一種新型漏磁斜向探靴的製作方法
2023-07-26 10:53:41
專利名稱：一種新型漏磁斜向探靴的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及鐵磁性無縫鋼管表面缺陷的無損檢測技術背景技術漏磁探傷是一項新型的無損檢測技術。除用於部份鐵磁性材料檢測外，主要用於鐵磁性無縫鋼管內外表面缺陷的無損檢測。漏磁探傷的檢測方法國家標準GB/T12606-1999已作了較為詳細的敘述。下面對其作逐一說明從美國引進的漏磁探傷機組可以檢測鐵磁性鋼管表面的縱橫向缺陷。縱橫向機頭磁化方式有所區別，但其基本原理相同。這裡以縱向機頭為主作一介紹。圖1、圖2為縱向漏磁探傷機組檢測鋼管表面縱向缺陷的檢測機理模式。而作為漏磁探傷檢測傳感器的兩隻探靴安裝在兩磁極之間，當鐵磁性鋼管被兩磁極周向磁化時，鋼管表面的縱向缺陷正好與其周向磁化場垂直，於是缺陷處斷面因阻隔磁通路而使部份磁場洩漏於鋼管表面，形成漏磁場。隨機頭旋轉的兩個配置0°(圖3)排列線圈的探靴正好切割其漏磁場，因電磁感應原理而發生磁電轉換，探靴線圈中感應生成缺陷的電信號，從而經儀器提取出缺陷存在的信息。
漏磁縱向機頭檢測缺陷應具備兩大要素其一，根據磁化機理，機頭外加磁場必須同缺陷走向所在平面垂直，才能在保證3∶1的信噪比的狀況下，以獲取缺陷處最大的漏磁場；其二，探靴對缺陷表面應保持最大掃查區間，以獲得最大漏磁通。如圖1所示，縱向缺陷滿足縱向機頭的上述條件，故漏磁縱向機頭能檢測出縱向缺陷。
根據磁化機理，0°(縱向)缺陷在縱向機頭內的漏磁場最強，隨著缺陷從0°-90°走向的改變，漏磁場會逐漸減弱，而90°(橫向)缺陷在橫向機頭內漏磁場最強，隨著從90°-0°走向的改變，漏磁場逐漸減弱。在縱橫向機頭相交的45°區域正好是縱橫向機頭信號弱區。美國人叫做「盲角」區域，認為斜向缺陷正好處在盲角區域，無法檢出。
實用新型的內容本實用新型的目的是提供一種能檢測出斜向缺陷的一種新型漏磁斜向探靴。
鋼管表面的缺陷與軋制工藝有緊密關係。自動聯軋機組使鋼錠縱向延伸軋制，因而鋼管表面主要產生的是縱向缺陷，而我公司現有的ACCU軋機，周軋機組主要使鋼坯斜向延伸軋制，因而鋼管表面主要產生的是斜向缺陷。為根本解決這一問題，經研究分析，要想用漏磁機組檢測出鋼管表面斜向45°走向的缺陷，也就是要把低於滿幅16％的微弱信號檢測出來，如果表面光滑無缺欠，提高弱信號難度還不大。但熱軋鋼管表面的粗糙不平度及小缺欠的幹擾，要在保證3∶1信噪比的情況下提高弱信號靈敏度就根本無法實現。檢測機頭結構又不可能改變磁場方向，唯一的設想就是利用斜向探靴，而且必須滿足下列三個條件1、要檢測出鋼管表面的斜軋缺陷，首先必須使探靴的掃查螺線與缺陷走向正相交(90°)，以提高對整體缺陷的掃查區間。(見圖4)2、探靴中有32個線圈，每兩個線圈差動式連接組成一個檢測通道，各通道之間相互覆蓋，嚴密組合成一個200mm長的檢測區間。只要根據缺陷走向(30°-45°)來設計出線圈的排列走向，即可保證線圈走向與缺陷走向一致(0°或小角度相交)，從而保證線圈在運行中最大面積地切割缺陷處的漏磁場。(見圖5、圖6)3、0°探靴對斜向傷的檢測信號弱，那麼斜向探靴對0°傷的檢測信號也弱。而一旦我們用弱小信號源對斜向探靴進行校正，亦即提高了斜向探靴的檢測靈敏度，然後再對斜向傷進行檢測，則相對增強了斜向傷信號，探傷機組即可檢測出斜向缺陷。
線圈的走向應與擬要檢測的缺陷走向相一致。為了保證30°-45°走向缺陷都能檢測出來，我們設想使用30°、40°兩種走向的線圈角度。
線圈帶基寬度僅有13mm。差動式聯接的兩線圈錯位排列方式很關鍵，在負45°走向時，採用右線圈朝下，左線圈朝上的錯位方式排列，即可設計出負30°、負40°走向的線圈。(見圖5、圖6)
線圈角度改變之後，一切原有數據都變了。為了保證檢測靈敏度，精心設計了線徑、線圈長度、寬度、線距、通道距離、覆蓋長度等，全部數據都經過精心計算，列於表1。該設計保證了線圈信噪比和檢測靈敏度，增大了帶基有效空間內線圈排列角度，致使30°、40°-1、40°-2三種新型斜向探靴設計成功。
漏磁新型斜向探靴線圈結構設計數據 表1
下面介紹探靴其它附件設計①為保證探靴在惡劣環境下的使用，必須使其鋁合金外殼具有較高的強度，選料採用航空硬鋁合金，以保證外殼的超高強度。
②線圈帶基美國線圈帶基採用一種塑釺材料，有一定強度但易碎，耐溫僅90°C。我們選用聚四氟乙稀軟質帶基韌性好，耐高溫210-290℃。(在線檢測熱軋鋼管溫度高，很多時間在100℃左右)。
③線圈製版美國採用普通銅箔光刻製版。為了提高焊接質量，降低線圈的噪聲，我們採用鍍銀銅箔電路板，光刻製版，從而保證了檢測線圈較高的檢測靈敏度。
④焊接高頻導線採用航空1mm直徑19芯高強鍍銀銅合金導線，並採用氬保護焊接技術，焊接質量高、強度高、塑性好、耐較高的衝擊力、不易斷裂。
⑤19芯電纜接頭，設計合理。經使用與美國設備機座聯接方便可靠。
新型斜向探靴研製成功之後。我們選用∮168×7.11樣管一支，加工0°、20°、30°、40°、45°的斜向人工傷及∮1.6、∮2.2、∮3.0mm三個鑽孔。(參見圖7)我們用測試樣管進行了0°(美國探靴)及我們設計的新型探靴的對比檢測試驗。其結果令人十分滿意。
從美國引進的漏磁機組根據檢測機理，縱向機頭只能檢測縱向缺陷，採用的探靴線圈也設計為0°(圖3、圖7)。採用刻有多種角度斜向缺陷的試驗樣管進行試驗，斜向缺陷角度為0°、30°、40°-1、40°-2，探靴多次對樣管的檢測數據說明，0°探靴檢測0°缺陷信號是穩定可靠的，但隨著缺陷角度的增加，信號急劇降低，到20°時(缺陷與磁場相交70°)已降低約50％(6dB)，不到滿幅的30％。直到45°夾角時，信號降至20以下(低於滿幅的16％)，其衰減幅度大於220％。可見0°探靴只能檢測縱向缺陷根本不具備對20°-45°走向的斜向缺陷的檢測能力。
1、新型斜向探靴檢測效果顯著，全部檢測出20°-45°範圍內的斜向缺陷，無一漏檢。特別是30°探靴同時還檢測出了0°缺陷且無漏報、誤報。這一結果終於成功地攻破了美國人認為的「盲角區」，實現了我們課題的奮鬥目標。
2、新型斜向探靴對φ1.6mm、φ2.2mm、φ3.0mm通孔檢測信號非常強烈。說明其對穿透性缺陷仍具有非常高的檢測能力。在大管探傷中，其穩定性、靈敏度均高於渦流探傷，完全可以代替水壓試驗。
圖1漏磁縱向機組檢測鋼管縱向缺陷示意圖；圖2漏磁縱向機頭檢測鋼管表面缺陷截面示圖；圖3美國進口縱向探靴中線圈0°排列模式圖；圖4漏磁縱向機組檢測鋼管表面斜向缺陷動態模式圖；圖5漏磁新型斜向探靴結構示圖；(1、線圈；2、硬鋁外殼；3、導線；4、接頭；5、耐磨螺釘。)圖6漏磁新型斜向探靴線圈設計圖；圖7課題試驗檢測樣管及校正樣管圖。
具體實施方式
1、按照圖6及表1數據將鍍銀銅箔電路板帶基光刻製作成新型探靴的線圈電路光刻版。
2、利用氬保護焊技術將高強多股導線(3)焊接在線圈電路版上。
3、將線圈(1)封裝於探靴(6)高強鋁合金外殼(2)中。
4、裝置好導線並焊接探靴19芯電纜接頭(4)。
圖5為新型探靴的整裝示圖，其中1、32個線圈，斜向組合成16個通道(參見圖6)；2、探靴鋁合金外殼；3、導線；4、電纜接頭；5、裝在探靴上的兩個耐磨螺釘。
權利要求1.一種新型漏磁斜向探靴，包括線圈(1)、外殼(2)、導線(3)、電纜接頭(4)，其特徵在於線圈帶基上每兩個線圈(1)錯位排列組成一個通道，所有的線圈斜向排列與帶基軸線的夾角為30°或40°。
2.根據權利要求1所述的探靴，其特徵在於線圈個數為32個，組成的通道數為16個，每個線圈的匝數為6匝。
3.根據權利要求2所述的探靴，其特徵在於所說的夾角為30°，單個線圈長度I1＝10.5mm，一通道內兩線圈重疊復蓋端頭距I2＝5.3mm，線圈單邊寬度a＝0.9mm，單個線圈寬度b＝3mm，通道內兩線圈間距c＝0.1mm，兩接點橫軸向投影復蓋長度x＝3.5mm，兩通道之間的間距z＝0.1mm，單個線圈在縱軸上投影y＝6.75mm，全部線圈橫軸向投影長度L＝202mm。
4.根據權利要求2所述的探靴，其特徵在於所說夾角為40°，單個線圈長度I1＝11.5mm，一通道內兩線圈重疊復蓋端頭距I2＝6.3mm，線圈單邊寬度a＝0.9mm，單個線圈寬度b＝3.3mm，通道內兩線圈間距C＝0.1mm，兩接點橫軸向投影復蓋長度x＝3.48mm，單個線圈在縱軸上投影y＝9.4mm，兩通道之間的間距z＝1mm，全部線圈橫軸向投影長度L＝196mm。
5.根據權利要求2所述的探靴，其特徵在於所說夾角為40°，單個線圈長度I1＝12.5mm，一通道內兩線圈重疊復蓋端頭距I2＝8.1mm，線圈單邊寬度a＝1mm，單個線圈寬度b＝3.7mm，通道內兩線圈間距C＝0.1mm，兩接點橫軸向投影復蓋長度x＝4.68mm，單個線圈在縱軸上投影y＝9.36mm，兩通道之間的間距z＝0.1mm，全部線圈橫軸向投影長度L＝194mm。
專利摘要本實用新型為漏磁斜向探靴，包括線圈(1)、外殼(2)、導線(3)、電纜接頭(4)，線圈帶基上每兩個線圈(1)錯位排列組成一個通道，所有的線圈斜向排列與帶基軸線的夾角為30°或40°。
文檔編號G01N27/72GK2762129SQ0323283
公開日2006年3月1日 申請日期2003年1月14日 優先權日2003年1月14日
發明者鄧其林 申請人:攀鋼集團成都鋼鐵有限責任公司