Page 51 - 无损检测2023年第十期
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李孟奇, 等:
基于 S构型内检式 EMAT 的管道裂纹电磁超声螺旋导波定量检测
回波发生模态转换, 对应的波包在传播过程中逐渐 向裂纹 检 测 的 有 效 性, 模 型 中 在 距 管 道 左 端 面
变宽, 体现了所激发螺旋导波的频散特性。 600mm 处设置斜向裂纹( =45° ), 通过仿真, 获取
β
2.2 不同角度裂纹检测结果及分析 不同螺旋角的螺旋导波对应的螺旋线质点总体位移
为了进一步探究 S构型内检式 EMAT 对于斜 信号( 见图4 )。
图4 不同螺旋角的螺旋导波对应的螺旋质点总体位移信号
由图4可见, 所提S构型内检式 EMAT 激励产 检测灵敏度, 在管道外壁上设置 β 为0°~360° 的斜
生的螺旋导波可实现对斜向裂纹的响应, 形成检测 向裂纹( 深度为1mm , 轴向宽度为1mm , 距管道左
信号。对于同一斜向裂纹, 螺旋导波螺旋角α不同, 端面600mm ), 通过仿真, 获取检测信号, 求取裂纹
回波信号中的裂纹回波幅值也存在差异。基于此, 回波幅值, 结合裂纹夹角 , 绘制不同螺旋角螺旋导
β
为了进一步探究不同螺旋角螺旋导波对斜向裂纹的 波检测灵敏度极坐标图, 结果如图5所示。
图5 不同螺旋角螺旋导波检测灵敏度极坐标图
分析图 5 可知, α 为 30° 时的螺旋导波对 β 为 如图6所示。该系统主要由计算机、 电磁超声设备
30° 的斜向裂纹检测灵敏度最高, 对与其垂直的 β 为 ( RITECRAM-5000型)、 阻抗匹配器( RITECRT-50
120° 斜向裂纹检测灵敏度最低; α 为 45° 时与α 为 型)、 S构型内检式 EMAT 、 带通滤波器( NFFV-628B
60° 时的螺旋导波也遵循相同规律, 即螺旋导波对与 型) 以及示波器( TektronixDPO4104型) 组成。
导波场波阵面相平行的斜向裂纹检测灵敏度最高, S构型内检式 EMAT 是检测系统的核心部件,
与导波场波阵面相垂直的斜向裂纹检灵敏度最低。 其结构主要包括径向永磁体、 S型螺旋线绕组以及
这是因为导波对裂纹引起的待检管道横截面积变化 支撑骨架。试验所采用的试件参数如下: 外径为
敏感, 裂纹在导波场波阵面上投影的面积越大, 裂纹 26mm ; 壁厚为 2.5 mm ; 长度为 1.25 m ; 材料为
回波幅值越大, 检测灵敏度越高。 6063铝合金。预先在试件外壁加工了局部斜向裂
纹, 其位于距左端面500mm 处, 裂纹长10mm , 深
3 检测试验
1mm , 与试样轴线夹角为45° 。试验时, 将所制备的
为了进一步探究电磁超声螺旋导波在管道裂纹 S构型内检式 EMAT 同轴放置于试件内, 设置其工
检测中的可行性, 搭建基于 S构型内检式 EMAT 的 作模式为“ 自激自检”, 在激发电磁超声螺旋导波的
电磁超声螺旋导波检测试验系统, 其系统框图及实物 同时, 拾取绕组两端的电动势作为电磁超声螺旋导
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2023年 第45卷 第10期
无损检测
