基于磁導(dǎo)體環(huán)形結(jié)構(gòu)的小徑管周向裂紋脈沖渦流檢測(cè)研究.pdf

1、小直徑金屬管在電力、航空航天、石油能源等行業(yè)應(yīng)用廣泛。管道的周向裂紋缺陷是一種易導(dǎo)致斷裂的缺陷。常規(guī)的渦流檢測(cè)其渦流走向平行于周向裂紋，因而對(duì)周向裂紋容易漏檢，其他無(wú)損檢測(cè)方法由于管徑小管壁薄也不易檢測(cè)，而陣列渦流、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)掃描技術(shù)等先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)由于成本高、機(jī)械裝置復(fù)雜等缺點(diǎn)，在實(shí)際檢測(cè)中難以大范圍推廣應(yīng)用。本論文旨在探索一種低成本的對(duì)于周向裂紋的檢測(cè)技術(shù)。
　　本課題根據(jù)磁場(chǎng)與電場(chǎng)的正交對(duì)稱性設(shè)計(jì)了磁導(dǎo)體環(huán)形結(jié)構(gòu)傳感器，形

2、成垂直于周向裂紋的電場(chǎng)，利用近年發(fā)展的脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)，對(duì)小徑管周向裂紋缺陷檢測(cè)進(jìn)行了研究。首先建立了檢測(cè)平臺(tái)，然后以實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合ANSYS有限元仿真的方式，從探頭結(jié)構(gòu)、激勵(lì)電壓以及激勵(lì)頻率等方面對(duì)小徑管周向裂紋脈沖渦流檢測(cè)方法及機(jī)理進(jìn)行了深入研究。
　　項(xiàng)目制作了單層單片式雙激勵(lì)、單層雙片式雙激勵(lì)以及單層分散式雙激勵(lì)三種探頭，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)探頭結(jié)構(gòu)對(duì)檢測(cè)效果的影響進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了仿真分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明單片式探頭對(duì)小徑管周向裂紋的

3、檢測(cè)效果最好，檢測(cè)信號(hào)的信噪比最好，對(duì)0.5mm深以下小尺寸裂紋的檢測(cè)能力最強(qiáng)；雙片式探頭對(duì)0.7mm深以上大尺寸裂紋具有較好的檢測(cè)效果，對(duì)小尺寸裂紋的檢測(cè)易受到背景噪聲的干擾；分散式探頭檢測(cè)效果最差。仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相一致。
　　研究了不同幅值的激勵(lì)電壓對(duì)檢測(cè)的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)置了激勵(lì)電壓為1V、2V、3V和5V，分別對(duì)小徑管試件上三組裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)。提取管道法向方向磁場(chǎng)數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著激勵(lì)電壓的增大，在檢測(cè)較深裂紋時(shí)效果逐漸

4、增強(qiáng)；但在檢測(cè)淺裂紋時(shí)，3V、5V激勵(lì)的檢測(cè)效果差異不明顯。就信號(hào)的信噪比而言，激勵(lì)電壓越大，信噪比越高。隨后進(jìn)行了仿真研究，通過(guò)仿真結(jié)果的接收電壓歸一化曲線可以看出，不同激勵(lì)電壓下接收信號(hào)歸一化值在小裂紋缺陷處區(qū)分并不明顯，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。
　　激勵(lì)頻率主要影響了脈沖渦流檢測(cè)的滲透深度。在50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz激勵(lì)頻率下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及仿真分析發(fā)現(xiàn)，增大激勵(lì)頻率后雖然管道法向方向磁場(chǎng)信號(hào)的