適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置的製作方法

2023-05-01 11:24:31

專利名稱：適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及無損檢測技術領域中的鋼管磁性探傷技術，尤其涉及ー種適於鋼管短盲區橫向缺陷檢測的軸向磁化裝置，其用於鋼管軋制線、加工線上的鋼管磁性檢測。
背景技術：
現有的鋼管軋制線、加工線上的鋼管磁性高速檢測設備中，鋼管橫向缺陷檢測部分的軸向磁化裝置通常採用雙線圈磁化器。用雙線圈磁化器對通過的鋼管進行軸向磁化以檢測鋼管壁上的各種橫向分布缺陷。鋼管在高速通過雙線圈磁化裝置吋，由於對雙線圈磁化器內的磁介質和電特性參數影響，導致對鋼管端頭磁化過程中磁場的擾動，因而存在較長的橫向檢測盲區，其主要原因如下(I)當鋼管端頭穿過雙線圈磁化器的第一個磁化線圈吋，由於磁化線圈增加了鋼管為鐵芯，導致其阻抗增加，在穩壓直流電源作用下的磁化電路電流變小，磁化線圈磁場減 弱，造成鋼管端頭磁化不足；(2)鋼管端頭穿過位於雙線圈磁化器之間的探頭陣列，由於第一個磁化線圈的磁場急速變化在探頭內的傳感器中形成強烈的擾動，淹沒鋼管端頭的橫向缺陷信號；(3)與此同時，鋼管端頭形成的散射磁場也在探頭內的傳感器中形成連續強烈的擾動，淹沒鋼管端頭的橫向缺陷信號；(4)鋼管端頭穿過雙線圈磁化器的第二個磁化線圈吋，由於磁化線圈增加了鋼管為鐵芯，導致其阻抗增加，在穩壓直流電源作用下的磁化電路電流變小，磁化線圈磁場減弱，造成鋼管端頭磁化不足；(5)直到鋼管端頭全部通過第二個磁化線圈後，磁化線圈阻抗才能恆定，和磁化電路電流逐漸穩定不變，磁場的擾動才結束，結果形成較長距離的端頭橫向檢測盲區。最新國際標準IS010893-3《鐵磁性無縫鋼管和焊管(埋弧焊除外)縱向和橫向缺欠的全周向自動漏磁檢測》中，都無法規定鋼管兩端橫向檢測盲區的大小。實際上，鋼管磁性高速檢測設備在鋼管端頭所形成的橫向檢測盲區長度能達到300-500mm ;我國國家標準GB/T25757-2010《鋼管自動漏磁檢測系統綜合性能測試方法》中推薦鋼管各端頭橫向檢測盲區為300m。而現有的採用雙線圈磁化器的檢測設備很難達到國家標準的這一推薦值。從理論上說，鋼管端頭橫向檢測盲區的存在是無法避免的，因此只有儘量縮短實際檢測中的盲區，以增加檢測的可靠性，從而大大提高鋼管的使用安全性。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向
磁化裝置。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置，包括線圈磁化器和探頭，磁化器為單ー的磁化線圈；還包括由磁性材料製成的聚磁圓環；聚磁圓環與磁化線圈間隔設定的距離且與磁化線圈同軸；聚磁圓環通過以磁性材料構成的磁路連接到磁化線圈；探頭位於磁化線圈與聚磁圓環之間。作為優選，還包括線圈支架、底板、支持柱，所述線圈支架、底板、支持柱均由磁性材料製成；磁化線圈固定在線圈支架上，聚磁圓環固定在支持柱上端，支持柱下端固定在底板上；線圈支架、底板、支持柱構成由磁化線圈連接到聚磁圓環的磁路。作為優選，探頭靠近聚磁圓環。作為優選，探頭與橫向聚磁磁極的距離為50 100mm。作為優選，磁化線圈的內徑設有磁性材料製成的圓環，使磁化線圈成為帶鐵芯的
磁化線圈。作為優選,聚磁圓環由多層的同心圓環構成，同心圓環由磁性材料製成的板材首·尾相接而成，各層同心圓環依各自半徑大小由外而內相互嵌入構成ー個整體的同心圓環。作為優選，還包括探頭架；探頭設置在探頭架上；探頭架為環形支架，探頭在環形支架上沿圓周周向排列，探頭所排列的圓周直徑與被測鋼管直徑相適配。作為優選，探頭架包括長探頭臂和短探頭臂，探頭分別安裝在長探頭臂的前端與短探頭臂的前端，長探頭臂與短探頭臂的後端固定在探頭架上並以相互交錯形式作陣列式排列。作為優選，還包括機架、滑槽和導軌，滑槽固定在機架的上部，導軌固定在機架的底部；探頭架插入滑槽及導軌構成的空間內；探頭架可在滑槽和導軌中抽拉更換。作為優選，磁性材料為軟鐵磁性材料。本發明的工作原理I、雙線圈磁化器形成較長檢測盲區的原理雙空心線圈磁化器的各自阻抗為Z = R+j ω L，當通過恆定直流，處於穩態時，磁化器的阻抗為Z = R。當鋼管端頭高速通過第一個磁化線圈的過渡過程期間，線圈磁化器由空心線圈變為部分鐵芯線圈，其的阻抗為Z = R+j ω (L+AL) = R+j ω L+jo AL，它增加了磁化電路的阻抗，使過渡過程期間磁化電路電流減小，線圈磁場減弱，對鋼管端頭磁化不足，導致缺陷漏檢；當鋼管端頭高速通過第二個磁化線圈的過渡過程期間，仍然會出現以上情況，直至鋼管端頭通過這兩組磁化線圈的過渡過程結束，進入穩態期間，磁化器的阻抗為Z = R，進入對正常管體檢測狀態時間。鋼管從高速通過第一個磁化線圈，然後再高速通過第二個磁化線圈後過渡過程結束，這期間都會導致鋼管端頭磁化不足，缺陷漏檢，形成較長的檢測盲區。2、本發明的軸向磁化裝置減小檢測盲區的原理本發明的軸向磁化裝置首先採用單一磁化線圈，而且在其內部增設高導磁性能鐵磁性圓環，一方面能讓鋼管高速通過，同時使線圈為鐵芯線圈，鋼管端頭通過時造成的jco AL變化相對較小，從而縮短了過渡過程時間；本發明的軸向磁化裝置採用了橫向聚磁磁極代替第二個磁化線圈，一方面消除了第二個磁化線圈過渡過程，同時鋼管端頭到達聚磁磁極時，鋼管端頭的散射磁場被束縛到鋼管壁內，減小了散射磁場在探頭內形成的幹擾，便於對鋼管端頭缺陷的檢測；本發明的軸向磁化裝置的線圈支架、橫向聚磁磁極、支持柱、底板均由磁性材料製成，並且相互連接構成低磁阻磁路，減小了磁化迴路磁阻，提高了磁化效率。
本發明的軸向磁化裝置將探頭位於磁化線圈與聚磁圓環之間並靠近聚磁圓環，當鋼管高速通過第一個磁化線圈的過渡過程期間，探頭完全不和鋼管接觸，不會形成線圈的磁場急速變化在探頭內的傳感器中形成強烈的擾動；當鋼管到達探頭區域時，很快就到達聚磁圓環，過渡過程結束，進入穩態期間。該軸向磁化裝置對端頭的全部檢測過程形成的檢測盲區為探頭與聚磁圓環之間的最大距離(50-100mm)加上聚磁環的寬度值，該檢測盲區不會大於200mm。本發明的有益效果是在鋼管高速檢測設備的橫向缺陷檢測部分的軸向磁化裝置中採用單線圈磁化器與聚磁環代替現有的雙線圈磁化器，能顯著地改善雙線圈磁化器檢測盲區較長的缺陷，使得鋼管高速檢測設備的橫向缺陷檢測部分的檢測 盲區不超過200mm(該值小於國家標準推薦值300mm)，從而達到和優於國家標準GB/T25757-2010《鋼管自動漏磁檢測系統綜合性能測試方法》和國家黒色金屬行業標準YB/T4083《鋼管自動渦流探傷系統綜合性能測試方法》中關於端頭橫向盲區的推薦值，増加了對鋼管檢測的可靠性，提高鋼管的使用安全性。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進ー步詳細的說明。圖I是本發明適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置實施例的結構示意圖。圖2是本發明適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置實施例的結構首1J視圖。圖3是本發明適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置實施例的聚磁圓環結構示意圖。圖中，I-底板,2-直角座,3-磁化線圈,4-線卡,5-線圈安裝板,6-圓環,7-探頭滑板，8-套管，9-螺栓，10-上滑槽，11-探頭，12-探頭臂，13-橫向聚磁磁扱，1301-聚磁圓環，1302-支持柱，1303-底座，14-掛耳，15-滑輪，16-導軌，17-鋼管。
具體實施例方式本實施例為適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置。其用於鋼管軋制線、加工線上。圖I中，適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置由底板、磁化器、橫向聚磁磁極和探頭組成。磁化器為單個的磁化線圈3，磁化線圈3用4個線卡4固定在軟鐵磁性材料製成的線圈安裝板5上，線圈安裝板5通過直角座2固定在底板I上。在圖2中，為減小被測鋼管端頭穿過獨立的磁化線圈時，造成磁化器電感阻抗變化，磁化電流變小的影響，在磁化線圈3中央還設置了用軟鐵磁性材料製成的圓環6，使其成為帶鐵芯的磁化線圈。在圖3中，作為聚磁機構，橫向聚磁磁極13由聚磁圓環1301、支持柱1302、底座1303組成，系全部用軟鐵磁性材料製成。橫向聚磁磁極13的底座1303固定在底板I上，安裝時，聚磁圓環1301與磁化線圈3間隔設定的距離,聚磁圓環1301的中心軸與磁化線圈3為同一根中心軸。為適合檢測不同管徑的鋼管，聚磁圓環1301是由多層的同心圓環構成，每個圓環由軟鐵磁性材料製成的板材首尾相接而成，各層同心圓環按半徑依次相疊且嵌成一個整體圓環。該結構便於在檢測不同管徑的鋼管時，只要拆下嵌在中間的圓環，即可檢測管徑更大的鋼管。聚磁圓環1301通過支持柱1302和底座1303，再通過軟鐵磁性材料製成的底板I、線圈安裝板5與磁化線圈3的磁路相通。在磁化線圈3與聚磁圓環1301之間設置了 8個探頭11。8個探頭11分別安裝在8個探頭臂12的前端，探頭臂安裝在探頭滑板7上。探頭滑板7中間設有適於被測鋼管通過的圓孔，圓孔直徑與與被測鋼管管徑相適配。8個探頭臂12分別為4個長探頭臂和4個短探頭臂，長探頭臂與短探頭臂在探頭滑板上呈陣列式排列， 即長臂探頭與短臂探頭沿圓孔的周向呈交錯排列，保證探頭對被測鋼管徑向一周的完全覆蓋，大大減少漏檢率。考慮到檢測現場經常需要對不同管徑的鋼管進行檢測，探頭滑板採用了便於更換的抽拉式結構。即將探頭滑板7安裝在上滑槽10與導軌16之間。其中，上滑槽10與線圈安裝板5上部用穿過套管8的螺栓9連接，導軌16固定在上滑槽下方的底板I上。探頭滑板7的下部設有掛耳14，掛耳中設有滑輪15，這樣探頭滑板通過滑輪可在滑槽和導軌中迅速抽拉更換，以適應檢測不同管徑的鋼管。探頭滑板7位於磁化線圈3與橫向聚磁磁極13之間，當鋼管17的端頭達到聚磁圓環1301內時，鋼管端部的散射磁場由端頭匯聚到聚磁圓環1301上，磁場被集中到鋼管17的管壁內，減小了鋼管端部的散射磁場在探頭內形成的擾動。為了進一歩縮短鋼管端部散射磁場在探頭中形成的擾動，將探頭滑板7儘量靠近聚磁圓環1301,在本實施例中，探頭滑板7距離聚磁圓環為80mm。本實施例中，聚磁圓環1301的寬度為50mm。因此檢測盲區的長度為130mm。本實施例採用大功率穩恆磁場磁化系統，通過對高速通過的被測鋼管施加穩恆磁場，在其外表面拾取缺陷折射的漏磁場，能夠可靠檢測管體內、外表面和內部缺陷。實踐中可檢測出鋼管內部的為長X寬X深=12. 5mmX lmmXO. 5mm的橫向槽傷。本實施例對鋼管內外壁和內部各種缺陷具有很高的檢測靈敏度和可靠性。以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範圍之內。
權利要求
1.適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置，包括線圈磁化器和探頭，其特徵在於所述磁化器為單ー的磁化線圈；還包括由磁性材料製成的聚磁圓環；所述聚磁圓環與磁化線圈間隔設定的距離且與磁化線圈同軸；所述聚磁圓環通過以磁性材料構成的磁路連接到磁化線圈；所述探頭位於磁化線圈與聚磁圓環之間。
2.根據權利要求I所述的軸向磁化裝置，其特徵在於還包括線圈支架、底板、支持柱，所述線圈支架、底板、支持柱均由磁性材料製成；所述磁化線圈固定在線圈支架上，所述聚磁圓環固定在支持柱上端，支持柱下端固定在底板上；所述線圈支架、底板、支持柱構成由磁化線圈連接到聚磁圓環的磁路。
3.根據權利要求I所述的軸向磁化裝置，其特徵在於所述探頭靠近聚磁圓環。
4.根據權利要求I所述的軸向磁化裝置，其特徵在於所述探頭與橫向聚磁磁極的距離為50 100mm。
5.根據權利要求I所述的軸向磁化裝置，其特徵在於所述磁化線圈的內徑設有磁性材料製成的圓環，使磁化線圈成為帶鐵芯的磁化線圈。
6.根據權利要求I所述的軸向磁化裝置，其特徵在於所述聚磁圓環由多層的同心圓環構成，所述圓環由磁性材料製成的板材首尾相接而成，各層同心圓環依各自半徑大小由外而內相互嵌入構成一個整體的同心圓環。
7.根據權利要求I所述的軸向磁化裝置，其特徵在於還包括探頭架；所述探頭設置在探頭架上；所述探頭架為環形支架，所述探頭在環形支架上沿圓周周向排列，探頭所排列的圓周直徑與被測鋼管直徑相適配。
8.根據權利要求7所述的軸向磁化裝置，其特徵在於所述探頭架包括長探頭臂和短探頭臂，所述探頭分別安裝在長探頭臂的前端與短探頭臂的前端，所述長探頭臂與短探頭臂的後端固定在探頭架上並以相互交錯形式作陣列式排列。
9.根據權利要求8所述的軸向磁化裝置，其特徵在於還包括機架、滑槽和導軌，所述滑槽固定在機架的上部，所述導軌固定在機架的底部；所述探頭架插入滑槽及導軌構成的空間內；探頭架可在滑槽和導軌中抽拉更換。
10.根據權利要求1-9任何一項所述的軸向磁化裝置，其特徵在於所述磁性材料為軟鐵磁性材料。
全文摘要
本發明公開了適於鋼管短盲區橫向缺陷高速檢測的軸向磁化裝置，包括線圈磁化器和探頭，磁化器為單一的磁化線圈；還包括由磁性材料製成的聚磁圓環；聚磁圓環與磁化線圈間隔設定的距離且與磁化線圈同軸；聚磁圓環通過以磁性材料構成的磁路連接到磁化線圈；探頭位於磁化線圈與聚磁圓環之間。本發明在鋼管橫向缺陷高速檢測設備中採用單一線圈磁化器與聚磁器代替現有的雙線圈磁化器，能顯著地改善雙線圈磁化器檢測盲區較長的缺陷，使得橫向檢測盲區長度不超過200mm。
文檔編號G01N27/82GK102854241SQ20121033242
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月9日 優先權日2012年9月9日
發明者何箭, 陳彬, 何勝兵, 何輔雲 申請人:合肥中大檢測技術有限公司