一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法及裝置的製作方法
2023-07-19 09:44:56 1
專利名稱：一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無損檢測方法及裝置，尤其是涉及一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法及裝置。
背景技術：
渦流檢測是一種使用很廣泛的無損檢測技術，它具有檢測速度快、對表面缺陷反應靈敏等優異性能。一直以來，渦流法主要用於檢測金屬材料表面裂紋並確定其長度，而裂紋的深度和形狀，則一般採用超聲法進行預測。但是由於超聲法在檢測表面淺裂紋及奧氏體不鏽鋼材料方面存在不足。目前，渦流檢測法已在蒸汽發生器管道、核電站熱交換管道等許多關鍵設備的在役檢測中發揮著重要的作用。大型金屬壓力容器，如管道、石油、化工儲運罐、高速公路鋼結構橋梁等這些裝備往往由多段或多個部件焊接而成，在使用過程中，焊接部位往往容易出現裂紋、滲漏等損傷，所以在對這些結構件的質量檢測中，需要對焊接區域加以重點檢測。這就需要知道焊縫的位置及方向。為了防護，構件表面一般有防腐塗層覆蓋，而塗層的存在往往影響準確判斷，所以如何在塗層存在的情況下，準確判斷焊縫的位置及方向就是需要解決的問題。本發明所採用的渦流檢測探頭具有對塗層厚度變化不敏感的優點。該方法同樣適用另外一些情況，如牆壁內部電源導線的存在及方向的判斷。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種檢測焊縫不用除去金屬表面的防腐塗層、檢測信號不受表面塗層厚度與表面粗糙度的影響、能實現在線檢測的金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法及裝置。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法，其特徵在於，該方法包括以下幾個步驟11)製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭；12)將製作好的探頭放置在被測試材料上方，對檢測區域進行掃描；13)根據檢測線圈採集的檢測信號分析、判斷塗層下方焊縫是否存在；14)根據探頭獲得的信號強度與探頭接近焊縫中心程度成近似線性關係的特性， 檢測金屬表面塗層下方焊縫的位置，根據檢測信號的相位，判斷焊縫的方向。所述的步驟11)製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭的步驟為21)將兩組矩形線圈相互垂直纏繞；22)再將一個圓環線圈放置在兩個相互垂直矩形線圈的內部，並與被檢測工件表面平行；23)製作四個圓環線圈作為信號檢測線圈，並將其對稱排列，與被檢測平面平行。所述的步驟1 根據檢測線圈採集的檢測信號分析、判斷塗層下方焊縫是否存在包括以下步驟
31)探頭掃描過程中，檢測線圈沒有信號，需要將探頭的掃描方向改變一個小於 90度的角度繼續掃描；32)根據探頭檢測信號的情況進行判定；33)如果多次改變掃描方向始終沒有信號，則可判定下方沒有焊縫。步驟14)中檢測金屬表面塗層下方焊縫的位置及判斷焊縫的方向包括以下幾種判定標準41)如果探頭檢測線圈上採集獲得的信號幅度為最大值並在探頭掃描過程中能夠保持，說明目前探頭沿焊縫方向並在焊縫邊緣掃描；42)如果探頭檢測線圈信號不斷變化，說明探頭沿與焊縫成小於90°的一定角度方向掃描，此時逐漸調整掃描角度使探頭滿足判定標準41)，則探頭掃描方向就是焊縫方向，探頭獲得最大信號的兩個位置就是焊縫的兩個邊緣；43)如果探頭掃描過程中，檢測線圈沒有信號，可能為以下的情況之一 (a)探頭在焊縫中央沿焊縫方向掃描；(b)探頭在與焊縫垂直方向掃描；此時需要將探頭的掃描方向改變一個小於90度的角度繼續掃描，並根據探頭檢測信號的情況進行判定，如果探頭檢測線圈信號不斷變化，則滿足判定標準42)。一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測裝置，其特徵在於，該裝置包括渦流檢測探頭，所述的渦流檢測探頭包括激勵線圈、信號檢測線圈，所述的激勵線圈位於信號檢測線圈的上方。所述的激勵線圈包括第一矩形線圈、第二矩形線圈、第一圓形扁平線圈，所述的第一矩形線圈和第二矩形線圈相互垂直纏繞，所述的第一圓形扁平線圈與被檢測工件表面平行。所述的檢測線圈包括第二圓形扁平線圈、第三圓形扁平線圈、第四圓形扁平線圈、 第五圓形扁平線圈，所述的四個圓形扁平線圈對稱排列，與被檢測平面平行。與現有技術相比，本發明檢測焊縫時，不用除去金屬表面的防腐塗層，並且檢測信號不受表面塗層厚度與表面粗糙度的影響，能夠實現現場實時在線檢測，完成傳統渦流檢測所不能完成的金屬表面塗層下方焊縫的檢測，且信號判斷方法簡單，拓展了傳統渦流檢測的應用範圍。
圖1為本發明的渦流檢測探頭的結構示意圖；圖2為本發明探頭掃描方向與焊縫平行時導體及焊縫內的渦電流分布情況；圖3為本發明探頭掃描方向與焊縫垂直時導體及焊縫內的渦電流分布情況。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖1-3所示，本發明為一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法，該方法包括以下幾個步驟11)製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭；
5
12)將製作好的探頭放置在被測試材料上方，對檢測區域進行掃描；13)根據檢測線圈採集的檢測信號分析、判斷塗層下方焊縫是否存在；14)根據探頭獲得的信號強度與探頭接近焊縫中心程度成近似線性關係的特性， 檢測金屬表面塗層下方焊縫的位置，根據檢測信號的相位，判斷焊縫的方向。步驟11)製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭的步驟為21)將兩組矩形線圈相互垂直纏繞；22)再將一個圓環線圈放置在兩個相互垂直矩形線圈的內部，並與被檢測工件表面平行；23)製作四個圓環線圈作為信號檢測線圈，並將其對稱排列，與被檢測平面平行。步驟1 根據檢測線圈採集的檢測信號分析、判斷塗層下方焊縫是否存在包括以下步驟31)探頭掃描過程中，檢測線圈沒有信號，需要將探頭的掃描方向改變一個小於 90度的角度繼續掃描；32)根據探頭檢測信號的情況進行判定；33)如果多次改變掃描方向始終沒有信號，則可判定下方沒有焊縫。步驟14)中檢測金屬表面塗層下方焊縫的位置及判斷焊縫的方向包括以下幾種判定標準41)如果探頭檢測線圈上採集獲得的信號幅度為最大值並在探頭掃描過程中能夠保持，說明目前探頭沿焊縫方向並在焊縫邊緣掃描；42)如果探頭檢測線圈信號不斷變化，說明探頭沿與焊縫成小於90°的一定角度方向掃描，此時逐漸調整掃描角度使探頭滿足判定標準41)，則探頭掃描方向就是焊縫方向，探頭獲得最大信號的兩個位置就是焊縫的兩個邊緣；43)如果探頭掃描過程中，檢測線圈沒有信號，可能為以下的情況之一 (a)探頭在焊縫中央沿焊縫方向掃描；(b)探頭在與焊縫垂直方向掃描；此時需要將探頭的掃描方向改變一個小於90度的角度繼續掃描，並根據探頭檢測信號的情況進行判定，如果探頭檢測線圈信號不斷變化，則滿足判定標準42)。一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測裝置，該裝置包括渦流檢測探頭、被檢測工件，渦流檢測探頭包括激勵線圈、信號檢測線圈，激勵線圈位於信號檢測線圈的上方。激勵線圈包括第一矩形線圈11、第二矩形線圈12、第一圓形扁平線圈13，第一矩形線圈 11和第二矩形線圈12相互垂直纏繞，第一圓形扁平線圈13與被檢測工件表面平行。檢測線圈包括第二圓形扁平線圈21、第三圓形扁平線圈22、第四圓形扁平線圈23、第五圓形扁平線圈24，四個圓形扁平線圈對稱排列，與被檢測平面平行。該渦流探頭由激勵線圈和檢測線圈(或稱信號採集線圈)兩部分組成，其中激勵線圈由兩組相互垂直纏繞的矩形線圈和一組與被檢測構件表面平行的圓形扁平線圈組成， 該圓形扁平線圈位於下方接近檢測平面的位置；採用這種激勵線圈結構的目的是可以在線圈下方被檢測材料中激勵產生各方向磁通，相應可以在材料中各方向感應出渦電流，因此可以檢測出材料中與基體材料電磁特性不同的各方向焊縫。圖2-3中上方坐標軸中，橫坐標6表示探頭所在的不同位置，縱坐標5表示探頭檢測線圈在不同位置獲得的採集信號的幅度。圖2-3中下方所示渦電流4是用箭頭表示的，CN 102338773 A
說明書
4/4頁
箭頭的方向及粗細表示探頭掃描時在材料中產生的渦電流4方向和大小。圖2-3中部三個圓圈3表示探頭檢測線圈所在的不同位置，圓圈兩邊箭頭的方向及長短表示在探頭在此位置時檢測線圈兩邊採集信號方向及大小。圖2-3中還包括的焊接區2，被檢測工件1。如圖2所示，該結構的渦流探頭在被測工件1上方沿一定方向掃描，首先將探頭放置在被測試工件1上方，如果探頭沿平行於焊縫的方向掃描，因為基體材料與焊接區2的電磁特徵不同，焊接區2內平行於焊縫的渦電流4分量與基體材料中渦電流4分量也不同，這樣平行焊縫方向渦電流4分量的不同就會在檢測線圈3上產生變化的信號，當探頭位於焊接區2中心，檢測線圈3上產生的電動勢相互抵消，這樣探頭上就沒有信號生成，當探頭位置偏離焊接區2中心時，檢測線圈3上兩邊產生的電動勢大小不同，有檢測信號生成，這樣探頭通過採集平行於焊接區2中心的渦電流4分量在檢測線圈3上產生的感應電動勢的大小來生成檢測信號，用以指示探頭相對於焊接區2中心的位置；如圖3所示，如果探頭沿垂直於焊接區2掃描時，雖然感應渦電流4分量不同，在檢測線圈3上產生的感應電動勢也在變化，但由於在檢測線圈3上垂直於焊接區2的兩段相對線圈上電動勢相互抵消，這樣不管探頭位置如何，檢測線圈3上沒有信號生成。檢測線圈3僅檢測與焊接區2平行的渦電流4分量並生成信號，而不受與焊接區2 垂直的渦電流4分量的影響，在渦電流4方向平行於焊接區2時在檢測線圈3上生成信號幅度最大，而在渦電流4垂直於焊接區2時在檢測線圈3上生成信號為零，這樣就可以判斷探頭相對於焊縫的位置。
權利要求
1.一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法，其特徵在於，該方法包括以下幾個步驟11)製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭；12)將製作好的探頭放置在被測試材料上方，對檢測區域進行掃描；13)根據檢測線圈採集的檢測信號分析、判斷塗層下方焊縫是否存在；14)根據探頭獲得的信號強度與探頭接近焊縫中心程度成近似線性關係的特性，檢測金屬表面塗層下方焊縫的位置，根據檢測信號的相位，判斷焊縫的方向。
2.根據權利要求1所述的一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法，其特徵在於，所述的步驟11)製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭的步驟為21)將兩組矩形線圈相互垂直纏繞；22)再將一個圓環線圈放置在兩個相互垂直矩形線圈的內部，並與被檢測工件表面平行；23)製作四個圓環線圈作為信號檢測線圈，並將其對稱排列，與被檢測平面平行。
3.根據權利要求1所述的一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法，其特徵在於，所述的步驟13)根據檢測線圈採集的檢測信號分析、判斷塗層下方焊縫是否存在包括以下步驟31)探頭掃描過程中，檢測線圈沒有信號，需要將探頭的掃描方向改變一個小於90度的角度繼續掃描；32)根據探頭檢測信號的情況進行判定；33)如果多次改變掃描方向始終沒有信號，則可判定下方沒有焊縫。
4.根據權利要求1所述的一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法，其特徵在於，步驟14)中檢測金屬表面塗層下方焊縫的位置及判斷焊縫的方向包括以下幾種判定標準41)如果探頭檢測線圈上採集獲得的信號幅度為最大值並在探頭掃描過程中能夠保持，說明目前探頭沿焊縫方向並在焊縫邊緣掃描；42)如果探頭檢測線圈信號不斷變化，說明探頭沿與焊縫成小於90°的一定角度方向掃描，此時逐漸調整掃描角度使探頭滿足判定標準41)，則探頭掃描方向就是焊縫方向，探頭獲得最大信號的兩個位置就是焊縫的兩個邊緣；43)如果探頭掃描過程中，檢測線圈沒有信號，可能為以下的情況之一(a)探頭在焊縫中央沿焊縫方向掃描；(b)探頭在與焊縫垂直方向掃描；此時需要將探頭的掃描方向改變一個小於90度的角度繼續掃描，並根據探頭檢測信號的情況進行判定，如果探頭檢測線圈信號不斷變化，則滿足判定標準42)。
5.一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測裝置，其特徵在於，該裝置包括渦流檢測探頭，所述的渦流檢測探頭包括激勵線圈、信號檢測線圈，所述的激勵線圈位於信號檢測線圈的上方。
6.根據權利要求5所述的一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測裝置，其特徵在於，所述的激勵線圈包括第一矩形線圈、第二矩形線圈、第一圓形扁平線圈，所述的第一矩形線圈和第二矩形線圈相互垂直纏繞，所述的第一圓形扁平線圈與被檢測工件表面平行。
7.根據權利要求5所述的一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測裝置，其特徵在於，所述的檢測線圈包括第二圓形扁平線圈、第三圓形扁平線圈、第四圓形扁平線圈、第五圓形扁平線圈，所述的四個圓形扁平線圈對稱排列，與被檢測平面平行。
全文摘要
本發明涉及一種金屬表面防腐塗層下方焊縫的無損檢測方法及裝置，該方法包括製作對塗層厚度變化不敏感的渦流檢測探頭等步驟，該裝置包括渦流檢測探頭、被檢測工件，所述的渦流檢測探頭包括激勵線圈、信號檢測線圈，所述的激勵線圈位於信號檢測線圈的上方。與現有技術相比，本發明檢測焊縫不用除去金屬表面的防腐塗層，檢測信號不受表面塗層厚度與表面粗糙度的影響，能實現在線檢測，完成金屬表面塗層下方焊縫的檢測，信號判斷方法簡單，拓展了傳統渦流檢測的應用範圍。
文檔編號G01N27/90GK102338773SQ20101023848
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月27日 優先權日2010年7月27日
發明者張思全, 胡盛斌, 陸文華 申請人:上海工程技術大學