CN208000287U - 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电磁检测探头技术领域，应用于核电站乏燃料水池覆板T型焊缝检测，具体涉及一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头；该探头包括探头磁场激励结构，黏胶结合层和探头检测结构；所述探头磁场激励结构位于探头检测结构上部，探头磁场激励结构和探头检测结构之间设置黏胶结合层隔离；探头磁场激励结构在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，该均匀变化的电场会产生扰动，电场的扰动会产生二次磁场，探头检测结构根据二次磁场，产生相应的信号反馈，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
Description
技术领域
本发明属于电磁检测探头技术领域，应用于核电站乏燃料水池覆板T型焊缝检测，具体涉及一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头。
背景技术
核电站在运行时需要不断消耗核燃料，使用过后的核燃料称为乏燃料，在运往最终的永久性处理地点前，会存放在核电站内建造的专用水池中进行冷却处理，该水池称为乏燃料水池。
乏燃料水池的内壁上铺设了一层薄不锈钢板，称之为覆板，覆板之间通过焊接的方式拼接起来，覆盖了整个乏燃料水池的内壁。因乏燃料具有较高的放射性，如果覆板间拼接的焊缝存在质量问题，则一段时间后可能会出现乏燃料水池中的放射性冷却水渗出到覆板外的情况，危害核电站的安全，故需要对覆板焊缝的质量进行检查。特别是在乏燃料水池投入使用之前，需要通过方便、快捷的方式对覆板焊缝进行无损检测，以确认焊接质量。
现阶段运行的核电站乏燃料水池的覆板厚度范围在3mm～6mm，焊缝结构有如图1所示的三种结构，一种为覆板平面对接焊缝、一种为覆板平面T型焊缝以及覆板折板L型对接焊缝。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，解决在实际检查过程中针对平面T型焊缝的检测区域的覆盖以及不同取向的缺陷检测。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，该探头包括探头磁场激励结构，黏胶结合层和探头检测结构；
所述探头磁场激励结构位于探头检测结构上部，探头磁场激励结构和探头检测结构之间设置黏胶结合层隔离；
探头磁场激励结构在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，该均匀变化的电场会产生扰动，电场的扰动会产生二次磁场，探头检测结构根据二次磁场，产生相应的信号反馈，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
所述探头磁场激励结构包括激励模块骨架和激励线圈；
所述激励模块骨架为十字架结构，十字架结构的支腿为长方体结构，支腿横截面为正方形；所述支腿外表面沿周向蚀刻一定宽度和深度的矩形槽，四个支腿蚀刻矩形槽的位置、深度和宽度相同，四个支腿蚀刻矩形槽的中心距十字架结构几何中心的距离相同；
所述矩形槽中绕制激励线圈，四个激励线圈的中心线连线形成交叠区，四个矩形槽中绕制的激励线圈的线圈绕制匝数和绕制方向相同；
所述相对设置的两个激励线圈加载同向电流，在相对设置的两个激励线圈之间产生均匀磁场，在相对设置的两个激励线圈加载同向电流时，另一侧相对设置的两个激励线圈保持断路状态。
所述激励线圈的线圈绕制匝数范围为100-1000，所述激励线圈的线圈绕制线径范围为0.2mm-1mm的铜质漆包线，所述相对设置的两个激励线圈加载同向电流的范围优选为20mA-2A。
两个方向相对设置的两个激励线圈加载同向电流状态切换时，首先对断电后相对设置的两个激励线圈加载反向电流进行消磁处理。
所述探头磁场激励结构还包括激励电源模块，激励电源模块为相对设置的两个激励线圈提供同向电流。
所述探头检测结构包括基板和螺旋线圈；
所述基板为柔性印制电路板，基板上密排蚀刻x排n列螺旋线圈，所述螺旋线圈的绕制方向相同；
所述螺旋线圈蚀刻在基板的线圈阵列区域，所述基板的线圈阵列区域以外区域用铜覆层进行屏蔽；
所述基板的线圈阵列区域与探头磁场激励结构的四个激励线圈的中心线连线形成交叠区相对应；
当探头磁场激励结构的激励线圈在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，均匀变化的电场产生扰动，电场的扰动产生二次磁场，所述螺旋线圈根据二次磁场，产生相应的反馈信号，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
所述探头检测结构还包信号处理单元，所述信号处理单元与螺旋线圈电连接；所述螺旋线圈产生的相应反馈信号传递给信号处理单元进行处理，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
所述探头磁场激励结构与探头检测结构之间采用一定厚度粘合胶水形成黏胶结合层进行粘接。
该探头还包括耐磨层，探头检测结构外部设置耐磨层进行保护。
所述黏胶结合层和耐磨层为不导电和不导磁材料。
本发明的技术效果主要体现在：
本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，实现对于T型焊缝的竖直部分和水平部分的检查；探头激励部分交替加载对向线圈的同向电流可分别实现对于竖直部分和水平部分的平行磁场和垂直磁场覆盖；激励部分与检测部分的粘合胶隔离层能够保护在探头使用过程中检测部分不被激励部分的过度摩擦而至损坏；线圈检测部分的时序设置可保证对于焊缝区域不同取向(垂直焊缝和平行焊缝)缺陷的检查。
本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，在施工时及时对已焊接区域进行检测，也可以对在役运行的焊缝进行快速检测，避免了使用常规的阵列探头下的复杂机械扫查结构的设计开发。同时，本发明除了应用于乏燃料水池覆板焊缝的检测外，与之结构类似的板材拼接焊缝(纵焊缝)均可使用该探头进行役前手动检查和在役的自动检查。
附图说明
图1为一种燃料水池覆板平面T型焊缝示意图；
图2为本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头示意图；
图3为本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头磁场激励结构示意图；
图4为本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头检测结构示意图；
图中：1-探头磁场激励结构，2-黏胶结合层，3-探头检测结构，4-耐磨层；101-激励模块骨架，102-激励线圈，103-激励线圈中心线产生的交叠区，301-基板，302-螺旋线圈，303-线圈阵列区域。
具体实施方式
下面结合具体实施方式和附图对本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头详细说明。
如图2至图4所示，本发明一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，包括探头磁场激励结构1，黏胶结合层2，探头检测结构3和耐磨层4；
所述探头磁场激励结构1位于探头检测结构3上部，探头磁场激励结构1和探头检测结构3之间设置黏胶结合层2隔离，探头检测结构3外部设置耐磨层4进行保护；
探头磁场激励结构1在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，该均匀变化的电场会产生扰动，电场的扰动会产生二次磁场，探头检测结构3根据二次磁场，产生相应的信号反馈，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
如图3所示，所述探头磁场激励结构1包括激励模块骨架101和激励线圈102；
所述激励模块骨架101为十字架结构，十字架支腿优选长方体结构，支腿横截面优选正方形结构；所述支腿外表面沿周向蚀刻一定宽度和深度的矩形槽，四个支腿蚀刻矩形槽的位置、深度和宽度相同，四个支腿蚀刻矩形槽的中心距十字架结构几何中心的距离相同；
所述矩形槽中绕制激励线圈102，四个激励线圈102的中心线连线形成交叠区，四个矩形槽中绕制的激励线圈102的线圈绕制匝数和绕制方向相同；所述激励线圈102的线圈绕制匝数优选100-1000，所述激励线圈102的线圈绕制优选线径范围为0.2mm-1mm的铜质漆包线；
所述相对设置的两个激励线圈102加载同向电流，在相对设置的两个激励线圈102之间产生均匀磁场，加载的同向电流的范围优选为20mA-2A；
在相对设置的两个激励线圈102加载同向电流时，另一侧相对设置的两个激励线圈102应保持断路状态；
两个方向相对设置的两个激励线圈102加载同向电流状态切换时，应首先对断电后相对设置的两个激励线圈102加载反向电流进行消磁处理；
所述探头磁场激励结构1还包括激励电源模块，激励电源模块为相对设置的两个激励线圈102提供同向电流；
如图4所示，所述探头检测结构3包括基板301和螺旋线圈302；
所述基板301为柔性印制电路板，基板301上密排蚀刻x排n列螺旋线圈302，所述螺旋线圈302的绕制方向相同；
所述螺旋线圈302蚀刻在基板301的线圈阵列区域303，所述基板301的线圈阵列区域303以外区域用铜覆层进行屏蔽；
所述基板301的线圈阵列区域303与探头磁场激励结构1的四个激励线圈102的中心线连线形成交叠区相对应；
当探头磁场激励结构1的激励线圈102在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，该均匀变化的电场会产生扰动，电场的扰动会产生二次磁场，所述螺旋线圈302根据二次磁场，产生相应的反馈信号，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析；
所述探头检测结构3还包信号处理单元，所述信号处理单元与螺旋线圈302电连接；所述螺旋线圈302产生的相应反馈信号传递给信号处理单元进行处理，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析；
所述探头磁场激励结构1与探头检测结构3之间采用一定厚度粘合胶水进行粘接，一定厚度粘合胶水形成黏胶结合层2；
为了提高本发明检测探头的使用寿命，探头检测结构3外部粘合耐磨层4进行保护，降低探头检测结构3与检测试样表面之间的摩擦损耗；
所述黏胶结合层2和耐磨层4为不导电和不导磁材料；
对于T型焊缝，将探头检测结构3的中心区域设置在T型焊缝的交叉点位置上，探头磁场激励结构1交替加载同向电流，在探头磁场激励结构1的交叠区103内交替产生两个方向的均匀磁场，实现对于垂直T型焊缝的磁场覆盖，螺旋线圈302对T型焊缝的焊缝区域和焊缝的热影响区域产生的二次磁场形成相应的反馈信号，实现T型焊缝垂直焊缝和平行焊缝缺陷的定位和检测分析。
进一步，当探头检测结构3的中心区域设置在T型焊缝的交叉点位置上时，与T型焊缝的竖直段焊缝平行的激励线圈102激励时，产生的磁场平行于该竖直段焊缝，此时对于垂直于竖直段焊缝缺陷的定位和检测，同时激发第一行(a1至an)螺旋线圈302，依次顺序激发直至第x行螺旋线圈302，信号处理单元对螺旋线圈302产生的反馈信号进行差分处理即可实现垂直于竖直段焊缝缺陷的定位和检测；
进一步，当探头检测结构3的中心区域设置在T型焊缝的交叉点位置上时，与T型焊缝的竖直段焊缝垂直的激励线圈102激励时，产生的磁场垂直于该竖直段焊缝，此时对于平行于竖直段焊缝缺陷的定位和检测，同时激发第一列(a1至x1)螺旋线圈302，依次顺序激发直至第n列螺旋线圈302，信号处理单元对螺旋线圈302产生的反馈信号进行差分处理即可实现平行于竖直段焊缝缺陷的定位和检测；
进一步，当探头检测结构3的中心区域设置在T型焊缝的交叉点位置上时，与T型焊缝的水平段焊缝水平的激励线圈102激励时，产生的磁场平行于该水平段焊缝，此时对于垂直于水平段焊缝缺陷的定位和检测，同时激发第一列(a1至x1)螺旋线圈302，依次顺序激发直至第n列螺旋线圈302，信号处理单元对螺旋线圈302产生的反馈信号进行差分处理即可实现垂直于水平段焊缝缺陷的定位和检测；
进一步，当探头检测结构3的中心区域设置在T型焊缝的交叉点位置上时，与T型焊缝的水平段焊缝垂直的激励线圈102激励时，产生的磁场垂直于该水平段焊缝，此时对于平行于水平段焊缝缺陷的定位和检测，同时激发第一行(a1至an)螺旋线圈302，依次顺序激发直至第x行螺旋线圈302，信号处理单元对螺旋线圈302产生的反馈信号进行差分处理即可实现平行于水平段焊缝缺陷的定位和检测。
对于本发明探头检测时一次无法覆盖全区域，只需将本发明探头在焊缝的两个方向进行移动扫查即可。
Claims (10)
1.一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：该探头包括探头磁场激励结构，黏胶结合层和探头检测结构；
所述探头磁场激励结构位于探头检测结构上部，探头磁场激励结构和探头检测结构之间设置黏胶结合层隔离；
探头磁场激励结构在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，该均匀变化的电场会产生扰动，电场的扰动会产生二次磁场，探头检测结构根据二次磁场，产生相应的信号反馈，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述探头磁场激励结构包括激励模块骨架和激励线圈；
所述激励模块骨架为十字架结构，十字架结构的支腿为长方体结构，支腿横截面为正方形；所述支腿外表面沿周向蚀刻一定宽度和深度的矩形槽，四个支腿蚀刻矩形槽的位置、深度和宽度相同，四个支腿蚀刻矩形槽的中心距十字架结构几何中心的距离相同；
所述矩形槽中绕制激励线圈，四个激励线圈的中心线连线形成交叠区，四个矩形槽中绕制的激励线圈的线圈绕制匝数和绕制方向相同；
所述相对设置的两个激励线圈加载同向电流，在相对设置的两个激励线圈之间产生均匀磁场，在相对设置的两个激励线圈加载同向电流时，另一侧相对设置的两个激励线圈保持断路状态。
3.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述激励线圈的线圈绕制匝数范围为100-1000，所述激励线圈的线圈绕制线径范围为0.2mm-1mm的铜质漆包线，所述相对设置的两个激励线圈加载同向电流的范围为20mA-2A。
4.根据权利要求3所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：两个方向相对设置的两个激励线圈加载同向电流状态切换时，首先对断电后相对设置的两个激励线圈加载反向电流进行消磁处理。
5.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述探头磁场激励结构还包括激励电源模块，激励电源模块为相对设置的两个激励线圈提供同向电流。
6.根据权利要求2所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述探头检测结构包括基板和螺旋线圈；
所述基板为柔性印制电路板，基板上密排蚀刻x排n列螺旋线圈，所述螺旋线圈的绕制方向相同；
所述螺旋线圈蚀刻在基板的线圈阵列区域，所述基板的线圈阵列区域以外区域用铜覆层进行屏蔽；
所述基板的线圈阵列区域与探头磁场激励结构的四个激励线圈的中心线连线形成交叠区相对应；
当探头磁场激励结构的激励线圈在被检试件表面交替激励出水平和垂直的均匀磁场，使被检样件表面产生均匀变化的电场，当被检样件表面存在缺陷时，均匀变化的电场产生扰动，电场的扰动产生二次磁场，所述螺旋线圈根据二次磁场，产生相应的反馈信号，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
7.根据权利要求6所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述探头检测结构还包信号处理单元，所述信号处理单元与螺旋线圈电连接；所述螺旋线圈产生的相应反馈信号传递给信号处理单元进行处理，实现被检样件表面缺陷的定位和检测分析。
8.根据权利要求1所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述探头磁场激励结构与探头检测结构之间采用一定厚度粘合胶水形成黏胶结合层进行粘接。
9.根据权利要求1所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：该探头还包括耐磨层，探头检测结构外部设置耐磨层进行保护。
10.根据权利要求1所述的一种基于核电站薄板平面T型焊缝的电磁检测探头，其特征在于：所述黏胶结合层和耐磨层为不导电和不导磁材料。
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| CN201721855072.XU CN208000287U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201721855072.XU CN208000287U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头 |
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| CN208000287U true CN208000287U (zh) | 2018-10-23 |
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Family Applications (1)
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| CN201721855072.XU Active CN208000287U (zh) | 2017-12-27 | 2017-12-27 | 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN208000287U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109975388A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 核动力运行研究所 | 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头 |
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2017
- 2017-12-27 CN CN201721855072.XU patent/CN208000287U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109975388A (zh) * | 2017-12-27 | 2019-07-05 | 核动力运行研究所 | 一种基于核电站薄板平面t型焊缝的电磁检测探头 |
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