CN1924569B - 用于超声波探伤的钢管管隙检测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及采用超声波探伤时对钢管的管隙进行检测的装置和方法，目的是能准确检测出首尾相接钢管的管隙，并对孔洞型大伤进行报警，该装置包括第一检测线圈和第二检测线圈、第一信号处理单元和第二信号处理单元、逻辑判断单元、信号输出单元和报警单元。该方法使第一和第二检测线圈带电，与钢管进行电磁耦合，产生磁感量变化信号，并分别发送至第一和第二信号处理单元；该处理单元分别对上述信号进行筛选和取舍，将处理后的信号发送至逻辑判断单元；该逻辑判断单元判断出钢管管隙信号和大伤信号后分别发送至信号输出单元和报警单元来输出信号。有效控制了料流的跟踪，避免严重的钢管产品质量事故。

Description

用于超声波探伤的钢管管隙检测装置及方法

技术领域

本发明涉及无损检测技术，具体涉及采用超声波探伤时对钢管的管隙进行检测的装置和方法。

背景技术

在冶金行业，钢管生产厂目前生产的钢管一般采用超声波探伤、涡流探伤、磁粉探伤等无损检测技术，由于超声波对内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等参量较之其他无损检测方法有综合优势，所以超声波探伤被广泛应用于钢管检测。

目前，超声波探伤均采用脉冲反射法，其工作原理是：同步电路产生周期性的同步脉冲信号，它触发发射电路产生一个持续时间极短的电脉冲，即发射脉冲施加到探头上，激励探头产生脉冲超声波。而超声回波由探头接受，转变成电脉冲输入到高频放大和检波电路进行处理。为排除空气气隙以实现声能的传递，通常需要在钢管外围充满液体，从而使从探头发射的超声波处于该液体之间(该液体称为耦合剂)，我们从声能传递和实用角度出发，采用水作为超声波探伤的耦合剂。由于超声波探伤仪内充满了水作为探伤耦合剂，为了最大限度的减少钢管探伤盲区和由于钢管进水而引发钢管超声波探伤误报，所以在超声波探伤时，要求连续生产的钢管在进入联合探伤机组100a(见图1)前必须实现钢管1a头尾相接，但与此同时又产生了用常规的光栅等位置传感器(图未示)无法分辨紧密连接的二根钢管的问题。为了解决这个问题NUKEM公司在此套联合探伤机组100a上安装了一个利用涡流感应原理制成的电感式传感器，即涡流管隙检测仪2a。

但即使做了上述的改进，这套联合探伤机组100a在使用过程中仍然暴露出新的问题，即，在使用过程中会发现上位机(上位机负责钢管整条流水线的料流跟踪。上位机和本设备工控机实时通讯，采集本探伤设备工控机的相关信息和数据，例如：好管、坏管，坏管的伤的类型，钢管的根数，合格管根数，有伤管根数等)料流跟踪画面显示的钢管生产的根数有时和NUKEM探伤工控机(包括涡流探伤仪3a和超声波探伤仪4a)探伤钢管根数有出入。

由于此生产线实行全线料流跟踪和实时通讯，在正常生产情况下，如果上位机工作正常，应该不会出现此异常现象。然而，经多次生产实践证明，当钢管1a上存在足够大的孔洞型缺陷11a时，“管隙检测仪”会把这个孔洞型缺陷当作两根钢管之间的“间隙”，这样原先一根有孔洞重大缺陷的钢管1a会被管隙检测仪2a当成二根好钢管(见如图2)，而缺陷11a却被联合探伤机组100a漏检过去，如果操作工人没有及时发现料流根数有误，将会出现钢管质量严重不受控的现象。

另外，由于涡流管隙检测仪2a整个径向设置于离钢管1a外表面约1cm处，预喷淋水一旦进入该检测仪的电路中，则会导致整个检测仪的损坏。

如图3所示，上述的管隙检测仪2a包括检测线圈21a、信号处理单元22a、信号输出单元23a，其中，检测线圈21a设置于钢管一侧，其与钢管电磁耦合，用于产生磁感量变化信号；信号处理单元22a电连接于检测线圈21a，用于接收来自检测线圈21a的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；信号输出单元23a输出由信号处理单元22a筛选和取舍后的信号。

如图4所示，使用上述现有的管隙检测仪2a的管隙检测方法的流程为：步骤001a，将钢管管隙检测装置设置于钢管的一侧；步骤002a，启动联合探伤机组；步骤003a，检测线圈与钢管进行电磁耦合，产生磁感量变化信号；步骤004a，信号处理单元接收上述信号并判断是否为管隙信号，如果该信号大于3.6V，则进行步骤005a，否则返回步骤003a；步骤005a，由信号输出单元输出钢管管隙信号。

发明内容

为此，本发明的第一目的是能够准确的检测出首尾相接的钢管的管隙，克服将具有孔洞型缺陷的一根钢管判别为二根钢管的问题，同时避免钢管管隙检测装置由于粘到预喷淋水而导致电路损伤。

本发明的第二个目的是，在准确检测出首尾相接的钢管的管隙的同时，对孔洞型等重大伤进行报警，避免有重大缺陷的钢管流入下道工序。

为实现上述第一个目的，本发明提供一种用于超声波探伤的钢管管隙检测装置，其包括：第一检测线圈，径向设置于钢管的一侧，其与钢管电磁耦合，用于产生磁感量变化信号；第二检测线圈，其相对第一检测线圈位于钢管的另一侧，其用于通过与钢管电磁耦合产生磁感量变化信号；第一信号处理单元，其电连接于第一检测线圈，用于接收来自第一检测线圈的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；第二信号处理单元，其电连接于第二检测线圈，用于接收来自第二检测线圈的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；逻辑判断单元，其与第一和第二信号处理单元电连接，用于收集第一和第二信号处理单元筛选和取舍后的信号，并对所述信号进行逻辑分析，判断出钢管管隙信号；信号输出单元，其与逻辑判断单元电连接，用于输出来自逻辑判断单元的钢管管隙信号。

为实现上述第一个目的，本发明还提供一种用于超声波探伤的钢管管隙检测方法，包括如下步骤：1)将第一检测线圈和第二检测线圈相对径向设置于钢管的两侧；2)使第一和第二检测线圈带电，与钢管进行电磁耦合，产生磁感量变化信号，并分别发送至第一和第二信号处理单元；3)第一和第二信号处理单元分别对所述信号进行筛选和取舍，将筛选和取舍后的信号发送至逻辑判断单元；4)逻辑判断单元对所述信号进行逻辑分析，判断出钢管管隙信号并发送至信号输出单元；5)由信号输出单元输出钢管管隙信号。

为实现上述第二个目的，本发明提供一种用于超声波探伤的钢管管隙检测装置，其包括：第一检测线圈，径向设置于钢管的一侧，其与钢管电磁耦合，用于产生磁感量变化信号；第二检测线圈，其相对第一检测线圈位于钢管的另一侧，其用于通过与钢管电磁耦合产生磁感量变化信号；第一信号处理单元，其电连接于第一检测线圈，用于接收来自第一检测线圈的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；第二信号处理单元，其电连接于第二检测线圈，用于接收来自第二检测线圈的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；逻辑判断单元，其与第一和第二信号处理单元电连接，用于收集第一和第二信号处理单元筛选和取舍后的信号，并对所述信号进行逻辑分析，判断出钢管管隙信号和钢管大伤信号；信号输出单元，其与逻辑判断单元电连接，用于输出来自逻辑判断单元的钢管管隙信号；报警单元，其与所述逻辑判断单元电连接，对来自逻辑判断单元的钢管大伤信号进行报警。

为实现上述第二个目的，本发明还提供一种用于超声波探伤的钢管管隙检测方法，包括如下步骤：1)将第一检测线圈和第二检测线圈相对径向设置于钢管的两侧；2)使第一和第二检测线圈带电，与钢管进行电磁耦合，产生磁感量变化信号，并分别发送至第一和第二信号处理单元；3)第一和第二信号处理单元分别对所述信号进行筛选和取舍，将筛选和取舍后的信号发送至逻辑判断单元；4)逻辑判断单元对所述信号进行逻辑分析，判断出钢管管隙信号和钢管大伤信号并分别发送至信号输出单元和报警单元；5)由信号输出单元输出钢管管隙信号，同时由报警单元输出钢管大伤信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1)由于第一和第二检测线圈位于被测钢管的相对两侧，即每一线圈的检测范围为180°，当两个管隙检测线圈同时检测到管隙信号时认为是“真”管隙信号，因为从概率上考虑成180°都存在孔洞型大伤的概率很少，可以忽略不计，这样可以有效的防止钢管误检及误判，从而防止对料流的跟踪出现错误；2)将管隙检测线圈安装在钢管附近，而信号处理、分析判断和输出电路则安装在远离钢管的位置，这样可以有效防止由于预喷淋水进入电路而导致管隙检测装置的损坏；3)若检测到非管隙信号的大伤信号则发出报警，提示操作人员注意是否出现孔洞型伤信号或者某个管隙检测单元出现故障，这样可以避免严重的钢管产品质量事故。

附图说明

图1是现有技术中联合探伤机组的结构示意图，其中显示了管隙检测仪所处的位置；

图2是现有技术中管隙检测仪的使用状态示意图，其中显示了被检测的头尾相接的钢管中有一根钢管有孔洞型大伤；

图3是根据现有技术的管隙检测仪的结构框图；

图4是根据现有技术的管隙检测方法的流程图；

图5是根据本发明优选实施例的管隙检测装置的结构框图；

图6是根据本发明优选实施例的管隙检测装置的检测线圈在联合探伤机组中的状态图；

图7是根据本发明优选实施例的管隙检测方法的流程图；

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的描述。

如图5和图6所示，根据本发明的优选实施例的管隙检测装置，包括线圈部分和电路部分，该装置安装于现有的联合探伤机组100，并位于涡流探伤仪6和超声波探伤仪7的前侧，其线圈部分包括第一检测线圈11、第二检测线圈12；电路部分包括分别对应于线圈11和线圈12的第一信号处理单元21和第二信号处理单元22，逻辑判断单元3、信号输出单元41和报警单元42。其中，第一检测线圈11和第二检测线圈12呈180°相对设置于钢管5的上下两侧，并分别距离被测钢管表面的距离为1cm，该两个线圈被通电后与钢管5进行电磁耦合，用于产生磁感量变化信号。而电路部分则安置在远离检测位置的合适位置(即安装在现场只要远离水的地方均可，例如：就近的三夹辊8的上方)，上述第一和第二信号处理单元21和22分别电连接于第一和第二检测线圈11和12，用于接收检测线圈产生的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；该逻辑判断单元3与第一和第二信号处理单元21和22电连接，用于收集信号处理单元筛选和取舍后的信号，并对所述信号进行逻辑分析，判断并区别出钢管管隙信号和孔洞型大伤信号，并将该两种类型的信号分别发送至与逻辑判断单元3相电连接的信号输出单元41和报警单元42。

由于上述装置的线圈部分和电路部分作了如上的位置安排，可有效地防止由于预喷淋水(预喷淋水的作用是去除钢管表面的氧化铁皮，预喷淋水安装在该装置的线圈部分的前方)进入电路而导致管隙仪的损坏。

在参见图7，在本发明的一个优选实施例中，钢管管隙的检测方法的流程包括如下：步骤001，将钢管管隙检测装置的第一和第二检测线圈成180°相对径向设置于钢管的两侧；步骤002，启动联合探伤机组；步骤003，第一和第二检测线圈与钢管进行电磁耦合，产生磁感量变化信号，并分别发送至第一和第二信号处理单元；步骤004，第一和第二信号处理单元分别对所述信号进行筛选和取舍，如果是管隙和大伤信号(信号幅值大于3.6V)，则保留该信号，进行下一步骤005，否则将过滤掉该信号；步骤005，第一和第二信号处理单元分别将其保留的信号发送至逻辑判断单元；步骤006，逻辑判断单元对来自上述两个信号处理单元的保留信号进行比较和逻辑分析，如果发现在钢管的同一位置处有两个信号，即第一和第二信号处理单元在同一位置处都有保留信号，则判断该信号为钢管管隙信号，则进行步骤007，如果发现在钢管的同一位置处只有一个信号，即，在钢管的某一位置上，只有第一或第二信号处理单元保留有一个信号，则判定该信号为钢管大伤信号，则进行步骤008；步骤007，由信号输出单元输出钢管管隙信号；步骤008，由报警单元输出钢管大伤信号，提醒操作人员对钢管进行检查处理；步骤009，结束。

这样，在检查管隙这道工序中，就可准确地对头尾相接的钢管进行管隙区分，判别出每根钢管的头尾为止，避免后道工序中的超声波探伤仪将一根带有孔洞型大伤的钢管误认为是两根钢管(误将大伤当成管隙)，从而有效防止了钢管物流的跟踪错误，又可以起到对孔洞型等重大伤给予报警的作用，从而可以防止产生产品质量事故，非常有实用价值。

Claims (9)

1.用于超声波探伤的钢管管隙检测装置，其特征在于，包括：

第一检测线圈，径向设置于钢管的一侧，其与钢管电磁耦合，用于产生磁感量变化信号；

第二检测线圈，其相对第一检测线圈呈180°径向设置于钢管的另一侧，其用于通过与钢管电磁耦合产生磁感量变化信号；

第一信号处理单元，其电连接于第一检测线圈，用于接收来自第一检测线圈的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；

第二信号处理单元，其电连接于第二检测线圈，用于接收来自第二检测线圈的磁感量变化信号，并对接收到的信号进行筛选和取舍；

逻辑判断单元，其与第一和第二信号处理单元电连接，用于收集第一和第二信号处理单元筛选和取舍后的信号，并对所述信号进行逻辑分析，判断出钢管管隙信号；

信号输出单元，其与逻辑判断单元电连接，用于输出来自逻辑判断单元的钢管管隙信号。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逻辑判断单元还可判断出钢管大伤信号。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括一报警单元，其与所述逻辑判断单元电连接，对来自逻辑判断单元的钢管大伤信号进行报警。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一和第二检测线圈呈180°相对分布于钢管的上下两侧。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，第一和第二检测线圈距离被测钢管表面的距离为1cm。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述装置安装于联合探伤机组中，并位于超声波探伤仪的前侧。

7.用于超声波探伤的钢管管系检测方法，包括如下步骤：

1)将第一检测线圈和第二检测线圈呈180°相对径向设置于钢管的两侧；

2)使第一和第二检测线圈带电，与钢管进行电磁耦合，产生磁感量变化信号，并分别发送至第一和第二信号处理单元；

3)第一和第二信号处理单元分别对所述信号进行筛选和取舍，将筛选和取舍后的信号发送至逻辑判断单元；

4)逻辑判断单元对所述筛选和取舍后的信号进行逻辑分析，判断出钢管管隙信号并发送至信号输出单元；

5)由信号输出单元输出钢管管隙信号。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中还包括判断出钢管大伤信号并发送至报警单元的步骤。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，由报警单元输出钢管大伤信号。

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