一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分偏心的在線無損檢測方法
【專利摘要】一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分偏心的在線無損檢測方法，采用十字形柔性探頭作為檢測探頭，提取暫態(tài)磁場信號面積作為脈沖渦流信號特征量；首先對雙層金屬套管標準件的內(nèi)套管不同徑向偏心情況進行檢測，得出脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線；然后對實際待測雙層金屬套管彎曲部分進行陣列化周向檢測，得出多個測量點對應的脈沖渦流信號特征量，通過信號特征系數(shù)變換修正實測內(nèi)套管偏心信號特征量，將修正后的內(nèi)套管偏心信號特征量最大值與標定曲線進行比對，得出待測雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管實際偏心距離；本發(fā)明能夠?qū)ζ倪M行定量無損檢測，具有靈敏度高，操作簡單，數(shù)據(jù)量小，易于實現(xiàn)等特點，可廣泛用于不同類型雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心檢測。
【專利說明】—種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分偏心的在線無損檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙層金屬套管結(jié)構(gòu)偏心檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及雙層金屬套管結(jié)構(gòu)內(nèi)套管徑向偏心的在線無損檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙層金屬套管結(jié)構(gòu)在工程實際中應用廣泛，如國際熱核實驗反應堆內(nèi)部線圈為典型雙層金屬套管結(jié)構(gòu)，套管尤其是其彎管部分在實際加工中內(nèi)套管軸心與外套管軸心容易發(fā)生徑向錯位，導致偏心情況的發(fā)生，如內(nèi)套管偏心距離過大，會導致整體套管壽命、機械性能等的下降，造成嚴重的安全隱患，因此對雙層金屬套管進行偏心檢測是十分必要的。
[0003]然而，目前存在的無損檢測方法，主要針對裂紋、局部減薄等類型的缺陷，未發(fā)現(xiàn)成熟的用于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心在線檢測的具體可行的方法。鑒于此，本發(fā)明提出了利用陣列化柔性探頭的脈沖渦流檢測方法對雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離進行定量評價的新方法，所采用十字形柔性探頭能夠很好的貼合在套管結(jié)構(gòu)彎曲部分，可以實現(xiàn)快速精準的在線無損檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心的在線無損檢測方法，能夠?qū)﹄p層金屬套管內(nèi)套管偏心距離進行定量檢測，具有操作簡單，數(shù)據(jù)量小，精度高的優(yōu)點，可廣泛用于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的在線測定。
[0005]為達到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心的在線無損檢測方法，包括如下步驟:
[0007]步驟I 脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線”的建立，具體步驟如下:
[0008]I)搭建脈沖渦流檢測系統(tǒng)，所搭建的脈沖渦流檢測系統(tǒng)包括由激勵線圈4以及放置于激勵線圈4中心的固態(tài)磁場傳感器5組成的探頭，與所述激勵線圈4依次連接的功率放大器6和信號發(fā)生器7 ;與所述固態(tài)磁場傳感器5依次連接的調(diào)制電路8、濾波器9和計算機10 ；
[0009]2)將步驟I)搭建的脈沖渦流檢測系統(tǒng)的探頭緊密貼附于雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件進行標定實驗；實驗時沿徑向方向移動雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件的內(nèi)套管2，使內(nèi)套管2相對于其外套管I存在不同的徑向偏心距離Ln，采用激勵線圈4和固態(tài)磁場傳感器5激發(fā)暫態(tài)磁場和采集暫態(tài)磁場信號，利用LabVIEW程序提取暫態(tài)磁場信號面積即
s = 作為信號特征量，提取內(nèi)套管不同偏心情況下的暫態(tài)磁場信號面積Sn;
t
[0010]3)用步驟2)所得的不同內(nèi)套管偏心情況下對應的暫態(tài)磁場信號面積Sn值減去不偏心情況的暫態(tài)磁場信號面積Stl，得到內(nèi)套管偏心信號特征量ASn ；
[0011]4)通過步驟3)得到的內(nèi)套管各偏心距離對應的偏心信號特征量ASn，建立脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線，通過曲線擬合，獲取所得標定曲線所對應的函數(shù)Ln=f(ASn)，式中Ln指徑向偏心距離；
[0012]步驟2:實際待測雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的定量檢測，具體步驟如下:
[0013]I)對于實際待測的雙層金屬套管，先將該雙層金屬套管需檢測的彎曲部分截面域沿圓周方向均分成N段，得到待測雙層金屬套管結(jié)構(gòu)橫截面上的N個平分圓周的點，將其作為測量點，將N個探頭緊密貼合在測量點上，所述N > 2 ；
[0014]2)采用步驟I脈沖渦流檢測系統(tǒng)對步驟I)中的N個測量點進行檢測，得到N個測
量點的暫態(tài)磁場信號面積Ak，求取其平均值2 =.—N，
[0015]3)對步驟2)得到的Z進行變換，使變換后的等于步驟I所述雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件不偏心情況的暫態(tài)磁場信號面積S0,同時可得到轉(zhuǎn)換系數(shù)s' =
[0016]4)將在N個測量點上所測量到的暫態(tài)磁場信號面積Ak分別乘以S'，得到修正后的暫態(tài)磁場信號面積Ak'，采用修正后的暫態(tài)磁場信號面積Ak'減去Stl，得到在N個測量點上的實際內(nèi)套管偏心信號特征量AAk;
[0017]5)選擇步驟4)的N個測量點上內(nèi)套管偏心信號特征量絕對值最大的測量點i所在的方位作為偏心方向，i點作為內(nèi)套管偏心測量點；
[0018]6)將在步驟5)中獲取的i點上實際套管偏心信號特征量AAi與在步驟I建立的脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線進行比對，采用標定曲線所對應的函數(shù)Ln=f (ASn)，逆向求取i測量點的內(nèi)套管偏心信號特征量AAi所對應的偏心距離Li,從而獲得實際雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分的內(nèi)套管偏心距離，完成對實際雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的定量無損檢測。
[0019]所述探頭為十字形柔性探頭，即激勵線圈4為十字形柔性激勵線圈。
[0020]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下:
[0021]I)本發(fā)明方法能夠?qū)﹄p層金屬套管彎曲部分內(nèi)套管偏心距離進行在線無損定量檢測，且本方法具有操作簡單，數(shù)據(jù)量小，精度高的優(yōu)點，能廣泛用于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離在線測定。
[0022]2)本發(fā)明所采用的信號特征為暫態(tài)磁場信號面積值，有利于減少環(huán)境噪聲，保證了測量結(jié)果的精確性。
[0023]3)本發(fā)明所采用的探頭為十字形柔性探頭，克服了普通線圈無法貼合在彎管部分的缺點，可有效緊密貼附于待測雙層金屬套管彎曲部分外表面，保證了對雙層金屬套管彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的高效定量檢測。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的檢測系統(tǒng)框圖。[0025]圖2為探頭示意圖。
[0026]圖3為實際測量方法流程。
[0027]圖4為脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線。
[0028]圖5為實測內(nèi)套管偏心信號特征量與脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線比對示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明搭建的脈沖渦流檢測系統(tǒng)，包括由激勵線圈4以及放置于激勵線圈4中心的固態(tài)磁場傳感器5組成的探頭，與所述激勵線圈4依次連接的功率放大器6和信號發(fā)生器7 ;與所述固態(tài)磁場傳感器5依次連接的調(diào)制電路8、濾波器9和計算機10。本實施例的激勵線圈4為十字形柔性激勵線圈。
[0031]本發(fā)明方法的檢測原理為:在十字形柔性激勵線圈內(nèi)通以由信號發(fā)生器7和功率放大器6輸出的脈沖方波電流進行激勵，激發(fā)暫態(tài)磁場。當十字形柔性激勵線圈緊密貼附于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)(包括外套管1、內(nèi)套管2以及外套管I和內(nèi)套管2間的中間層)的外套管I表面時，根據(jù)電磁感應原理，在雙層金屬套管結(jié)構(gòu)內(nèi)部將感生出暫態(tài)渦電流，暫態(tài)渦電流會產(chǎn)生與十字形柔性激勵線圈激發(fā)磁場方向相反的次生磁場，隨著雙層金屬套管內(nèi)套管偏心距離的不同，次生 磁場大小會發(fā)生變化，進而導致總磁場(十字形柔性激勵線圈激發(fā)磁場和次生磁場的疊加場)大小會發(fā)生變化。利用固態(tài)磁場傳感器5拾取不同偏心情況下總磁場信號，采用調(diào)制電路8和濾波器9對總磁場信號進行前置信號處理，處理后的信號輸入計算機10進行信號特征提取，進而得到脈沖渦流信號特征量對雙層金屬套管結(jié)構(gòu)內(nèi)套管偏心的響應，通過標定處理，可得到待測雙層金屬套管內(nèi)套管偏心距離。
[0032]實施例:本實施例雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1所示:
[0033]表1雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件結(jié)構(gòu)參數(shù)
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心的在線無損檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I脈沖渦流信號特征量-內(nèi)套管偏心距離標定曲線”的建立，具體步驟如下: 1)搭建脈沖渦流檢測系統(tǒng)，所搭建的脈沖渦流檢測系統(tǒng)包括由激勵線圈(4)以及放置于激勵線圈(4)中心的固態(tài)磁場傳感器(5)組成的探頭，與所述激勵線圈(4)依次連接的功率放大器(6)和信號發(fā)生器(7);與所述固態(tài)磁場傳感器(5)依次連接的調(diào)制電路(8)、濾波器(9)和計算機(10); 2)將步驟I)搭建的脈沖渦流檢測系統(tǒng)的探頭緊密貼附于雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件進行標定實驗；實驗時沿徑向方向移動雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標準件的內(nèi)套管(2)，使內(nèi)套管(2)相對于其外套管(I)存在不同的徑向偏心距離Ln，采用激勵線圈(4)和固態(tài)磁場傳感器(5)激發(fā)暫態(tài)磁場和采集暫態(tài)磁場信號，利用LabVIEW程序提取暫態(tài)磁場信號面積
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線無損檢測方法，其特征在于:所述探頭為十字形柔性探頭，即激勵線圈(4)為十字形柔`性激勵線圈。
【文檔編號】G01B7/14GK103591885SQ201310507258
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】李勇, 劉相彪, 陳振茂, 趙宏達 申請人:西安交通大學