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)的渦流檢測其渦流走向平行于周向裂紋，因而對周向裂紋容易漏檢，其他無損檢測方法由于管徑小管壁薄也不易檢測，而陣列渦流、旋轉(zhuǎn)磁場掃描技術(shù)等先進(jìn)的無損檢測技術(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于周向裂紋的檢測技術(shù)。
　　本課題根據(jù)磁場與電場的正交對稱性設(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，利用近年發(fā)展的脈沖渦流檢測技術(shù)，對小徑管周向裂紋缺陷檢測進(jìn)行了研究。首先建立了檢測平臺，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)、激勵電壓以及激勵頻率等方面對小徑管周向裂紋脈沖渦流檢測方法及機(jī)理進(jìn)行了深入研究。
　　項(xiàng)目制作了單層單片式雙激勵、單層雙片式雙激勵以及單層分散式雙激勵三種探頭，通過實(shí)驗(yàn)對探頭結(jié)構(gòu)對檢測效果的影響進(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小徑管周向裂紋的

3、檢測效果最好，檢測信號的信噪比最好，對0.5mm深以下小尺寸裂紋的檢測能力最強(qiáng)；雙片式探頭對0.7mm深以上大尺寸裂紋具有較好的檢測效果，對小尺寸裂紋的檢測易受到背景噪聲的干擾；分散式探頭檢測效果最差。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電壓對檢測的影響。實(shí)驗(yàn)設(shè)置了激勵電壓為1V、2V、3V和5V，分別對小徑管試件上三組裂紋缺陷進(jìn)行檢測。提取管道法向方向磁場數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：隨著激勵電壓的增大，在檢測較深裂紋時(shí)效果逐漸

4、增強(qiáng)；但在檢測淺裂紋時(shí)，3V、5V激勵的檢測效果差異不明顯。就信號的信噪比而言，激勵電壓越大，信噪比越高。隨后進(jìn)行了仿真研究，通過仿真結(jié)果的接收電壓歸一化曲線可以看出，不同激勵電壓下接收信號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。
　　激勵頻率主要影響了脈沖渦流檢測的滲透深度。在50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz激勵頻率下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)及仿真分析發(fā)現(xiàn)，增大激勵頻率后雖然管道法向方向磁場信號的