Page 67 - 无损检测2022年第三期

冯 俊, 等:

热交换器换热管管板区的涡流检测

为管板上沿信号)。 接线圈, 当 两 个 串 接 检 测 线 圈 所 处 检 测 部 位 的 电
磁特性相 同 时, 线 圈 两 端 产 生 大 小 相 等 而 方 向 相
2 检测内容
反的感应电压, 输出电压为零; 当两个检测线圈所
2.1 Bobbin探头检测技术 处检测部 位 的 电 磁 特 性 出 现 差 异 时, 线 圈 两 端 产
Bobbin探头检测是涡流检测应用中最常使用 生大小不等、 方向相反的感应电压, 输出端形成不
的一种 技 术。 Bobbin 探 头 线 圈 为 自 比 差 动 式, 其 为零的电 压 信 号, 该 信 号 经 过 涡 流 仪 处 理 后 形 成
信号输出 端 是 两 个 匝 数 相 同、 缠 绕 方 向 相 反 的 串 直观的缺陷信号。 Bobbin探头外观如图 2 所示。

图 2 Bobbin探头外观

Bobbin探头检测技术抑制外部结构信号的方
法有两种: 双混频和三混频信号处理技术。双混频
检测技术只能同时抑制一种类型的干扰信号, 无法
同时抑制多种干扰信号。换热管外部的支撑结构信
号一般使用双混频技术抑制, 因为支撑结构信号为
单一干扰信号。三混频检测技术可以同时抑制两种
类型的干扰信号, 其原理为在现有两个检测频率的
基础上增加一个高频频率, 因为高频对胀管过渡段
信号敏感, 传统的主频与辅频混频可以抑制支撑板
和管板的信号 [ 1 ] , 再与高频混频后可以抑制胀管过
渡段的信号, 整体减小了胀管过渡段和管板上沿信
号对缺陷判定的影响。根据蒸汽发生器传热管涡流 图 3 蒸汽发生器传热管胀管过渡段信号的双混频和
检测的实际应用经验, 该高频频率一般为主检测频 三混频处理对比
率的 2~3 倍, 由于检测热交换器换热管的频率为 检测技术主要的不同点在于阵列探头是由多个独立

170 ( 主检测频率), 100 , 50 , 25kHz , 因此试 验时高 工作的线圈构成, 这些线圈按照特殊的方式排布, 且
频频率理论取值约为 500kHz 。在核电站蒸汽发生 激励线圈与检测线圈之间形成两个相互垂直的电磁

器传热管的在役检查中, 由于管板区域存在管板上 场。阵列探头的各阵元呈周向密布排列, 并按照设
沿信号和胀管过渡段信号两类干扰信号, 依靠传统 计的时序模式交替运行, 达到旋转磁场及涡流场的
的双混频技术无法达到有效抑制的目的, 所以目前 目的, 其效果等同于马达驱动旋转探头 [ 2 ] , 同时接收
主要通过三混频检测技术来抑制上述两类信号。蒸 线圈收到的信号经过电路放大后传输给涡流仪及软
汽发生器传热管胀管过渡段信号的双混频和三混频 件进行处理并呈现出来。阵列探头的磁场影响区较
处理对比如图 3 所示, 可见传热管胀管过渡段信号 小, 可适当地减小管板和胀管过渡段的影响, 从而提
经过三混频处理后基本得到完全抑制。
高管板区的检测灵敏度。
三混频技术目前仅在蒸汽发生器传热管的检测 由于胀管 过 渡 段 信 号 的 影 响, 无 法 使 用 常 规
中应用过, 由于该型热交换器与蒸汽发生器在换热 Bobbin探头 检 测 技 术 检 测 热 交 换 器 管 板 区 的 缺
管和管板材料上存在较大差异, 因此, 如需将涡流三
陷, 而阵列 涡 流 检 测 技 术 具 有 对 胀 管 过 渡 段 产 生
混频检测技术引入到热交换器换热管管板区的检测
的提离显示不敏感的优点, 同时兼具信噪比高、 检
中, 还需要进行专项试验, 以便验证技术的可行性。 测速度快 和 分 辨 力 高 等 优 点, 现 已 成 熟 应 用 于 蒸
2.2 阵列探头检测技术 汽发生器传热管胀管过渡段的检测中。由于材料
与常规的 Bobbin探头检测技术相比, 阵列探头 和制造工 艺 上 的 差 异, 还 未 有 该 技 术 用 于 热 交 换

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2022 年 第 44 卷 第 3 期
无损检测