CN209803055U - 用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置及内检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置及内检测装置，其中该直流轴向磁化装置包含：铁芯、两个轭铁、两个钢刷及直流线圈；两个轭铁设置于铁芯的两端；两个钢刷设置于两个轭铁的外层，且钢刷的外周与被测管道的内壁接触；直流线圈缠绕于铁芯上且位于两个轭铁之间的中间位置，当直流线圈被通以直流电时，能产生沿被测管道轴向分布的磁化场并经由铁芯、两个轭铁和两个钢刷传导至被测管道的管壁，使得被测管道的管壁与直流轴向磁化装置形成闭环磁场回路；据此，通过调整直流线圈直流电的大小，可使被测管道的各破损缺陷处的漏磁场信号达到最佳磁化强度，确保了管道漏磁内检测装置对于被测管道的破损缺陷检测的精准性。

Description

用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置及内检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种管道磁化装置，尤其是涉及一种用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置及内检测装置。

背景技术

管道轴向励磁漏磁检测方法是目前国内外较为常用的一种针对管道轴向或周向分布的机械损伤缺陷、腐蚀缺陷等破损缺陷进行的检测方法，其主要是应用永磁铁励磁单元沿着管道轴向方向进行轴向磁化以实现对破损缺陷处的检测。如图1所示，为一种管道轴向永磁铁励磁单元1，其主要是由圆柱状轭铁2、两个管状永磁铁3及两个管状钢刷4构成，其中两个管状永磁铁3套设固定于圆柱状轭铁2的两端，两个管状钢刷4套设固定于两个管状永磁铁3的外周面上。将该管道轴向永磁铁励磁单元1置放于被检测的管道5内，以对管道5进行轴向磁化，从而使高精度传感器（图未标示）检测磁感应信号的变化，以判断管道5是否存在破损缺陷，以及缺陷的形状、尺寸等情况。而在实际检测中，随着外加磁场（永磁铁）强度的不断增加，漏磁场（管道破损缺陷处）信号也逐渐增强，当磁化铁磁性材料（管道）到饱和状态后，漏磁场信号也逐渐趋于饱和，但是当铁磁性材料缺陷很大时（即漏磁量相对较大），则需要加大永磁铁的尺寸，以使漏磁场信号趋于饱和，而上述管道轴向永磁铁励磁单元1的结构在对管道5破损缺陷检测中其永磁铁3的尺寸是固定的，也就是其外加磁场强度是固定的，因此，在实际检测中无法满足对破损缺陷不一的管道进行漏磁场信号的饱和化操作，从而导致对于管道破损缺陷的检测结果精度不高。另外，由于永磁铁的造价较高，也导致管道轴向永磁铁励磁单元的整体成本不菲。

而随着科技的不断进步，采用直流线圈励磁的漏磁检测方法成为了现场检测中的一种新方法，该方法属于电磁无损检测方法。如图2所示，为一种直流线圈励磁单元，其是利用电源接入端7（比如调压器）给线圈8通以一定直流电以产生外加磁场，该外加磁场可以磁化铁磁性材料（如管道），在管道5完好无损没有腐蚀或变形时，材料被磁化后的磁力线在管道5内部运行，但是当材料外表面或内表面有腐蚀、变形或缺陷时，有部分磁力线泄漏到空气中，这时的轴向、径向的漏磁场信号就可以被传感器所检测到。对于不同的管道采用不同线径、匝数的线圈激励，直流线圈励磁的漏磁检测方法易于改变磁化能力，而且能对不同尺寸的工件进行检测，但是，该直流线圈励磁的漏磁检测方法目前仅适用于对铺设于地面上方的管道进行外部检测。

实用新型内容

本技术方案要解决的技术问题是提供一种用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置及内检测装置，通过对直流线圈通以直流电，可使直流轴向磁化装置产生磁化场，并使直流轴向磁化装置与被测管道的管壁形成闭环磁场回路，且通过调整直流电的大小，而针对被测管道不同破损缺陷类型选择最佳磁化强度，以使被测管道的各破损缺陷处的漏磁场信号达到想要的磁化强度，以确保管道漏磁内检测装置对于被测管道的破损缺陷检测的精准性。

为了解决上述技术问题，本技术方案提供了一种用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其包含：铁芯、两个轭铁、两个钢刷及直流线圈；两个轭铁设置于铁芯的两端；两个钢刷设置于两个轭铁的外层，且钢刷的外周与被测管道的内壁接触；直流线圈缠绕于铁芯上且位于两个轭铁之间的中间位置，当直流线圈被通以直流电时，能产生沿被测管道轴向分布的磁化场，该磁化场经由铁芯、两个轭铁和两个钢刷传导至被测管道的管壁，使得被测管道的管壁与直流轴向磁化装置形成闭环磁场回路。

作为本技术方案的另一种实施，直流线圈为铜丝，且铜丝的线径为0.8-1.5mm，铜丝缠绕的匝数为500-1500匝。通过配合直流电的大小，而对铜丝的线径以及缠绕的匝数进行调整，可使直流轴向磁化装置灵活产生不同强度的磁化场（磁力线强度）。

作为本技术方案的另一种实施，铁芯为圆柱形密封仓体。圆柱形状可使直流线圈规则且均匀地缠绕于铁芯上，从而使通以直流电的直流线圈所产生的磁力线均匀传导至两端的轭铁处，以使直流轴向磁化装置所产生的磁化场在被测管道内均匀分布；此外，该密封仓体为中空状，可减轻直流轴向磁化装置的重量，降低位于下部的钢刷所承受的重量，以减小其形变度，更加确保直流轴向磁化装置所产生的磁化场在被测管道内均匀分布。

作为本技术方案的另一种实施，铁芯的直径为被测管道的直径的55%。以此使直流轴向磁化装置位于管道内部正中心，在确保直流轴向磁化装置具有一定通过管道变形能力的前提下，并进一步确保磁化场在被测管道内的均匀分布。

作为本技术方案的另一种实施，轭铁为环状管体并被套设固定于铁芯的端部，且轭铁的轴向外侧面与铁芯的端部外侧面齐平。轭铁可将直流线圈所产生的磁力线从铁芯引导并均匀传导至钢刷上；而轭铁的轴向外侧面与铁芯的端部外侧面齐平的结构可使磁力线的导通路径更加顺畅，确保磁化场在被测管道内的均匀分布。

作为本技术方案的另一种实施，轭铁的外径为被测管道的直径的70%。以此可保护直流线圈免受形变的钢刷的挤压损坏，同时可均匀且迅速地将直流线圈所产生的磁力线传导至钢刷上。

作为本技术方案的另一种实施，钢刷是由镀铜的数根钢丝制作而成，数根钢丝的一端固定于轭铁的径向外周面且钢丝与轭铁的径向外周面的切线方向垂直。通过镀铜处理的钢丝可使磁力线更加迅速地被传导至被测管道的管壁；此外，由于钢丝具有一定的强度和韧度，可确保直流轴向磁化装置被稳定地支撑于被测管道中，并可使直流轴向磁化装置顺利通过被测管道的弯头和管道内具有一定凹陷变形量的管道段。

作为本技术方案的另一种实施，钢刷轴向的宽度与轭铁轴向的宽度相等。以此可使轭铁传导的磁力线均匀且顺畅地导入钢刷并最终传递至被测管道的管壁上。

作为本技术方案的另一种实施，钢丝远离轭铁的端部至铁芯轴线的长度为被测管道的内径的102%-103%。通过朝向被测管道的内壁的钢丝端部的微小形变，可确保钢刷与被测管道内壁的紧密接触。

为了解决上述技术问题，本技术方案提供了一种管道漏磁内检测装置，其包括上述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置。

本技术方案相较于现有技术具有以下技术效果：本技术方案通过直流线圈通以直流电便可产生磁化场，而使直流轴向磁化装置与被测管道的管壁形成闭环磁场回路，且通过调整直流电的大小，可使被测管道的各破损缺陷处的漏磁场信号达到最佳磁化强度，确保了管道漏磁内检测装置对于被测管道的破损缺陷检测的精准性。

附图说明

图1为现有技术管道轴向永磁铁励磁单元的侧面剖视图；

图2为现有技术直流线圈励磁单元的示意图；

图3为本实用新型直流轴向磁化装置位于被测管道中的示意图；

图4为本实用新型直流轴向磁化装置产生磁化场（磁力线分布）检测被测管道破损缺陷的示意图。

附图中的符号说明：

现有技术中的符号标注：

1 管道轴向永磁铁励磁单元；2 轭铁；3 永磁铁；4 钢刷；5 管道；6 直流线圈励磁单元；7 电源接入端；8 线圈；

本实用新型中的符号标注：

10 直流轴向磁化装置；11 铁芯；12 轭铁；13 钢刷；14 直流线圈；15 磁力线；16破损缺陷；20 被测管道。

具体实施方式

有关本实用新型的详细说明及技术内容，配合图式说明如下，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。

如图3所示，为本实用新型的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置10的一实施例，该用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置10是置放于被测管道20内并包含：铁芯11、两个轭铁12、两个钢刷13及直流线圈14；两个轭铁12设置于铁芯11的两端；两个钢刷13设置于两个轭铁12的外层，且钢刷13的外周与被测管道20的内壁接触，此种接触是完全紧贴式接触，以确保磁力线的传递；直流线圈14缠绕于铁芯11上且位于两个轭铁12之间的中间位置，当直流线圈14被通以直流电时，能产生沿被测管道20轴向分布的磁化场（磁力线轴向分布），如图4所示，该磁化场（磁力线15轴向分布）经由铁芯11、两个轭铁12和两个钢刷13传导至被测管道20的管壁，使得被测管道20的管壁与直流轴向磁化装置10形成闭环磁场回路。其中，铁芯11是作为直流线圈14缠绕的骨架且传递磁力线15之用，同时也用于轭铁12的安装固定。轭铁12是用于直流轴向磁化装置10结构中的钢刷13和铁芯11之间的过渡保护装置，同时也用于对磁力线15的导向作用。钢刷13用于将磁力线15传导至被测管道20的管壁中。

本实施例中，直流线圈14为铜丝，且铜丝的线径为0.8-1.5mm，铜丝缠绕于铁芯11上的匝数为500-1500匝，通过配合通入直流电的大小，而对铜丝的线径以及缠绕的匝数进行调整，可使直流轴向磁化装置10灵活产生不同强度的磁化场（磁力线强度）。

本实施例中，铁芯11为圆柱形密封仓体，圆柱形状可使直流线圈14规则且均匀地缠绕于铁芯11上，从而使通以直流电的直流线圈14所产生的磁力线均匀传导至两端的轭铁12处，以使直流轴向磁化装置10所产生的磁化场在被测管道20内均匀分布；此外，该密封仓体为中空状，其可减轻直流轴向磁化装置10的重量，降低位于下部的钢刷13所承受的重量，以减小其形变度，更加确保直流轴向磁化装置10所产生的磁化场在被测管道20内均匀分布。另外，铁芯11的直径为被测管道20的直径的55%，以此使直流轴向磁化装置10位于被测管道20内部正中心，在确保直流轴向磁化装置10具有一定通过管道变形能力的前提下，并进一步确保磁化场在被测管道20内的均匀分布。

本实施例中，轭铁12为环状管体并被套设固定于铁芯11的端部，该套设固定方式可为可拆卸式，以便根据被测管道的管径灵活调整轭铁，如螺接、粘接等，但也可为不可拆卸式，以便确保磁力线的均匀分布，如焊接、过盈配合等，本实施例对此不进行限定，并且轭铁12的轴向外侧面与铁芯11的端部外侧面齐平。轭铁12的作用是将直流线圈14所产生的磁力线从铁芯11引导并均匀传导至钢刷13上，而轭铁12的轴向外侧面与铁芯11的端部外侧面齐平的结构可使磁力线的导通路径更加顺畅，确保磁化场在被测管道20内的均匀分布。另外，轭铁12的外径为被测管道20的直径的70%，以此可保护直流线圈14免受形变的钢刷13的挤压损坏，同时还可均匀且迅速地将直流线圈14所产生的磁力线传导至钢刷13上。

本实施例中，钢刷13是由镀铜的数根钢丝制作而成，数根钢丝的一端固定于轭铁12的径向外周面且钢丝与轭铁12的径向外周面的切线方向垂直，而通过镀铜处理的钢丝可使磁力线更加迅速地被传导至被测管道20的管壁。由于钢丝具有一定的强度和韧度，可确保直流轴向磁化装置10被稳定地支撑于被测管道20中，并可使直流轴向磁化装置10顺利通过被测管道20的弯头和管道内具有一定凹陷变形量的管道段。钢刷13轴向的宽度与轭铁12轴向的宽度相等，实际当中，钢刷13的钢丝是一簇一簇的固定于轭铁12外周面一整圈，以此可使轭铁12传导的磁力线均匀且顺畅地导入钢刷13并最终传递至被测管道20的管壁上。此外，钢丝远离轭铁12的端部至铁芯11轴线的长度为被测管道20的内径的102%-103%，通过朝向被测管道20的内壁的钢丝端部的微小形变，可确保钢刷13与被测管道20内壁的紧密接触。

本实用新型还提供了一种包括上述用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置的管道漏磁内检测装置，其通过线圈电流大小自行调节控制磁化强度，针对管道不同缺陷类型选择最佳磁化强度，可以迅速且精确检测出被测管道中的破损缺陷检。

如图4所示，本实用新型的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置及内检测装置可通过直流线圈通以直流电而产生磁化场（磁力线15分布），并使直流轴向磁化装置与被测管道20的管壁形成闭环磁场回路，且通过调整直流电的大小，可使被测管道20的管壁的各破损缺陷16处的漏磁场信号达到最佳磁化强度，以确保管道漏磁内检测装置对被测管道20的各种破损缺陷16检测的精准性。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的专利范围，其他运用本实用新型的专利构思所做的等效变化，均应属于本实用新型的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，包含：

铁芯；

两个轭铁，设置于所述铁芯的两端；

两个钢刷，设置于所述两个轭铁的外层，且所述钢刷的外周与被测管道的内壁接触；

直流线圈，缠绕于所述铁芯上且位于所述两个轭铁之间的中间位置，当所述直流线圈被通以直流电时，产生沿所述被测管道轴向分布的磁化场，所述磁化场经由所述铁芯、所述两个轭铁和两个钢刷传导至所述被测管道的管壁，使得所述被测管道的管壁与所述直流轴向磁化装置形成闭环磁场回路。

2.根据权利要求1所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述直流线圈为铜丝，且所述铜丝的线径为0.8-1.5mm，所述铜丝缠绕的匝数为500-1500匝。

3.根据权利要求1所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述铁芯为圆柱形密封仓体。

4.根据权利要求3所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述铁芯的直径为所述被测管道的直径的55%。

5.根据权利要求4所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述轭铁为环状管体并被套设固定于所述铁芯的端部，且所述轭铁的轴向外侧面与所述铁芯的端部外侧面齐平。

6.根据权利要求5所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述轭铁的外径为所述被测管道的直径的70%。

7.根据权利要求5所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述钢刷是由镀铜的数根钢丝制作而成，所述数根钢丝的一端固定于所述轭铁的径向外周面且所述钢丝与所述轭铁的径向外周面的切线方向垂直。

8.根据权利要求7所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述钢刷轴向的宽度与所述轭铁轴向的宽度相等。

9.根据权利要求7所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置，其特征在于，所述钢丝远离所述轭铁的端部至所述铁芯轴线的长度为所述被测管道的内径的102%-103%。

10.一种管道漏磁内检测装置，其特征在于，包括：如权利要求1至9中任意一项所述的用于管道漏磁内检测的直流轴向磁化装置。