CN117554480A - 一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置，用于金属涂覆层等超薄金属面形成的大量密集型的细小裂纹的检测，适用于任何金属或非属基体材料上的金属覆层检测与评估。其特征在于采用高频涡流扫频技术，针对探头检测面覆盖面积下的密集裂纹，取无缺陷裂纹标准工件扫频时获取的频率/幅度曲线作为标定值，通过分析扫频过程中的频率/幅度数据曲线，从而得出被检测金属工件的裂纹密度与深度的相关当量值，从而实现评估被检测对象的缺陷裂纹情况。
Description
技术领域
本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及用于金属涂覆层等超薄金属面形成的大量密集型的细小裂纹的检测，特别是涉及一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置。
背景技术
现代工业装备离不开无损检测技术。作为五大常规 NDT 技术之一的电磁涡流法，对于金属材料表面的疲劳裂纹，可以快速有效地进行探伤，并做出缺陷大小的当量评估。
如附图 1中所示，当探头1′沿X方向扫查检测经过金属表面2的缺陷21时，探头1′（通常由线圈和磁芯组成）线圈感应磁场发生畸变，经仪器对线圈感应信号数据进行处理，获得检测信号，并依此信号幅度相位评估缺陷的大小当量数据。然而，如图2和图3中所示，当探头1′面对尺寸远小于自身扫查面积的密集型裂纹时，因密集型裂纹几乎覆盖了探头检测面，对涡流信号的影响形成均等状态，其感应磁场信号往往就无法被正确获取和检出。
针对以上缺点问题，本发明采用如下技术方案。
发明内容
本发明的目的提供一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置，公开的技术方案如下：
一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置，用于金属涂覆层等超薄金属面形成的大量密集型的细小裂纹的检测，适用于任何金属或非属基体材料上的金属覆层检测与评估。其特征在于采用高频涡流扫频技术，针对探头检测面覆盖面积下的密集裂纹，取无缺陷裂纹标准工件扫频时获取的频率/幅度曲线作为标定值，通过分析扫频过程中的频率/幅度数据曲线，从而得出被检测金属工件的裂纹密度与深度的相关当量值，从而评估被检测对象的缺陷裂纹情况，具体步骤如下：
a. 获取标准工件的标定值：采用与被检测金属工件相同的无缺陷裂纹样品，选择相应频率段范围，通过探头扫频检测获取检测的频率/幅度数据曲线；
b. 实际检测：使用a步骤上选择相应的频率段范围，通过探头扫频检测实际工件，获取检测的频率/幅度数据曲线；
c. 数据分析：通过分析b步骤中获取的检测的频率/幅度数据曲线，对应标准的当量值，分析评估被检测对象的缺陷裂纹情况。
进一步的，所述的扫频检测中选择在相应频率段范围，在检测中通过软件大数据提取相应频率范围内的频率数值点，密集型阵列频率数值点扫频检测的相应结果，形成曲线的数据分析。一般情况下，检测表面小裂纹使用较高频率的交变电源，如取频率数值可设置为从100KHZ到500KHZ之间逐渐增加的点阵式检测，形成电压V与频率f的曲线值进行分析曲线变化，从而得出被检测金属工件的裂纹密度与深度的相关当量值，从而评估被检测对象的缺陷裂纹情况。
进一步的，所述的检测探头为相互叠加的阵列式传感器组合而成，通过扫频方式分别获取叠加传感器线圈的各自信息数据，综合分析各个传感器的频率/幅度数据曲线，对相互叠加的各个传感器的大数据检测信号强弱曲线情况对比分析，确定缺陷裂纹的当量值，以分析评估缺陷裂纹的具体位置情况。正常情况，叠加的传感器线圈设计为平面螺旋线圈式涡流检测传感器，相互叠加的涡流检测传感器设置为平面线圈的部分交叠，通过区分相互叠加传感器线圈的交叠位置和非交叠位置的信号数据情况作为缺陷裂纹的检测当量值，以评估缺陷裂纹的具体位置。
进一步的，所述的分别提取两个相互叠加传感器线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况。两个叠加时，可以设置为传感器扫查方向的排列叠加，即定位于裂纹处于扫查方向上的具体位置，用于分析密集型缺陷裂纹的分布情况，或者两个叠加线圈设计为扫查移动方向的横向方向，用于分析密集型缺陷裂纹的分布情况横向的分布或长度等情况。
进一步的，所述的还包括提取相互叠加的两个传感器线圈的分别顺序轮流的作为激励和检测线圈交替式检测时的检测信号数据。
进一步的，所述的相互叠加传感器线圈为三个三角方式的叠加线圈，分别提取三个线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况，横向和纵向一起叠加确定三维位置。
进一步的，所述的相互叠加传感器线圈为阵列式的叠加线圈，分别提取两个以上线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况，横向和纵向一起叠加确定三维位置。
本发明还公开一种密集裂纹无损检测装置，用于金属涂覆层(2)等超薄金属面上形成的大量密集型的细小裂纹的检测，适用于任何金属或非属基体材料上的金属覆层(2)的检测，电信号联通于检测仪器(3)。包括探头外壳(11)和传感器(12)，其特征在于所述的传感器(12)具有若干个相互叠加的线圈阵列而成；其中，还包括控制器(13)，所述控制器(13)控制扫频方式激励检测获取各个传感器线圈的检测信号。
进一步的，所述的相互叠加的两个线圈分别作为激励和检测线圈交替式检测。
进一步的，所述的控制器(13)设置于所述探头外壳(11)上。当控制器(13)设置于探头外壳(11)上时，与探头外壳(11)成一体，通过无线联接数据传输方式与检测仪器(3)联通。或者控制器(13)设置于检测仪器(3)，与检测仪器一体化设置为控制模块，引线连接于检测探头。
据以上技术方案，本发明具有以下有益效果：
本发明一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置，采用高频涡流扫频技术，针对一个涡流检测探头的检测面覆盖面积下的密集型裂纹进行扫查检测，与无裂纹标准件所获取的相应扫频系列检测数据的标准值进行比较，从而得出该涡流检测探检测面下金属材料密集型裂纹的密度与深度的相关当量值，由密集裂纹时的扫频曲线与标准和无缺陷工件扫频时分别获取的频率/幅度曲线进行对比分析，用于评估密集型裂纹的密度与深度，实现远小于涡流检测探头检测面的大量密集型裂纹的集体检测评估。
本方法已在核燃料锆管表面微米级覆镉层的裂纹检测方面进行验证。通过扫频信号的处理分析，还可以获得其裂纹密度和深当量估值。本发明适用于任何金属或非属基体材料上的金属覆层的检测与评估，特别适用于超薄涂覆层上形成的大量密集型的细小裂纹的检测。
附图说明
图1为现有涡流检测探头检测金属缺陷的示意图；
图2为现有涡流检测探头和检测评估方法检测密集型缺陷裂纹的示意图；
图3为现有涡流检测探头和检测评估方法检测密集型缺陷裂纹的示意图；
图4为本发明最佳实施例的无缺陷标准检测信号示意图；
图5为本发明最佳实施例的密集型缺陷裂纹检测信号示意图；
图6为本发明最佳实施例的密集型缺陷裂纹检测信号示意图；
图7为本发明最佳实施例的检测装置结构示意图；
图8为本发明最佳实施例的一种涡流传感器线圈结构示意图；
图9为本发明最佳实施例的一种涡流传感器线圈结构示意图；
图10为本发明最佳实施例的一种涡流传感器线圈结构示意图；
图11为本发明最佳实施例的一种涡流传感器线圈结构示意图；
图12为本发明最佳实施例的一种涡流传感器线圈结构示意图；
图13为本发明最佳实施例的一种涡流传感器线圈结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图4至13所示，一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置，用于金属涂覆层等超薄金属面形成的大量密集型的细小裂纹的检测，适用于任何金属或非属基体材料上的金属覆层检测与评估。如图2中所示，本发明检测方法，可适用于超薄的层间间隔21的检测，又或者如图3中所示，适用于密集型不规则裂纹缺陷的检测评估。
如图4至图6中所示，采用高频涡流扫频技术，针对探头检测面覆盖面积下的密集裂纹，取无缺陷裂纹标准工件扫频时获取的频率/幅度曲线作为标定值，通过分析扫频过程中的频率/幅度数据曲线，从而得出被检测金属工件的裂纹密度与深度的相关当量值，从而评估被检测对象的缺陷裂纹情况，具体步骤如下：
d. 获取标准工件的标定值：采用与被检测金属工件相同的无缺陷裂纹样品，选择相应频率段范围，通过探头扫频检测获取检测的频率/幅度数据曲线；
e. 实际检测：使用a步骤上选择相应的频率段范围，通过探头扫频检测实际工件，获取检测的频率/幅度数据曲线；
f. 数据分析：通过分析b步骤中获取的检测的频率/幅度数据曲线，对应标准的当量值，分析评估被检测对象的缺陷裂纹情况。
如图4、图5和图6中所示，扫频检测中选择在相应频率段范围，在检测中通过软件大数据提取相应频率范围内的频率数值点，密集型阵列频率数值点扫频检测的相应结果，形成曲线的数据分析。一般情况下，检测表面小裂纹使用较高频率的交变电源，如取频率数值可设置为从100KHZ到500KHZ之间逐渐增加的点阵式检测，形成电压V与频率f的曲线值进行分析曲线变化，得出从而得出被检测金属工件的裂纹密度与深度的相关当量值，从而评估被检测对象的缺陷裂纹情况。如图4中为无缺陷标准件检测的数据曲线图，而图5和图6中所示为具有密集型缺陷检测的信号数据曲线图。正常情况，裂纹密度较宽时，曲线图如图5中所示，因电压值较低会有比较宽而平缓的曲线，而如图6所示，为密集型缺陷裂纹密度较高时的曲线图，因电压值较高，会有比较凸出而尖峰的曲线图。当然示波器装置所显示的图形为可调节，但相比较而言，在固定的频率范围，可以比较分析出缺陷裂纹的密度。本发明评估方法技术，非常适合应用于核燃料超薄金属涂覆层相对面的密集型裂纹的检测评估，核燃料薄金属涂覆层裂纹经常性的产生于涂层内层面，或者产生一些穿透性裂纹，本发明探头检测可适用于核燃料的15um的涂覆层，对探头面可覆盖10条和30条不等的密集型裂纹的进行检测检测。
如图8至图13中所示，检测探头为相互叠加的阵列式传感器组合而成，通过扫频方式分别获取叠加传感器线圈的各自信息数据，综合分析各个传感器的频率/幅度数据曲线，对相互叠加的各个传感器的大数据检测信号强弱曲线情况对比分析，确定缺陷裂纹的当量值，以分析评估缺陷裂纹的具体位置情况。正常情况，叠加的传感器线圈设计为平面螺旋线圈式涡流检测传感器，相互叠加的涡流检测传感器设置为平面线圈的部分交叠，通过区分相互叠加传感器线圈的交叠位置和非交叠位置的信号数据情况作为缺陷裂纹的检测当量值，以评估缺陷裂纹的具体位置。
如图8中所示，分别提取两个相互叠加传感器线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况。两个叠加时，可以设置为传感器扫查方向的排列叠加，即定位于裂纹处于扫查方向上的具体位置，用于分析密集型缺陷裂纹的分布情况，或者两个叠加线圈设计为扫查移动方向的横向方向，用于分析密集型缺陷裂纹的分布情况横向的分布或长度等情况。还包括提取相互叠加的两个传感器线圈的分别顺序轮流的作为激励和检测线圈交替式检测时的检测信号数据。
如图9中所示，相互叠加传感器线圈为三个三角方式的叠加线圈，分别提取三个线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况，横向和纵向一起叠加确定三维位置。
如图10至图13中所示，相互叠加传感器线圈为阵列式的叠加线圈，分别提取两个以上线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况，横向和纵向一起叠加确定三维位置。如图10中所示，圆形线圈一排阵列式设置时，两个相邻叠加的线圈作为相互比较检测数据的频率/幅度数据进行分析当量值，分析评估缺陷裂纹的密集度和大小深度；或者如图13中所示，方形的线圈一排阵列式设置时，提取两个相邻叠加线圈的检测数据值进行分析评估。以及如图11中所示，多排阵列式设计的传感器线圈，分析相互叠加的三个以上检测数据，利用大数据软件分析，对比评估缺陷裂纹的具体参数值。
如图6和图7所示，本发明还公开一种密集裂纹无损检测装置，用于金属涂覆层2等超薄金属面上形成的大量密集型的细小裂纹22的检测，适用于任何金属或非属基体材料上的金属覆层2的检测，电信号联通于检测仪器3。包括探头外壳11和传感器12，其特征在于传感器12具有若干个相互叠加的线圈阵列而成；其中，还包括控制器13，控制器13控制扫频方式激励检测获取各个传感器线圈的检测信号。
如图8、图12中所示，相互叠加的两个线圈分别作为激励和检测线圈交替式检测。两个线圈可以是圆形平面螺旋线圈，或者方形平面线圈。
如图7所示，控制器13设置于探头外壳11上。当控制器13设置于探头外壳11上时，与探头外壳11成一体，通过无线联接数据传输方式与检测仪器3联通。或者控制器13设置于检测仪器3，与检测仪器一体化设置为控制模块，引线连接于检测探头。
以上为本发明的其中一种实施方式。此外，需要说明的是，凡依本专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本专利的保护范围内。
Claims (10)
1.一种密集裂纹无损检测评估方法及其检测装置，其特征在于采用高频涡流扫频技术，针对探头检测面覆盖面积下的密集裂纹，取无缺陷裂纹标准工件扫频时获取的频率/幅度曲线作为标定值，通过分析扫频过程中的频率/幅度数据曲线，从而得出被检测金属工件的裂纹密度与深度的相关当量值，从而评估被检测对象的缺陷裂纹情况，具体步骤如下：
a.获取标准工件的标定值：采用与被检测金属工件相同的无缺陷裂纹样品，选择相应频率段范围，通过探头扫频检测获取检测的频率/幅度数据曲线；
b.实际检测：使用a步骤上选择相应的频率段范围，通过探头扫频检测实际工件，获取检测的频率/幅度数据曲线；
c. 数据分析：通过分析b步骤中获取的检测的频率/幅度数据曲线，对应标准的当量值，分析评估被检测对象的缺陷裂纹情况。
2.根据权利要求1所述的一种密集裂纹无损检测评估方法，其特征在于所述的扫频检测中选择在相应频率段范围，在检测中通过软件大数据提取相应频率范围内的频率数值点，密集型阵列频率数值点扫频检测的相应结果，形成曲线的数据分析。
3.根据权利要求1所述的一种密集裂纹无损检测评估方法，其特征在于所述的检测探头为相互叠加的阵列式传感器组合而成，通过扫频方式分别获取叠加传感器线圈的各自信息数据，综合分析各个传感器的频率/幅度数据曲线，对相互叠加的各个传感器的大数据检测信号强弱曲线情况对比分析，确定缺陷裂纹的当量值，以分析评估缺陷裂纹的具体位置情况。
4.根据权利要求3所述的一种密集裂纹无损检测评估方法，其特征在于所述的分别提取两个相互叠加传感器线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况。
5.根据权利要求4所述的一种密集裂纹无损检测评估方法，其特征在于所述的还包括提取相互叠加的两个传感器线圈的分别顺序轮流的作为激励和检测线圈交替式检测时的检测信号数据。
6.根据权利要求3所述的一种密集裂纹无损检测评估方法，其特征在于所述的相互叠加传感器线圈为三个三角方式的叠加线圈，分别提取三个线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况，横向和纵向一起叠加确定三维位置。
7.根据权利要求3所述的一种密集裂纹无损检测评估方法，其特征在于所述的相互叠加传感器线圈为阵列式的叠加线圈，分别提取两个以上线圈的频率/幅度数据进行分析当量值后，评估分析缺陷裂纹的具体位置情况，横向和纵向一起叠加确定三维位置。
8.一种密集裂纹无损检测装置，包括探头外壳(11)和传感器(12)，其特征在于所述的传感器(12)具有若干个相互叠加的线圈阵列而成；
其中，还包括控制器(13)，所述控制器(13)控制扫频方式激励检测获取各个传感器线圈的检测信号。
9.根据权利要求8所述的一种密集裂纹无损检测装置，其特征在于所述的相互叠加的两个线圈分别作为激励和检测线圈交替式检测。
10.根据权利要求8所述的一种密集裂纹无损检测装置，其特征在于所述的控制器(13)设置于所述探头外壳(11)上。
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