Page 102 - 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

以发现, 不同缺陷宽度下差分信号的变化趋势基本 越强, 对裂纹检测的灵敏度越高。需要注意的是随着
一致, 随着缺陷宽度的增加差分电压逐渐增大, 但增 匝数的增多、 线圈阻抗会越来越大, 产生的电阻热也
大速 率 逐 渐 减 小。线 圈 高 度 由 7 mm 降 低 至 会增加, 实际应用中容易因散热不及时损坏探头。

5mm , 电压信号的平均变化量由 0.349V 增加至

4 现场应用
0.517V , 探头输出信号的畸变程度增加了48.14% ,
表明降低线圈高度更有利于裂纹缺陷的检出。 为了验证研制探头的自然裂纹检测能力, 取某
现场( 事故管段) 切割的含自然裂纹管道进行检测。
该管道口径为1219mm , 壁厚为18.4mm , 设计压

力为12MPa , 材料为 X80 。
管道裂纹扫查现场如图10所示, 笔者采用自研
裂纹检测探头对其含自然裂纹区域进行往复扫查。
探头输出的电压信号经过滤波、 放大、 模 / 数转换被计

算机采集和存储。裂纹检测探头的内径为9mm , 外

径为11mm , 高度为5mm , 激励频率为500Hz , 线圈
缠绕匝数为200匝。
图8 不同高度探头差分电压信号随缺陷宽度变化曲线
分析其原因是线圈高度的降低, 导致线圈与试
件表面的等效距离越小, 在试件表面产生更强的磁
场。当试件存在缺陷时, 空间磁场的畸变程度更为
明显。
3.4 线圈匝数对裂纹检测能力的影响
提取探头①和探头②的裂纹响应信号, 获得线
圈匝数对检测效果的影响规律曲线( 见图9 )。由图
9可以看出, 不同缺陷宽度下差分信号的变化趋势 图10 管道裂纹扫查现场
基本一致, 随着缺陷宽度的增加差分电压值逐渐增 经处理过后的裂纹响应信号如图11所示, 当探
大, 但增大速率逐渐减小。线圈匝数为200匝时, 曲 头经过裂纹区域时, 出现了预期的“ V ” 字形曲线特
征, 这与理论分析以及试件裂纹检测获取的信号特
线更为“ 陡峭”, 探头对于裂纹宽度的变化更为敏感,
可认为线圈匝数的增加会显著提高探头的裂纹宽度 征一致, 表明研制的裂纹检测探头对油气管道自然
检测能力, 对裂纹尺寸的反向求解更为有利。缺陷宽 裂纹具备一定的检出能力。

度在1~4mm 变化时, 线圈匝数由100匝增加至200
匝, 对应差分电压平均变化量由 0.346V 增加至

0.549V , 裂纹检测的灵敏度增加了58.68% 。
根据毕奥 - 萨伐尔定律, 空间磁通密度与线圈匝
数成正比, 线圈匝数越多, 漆包线径越细, 产生的磁场

图11 处理后的裂纹响应信号

5 结论

分析了铁磁性材料的裂纹涡流检测机理, 研制了
图9 不同匝数探头差分电压信号随缺陷宽度变化曲线 一款高精度的油气管道裂纹检测探头, 并搭建了对应

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2023年 第45卷 第2期
无损检测