括探头本体、传感器、磁芯和激励线圈；
所述探头本体设置为直角结构，直角结构内侧设置为弧形扫描面；
所述传感器设置在所述探头本体内部直角处，且靠近所述弧形扫描面的一端；
所述磁芯设置在所述探头本体内部远离所述弧形扫描面的一端；所述磁芯两端对应设置有所述激励线圈。
进一步的，所述传感器设置为弧形，与所述弧形扫描面同心设置。
进一步的，所述传感器设置为多个，多个传感器阵列布置为弧形状，且弧形状的传感器阵列与所述弧形扫描面同心设置。
进一步的，所述探头本体外侧直角处进行倒角设置。
进一步的，所述探头本体为环氧树脂材料。
进一步的，所述磁芯为直角结构，所述磁芯的直角处内外两侧均进行倒角设置。
进一步的，所述磁芯为铁氧体材料，中心对称结构；所述磁芯两端绕有相同匝数的激励线圈。
为了实现上述目的，第二方面，本公开提供了一种高压柜充气隔室焊缝检测装置，包括检测装置本体和如第一方面所述的高压柜充气隔室焊缝检测探头；所述高压柜充气隔室焊缝检测探头设置在所述检测装置本体上或与所述检测装置本体连接后单独设置。
为了实现上述目的，第三方面，本公开还提供了一种高压柜充气隔室焊缝检测方法，采用了如第一方面所述的高压柜充气隔室焊缝检测探头；包括：
将聚丙烯材料粘贴到焊缝上；
将探头的扫描面面向焊缝，沿第一方向开始扫描，得到图像信息；
旋转探头，沿第二方向扫描，得到图像信息；
将两次扫描得到的图像信息进行合并；
对合成后的图像信息进行测量和分析。
进一步的，扫描过程保持速度均匀，沿第一方向的扫描速度和沿第二方向的扫描速度相等。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1.本公开中实现了交流电磁场检测在焊缝检测中的应用，实现了对非表面开口裂纹的有效检测；
2.本公开中，弧形设计的探头，保证了探头与焊缝尽量贴合紧密，减少了提离效应；
3.本公开传感器设计为弧形以确保灵敏度要求，即在焊缝截面上不同部位达到一致信号强度；
4.本公开根据检测需要，传感器可以设计为单个传感器或弧形阵列传感器，其中，弧形阵列传感器，针对检测对象进行了细化，进一步保证了检测的信号强度。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本公开实施例1的结构示意图；
图2为本公开实施例1的三维结构示意图；
图3为本公开实施例1的充气隔室示意图；
图4为本公开实施例1的直角角焊缝截面图；
图5为本公开实施例2的三维成像及对应Bx(平行于工件表面并垂直于电流方向)和Bz(垂直于工件表面)扫描图像；
其中，1、磁芯，2、传感器，3、激励线圈，4、探头本体，5、充气隔室，6、焊缝。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
如图1所示，本公开提供了一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，包括探头本体4、传感器2、磁芯1和激励线圈3；所述探头本体4设置为直角结构，直角结构内侧设置为弧形扫描面；所述传感器2设置在所述探头本体4内部直接处，且靠近所述弧形扫描面的一端；所述磁芯1设置在所述探头本体4内部远离所述弧形扫描面的一端；所述磁芯1两端对应设置有所述激励线圈3。
具体的，所述探头本体4设置为直角结构，直角结构内侧设置为弧形扫描面，在对充气隔室5外侧的焊缝6进行扫描时，保证了扫面有效面积，对焊缝6进行了全方位的扫描，极大的提高了检测精度。
在本实施例中，借助高压柜充气隔室焊缝检测探头进行的是交流电磁场检测(ACFM)；ACFM(Alternating current field measurement)交流电磁场检测技术是一种新型的无损检测和诊断技术，用于检测金属构件表面和近表面的裂纹缺陷，可以测量裂纹的长度和计算裂纹深度，具有非接触测量、受工件表面影响小的特点。
在本实施例中，所述传感器设置为弧形，与所述弧形扫描面同心设置，所述传感器为磁场传感器。
具体的，弧形设置的传感器与检测面弧形匹配，确保灵敏度要求，在焊缝截面上不同部位达到一致信号强度。
在本实施例中，所述传感器设置为多个，多个传感器阵列布置为弧形状，且弧形状的传感器阵列与所述弧形扫描面同心设置。
具体的，采用传感器阵列的方式，对电磁信号进行分区域检测，保证了信号检测精度，并且有助于后期成像精度。
在本实施例中，所述探头本体4外侧直角处进行倒角设置，所述探头本体4为环氧树脂材料，保证了其绝缘性。
在本实施例中，所述磁芯1为直角结构，所述磁芯1的直角处内外两侧均进行倒角设置；所述磁芯1为铁氧体材料，中心对称结构；所述磁芯1两端绕有相同匝数的激励线圈3。
为了实现上述目的，第二方面，本公开提供了一种高压柜充气隔室焊缝检测装置，包括检测装置本体和如第一方面所述的高压柜充气隔室焊缝检测探头；所述高压柜充气隔室焊缝检测探头设置在所述检测装置本体上或与所述检测装置本体连接后单独设置。
可以理解的，所述激励线圈可以产生不同频率的交流电，所述交流电源和所述传感器2连接有处理器，所述处理器内置有相关软件；检测装置的整体设置为现有技术或根据常规设置实现，在此不再详述。
为了实现上述目的，第三方面，本公开还提供了一种高压柜充气隔室焊缝检测方法，采用了如第一方面所述的高压柜充气隔室焊缝检测探头；包括：
获取充气隔室5的壳体结构、焊缝宽度和长度等参数，并将参数输入到对应软件中；
将聚丙烯材料(胶带)粘贴到焊缝上，做到平整、全覆盖；其目的是为了探头扫查时能够平滑的在焊缝上移动，以减少提离效应；
将探头骑到焊缝上，正向(第一方向)开始扫查，保持速度均匀，至整条焊缝扫查完毕，存储扫描图像和对应Bx及Bz图像，如图5所示；
旋转探头，反向(第二方向)扫查，至同一条焊缝扫查完毕，存储扫描图像和对应Bx及Bz图像；正、反两次扫查是为了减小边缘效应，同时对比两次扫查数据；
合成正向、反向两次扫查图像，存储；
调出存储数据和图像，通过缺陷软件进行测量和分析。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，包括探头本体、传感器、磁芯和激励线圈；
所述探头本体设置为直角结构，直角结构内侧设置为弧形扫描面；
所述传感器设置在所述探头本体内部直角处，且靠近所述弧形扫描面的一端；
所述磁芯设置在所述探头本体内部远离所述弧形扫描面的一端；所述磁芯两端对应设置有所述激励线圈。
2.如权利要求1所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，所述传感器设置为弧形，与所述弧形扫描面同心设置。
3.如权利要求1所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，所述传感器设置为多个，多个传感器阵列布置为弧形状，且弧形状的传感器阵列与所述弧形扫描面同心设置。
4.如权利要求1所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，所述探头本体外侧直角处进行倒角设置。
5.如权利要求1所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，所述探头本体为环氧树脂材料。
6.如权利要求1所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，所述磁芯为直角结构，所述磁芯的直角处内外两侧均进行倒角设置。
7.如权利要求1所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测探头，其特征在于，所述磁芯为铁氧体材料，中心对称结构；所述磁芯两端绕有相同匝数的激励线圈。
8.一种高压柜充气隔室焊缝检测装置，其特征在于，包括检测装置本体和如权利要求1-7任一项所述的高压柜充气隔室焊缝检测探头；所述高压柜充气隔室焊缝检测探头设置在所述检测装置本体上或与所述检测装置本体连接后单独设置。
9.一种高压柜充气隔室焊缝检测方法，其特征在于，采用了如权利要求1-7任一项所述的高压柜充气隔室焊缝检测探头；包括：
将聚丙烯材料粘贴到焊缝上；
将探头的扫描面面向焊缝，沿第一方向开始扫描，得到图像信息；
旋转探头，沿第二方向扫描，得到图像信息；
将两次扫描得到的图像信息进行合并；
对合成后的扫描图像进行测量和分析。
10.如权利要求9所述的一种高压柜充气隔室焊缝检测方法，其特征在于，扫描过程保持速度均匀，沿第一方向的扫描速度和沿第二方向的扫描速度相等。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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