Page 101 - 无损检测2023年第二期

李 睿, 等:

油气管道裂纹涡流检测探头的研制

切割的方式加工, 在试件表面加工了7组不同宽度 4mm , 输出信号增长幅度很小并最终趋于稳定。这

的人工缺陷, 裂纹的深度为3mm , 宽度由1mm 变化 是因为随着缺陷宽度的增大, 试件内部磁化受阻的

到4mm ( 步长为0.5mm )。 面积变大, 而使得磁化磁场变弱, 输出信号值也随之
变小。同时, 线圈内径对裂纹检测的影响不大。
3 试验结果与讨论
研制了如表1所示的6个几何参数不同的裂纹
检测探头, 其编号分别为① , ② , ③ , ④ , ⑤ , ⑥ , 用于
探究环形激励线圈几何参数对探头裂纹检测性能的
影响。
表1 探头几何参数

线圈几 探头编号
何参数 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
内径 / mm 10 10 10 10 10 12
图6 不同内径探头差分电压信号随缺陷宽度变化曲线
外径 / mm 12 12 13 13 15 15

高度 / mm 5 5 5 7 5 5 进一步分析发现, 裂纹宽度处于1~4mm 时,
匝数 200 100 200 200 200 200
探头内径由10mm 增加至12mm 时, 差分信号的

加持机构固定检测探头, 对被测试件的裂纹进行 平均变化量由0.393V 减小至0.379V , 可见内径变

扫查。在此过程中, 激励线圈通入幅值为0.15A 、 频 化对探头的裂纹检测能力影响不大。

率为500Hz的正弦交流信号。峰值提取后的裂纹 3.2 线圈外径对裂纹检测影响
响应信号如图5所示, 可以发现探头经过裂纹区域 提取探头① 、 ③和⑤的裂纹响应信号, 获得线圈
时, 裂纹信号幅值会急速减小, 当探头远离裂纹区域 外径对探头裂纹检测的影响规律曲线( 见图7 )。由
时, 信号幅值增加。这与 1.1 节中的理论分析是一 图7可以看出, 不同宽度裂纹差分信号的变化趋势
致的, 信号呈现出明显的 V 字形曲线分布特征。 基本一致, 随着缺陷宽度的增加, 差分电压值逐渐增
采用表1中的6个不同结构参数的探头逐一进 大, 但增大速率逐渐减小。当探头的外径依次为

行裂纹扫查, 将有、 无缺陷的电压信号差分峰谷值作 12 , 13 , 15mm 时, 对应差分信号的平均变化量依次

为探头裂纹检测能力的表征参量, 探究线圈内径 0.55 , 0.52 , 0.39V 。即, 随着线圈外径的增加, 探头
对裂纹检测的灵敏度逐渐降低, 不利于细小缺陷的
检出。

图5 峰值提取后的裂纹响应信号
( d )、 外径( D )、 高度( h ) 和匝数( z ) 对涡流探头裂纹
检测能力的影响规律。 图7 不同外径探头差分电压信号随缺陷宽度变化曲线
3.1 线圈内径对裂纹检测能力的影响 分析其原因是线圈外径的增大导致空间磁场更
提取探头⑤和探头⑥的裂纹响应信号, 获得线 为发散, 线圈的“ 聚焦” 能力减弱, 使得磁敏元件感知
圈内径对裂纹检测能力的影响规律( 见图6 )。由图 的和磁场变化量减小。
6可以看出, 不同缺陷宽度下差分信号的变化趋势 3.3 线圈高度对裂纹检测能力的影响
基本一致, 随着缺陷宽度的增加, 差分电压峰值逐渐 提取探头③和探头④的差分信号, 获得线圈高
度对检测效果的影响规律曲线( 见图8 )。由图8可
增大, 但增大速率逐渐减小。当缺陷宽度为 3~
3
6
2023年 第45卷 第2期
无损检测