Page 33 - 无损检测2025年第三期

陈 涛，等：

锅炉膜式水冷壁漏磁检测磁化结构设计及分析

0.06
无鳍片单一磁化
有鳍片单一磁化
0.04 有鳍片三个磁化
0.02
径向分量B x /T -0.02
0

-0.04
-0.06
140 145 150 155 160
距离/mm
图 5 缺陷二维漏磁场分布云图 (a) 径向分量B
x
根据漏磁检测设备霍尔传感器布置的位置（即
无鳍片单一磁化
表1中传感器提离值），分别提取缺陷处管外壁上方 0.14 有鳍片单一磁化
有鳍片三个磁化
1 mm处的漏磁场信号的切向分量和法向分量，数据
提取路径的位置示意如图6所示。 0.12
轴向分量B y /T 0.10

0.08

0.06

0.04
140 145 150 155 160
距离/mm
(b) 轴向分量B y
图 7 3 种磁化结构下，水冷壁管缺陷处漏磁场磁通量密度的
径向分量和轴向分量
曲线的轨迹也基本重合；而三磁化单元结构的缺陷
图 6 漏磁场信号提取路径示意 处漏磁场轴向分量B y 的峰值有较大提升，并且峰谷

将所提取出来的径向（与管道表面垂直）、轴 差值与无鳍片水冷壁管的结果基本一致，上述特征
向（沿管道轴向）两个方向上的漏磁场磁通量密度 参量也是缺陷的重要量化指标之一。
分量，与单个磁化单元的两种模型进行对比，借助
3 试验验证与结果分析
Origin软件，绘制出3种磁化结构下，水冷壁管缺陷
处漏磁场径向和轴向分量的点线图，如图7所示。 为进一步验证数值计算结果的准确性以及三
由图7可知，相对于膜式水冷壁，无鳍片的水冷 磁化单元结构的可靠性，设计加工了三磁化单元
壁管缺陷处的漏磁场磁通量密度明显更高，这主要 的检测仪原理样机，对设置有尺寸（长×宽×深）
是因为鳍片与水冷壁管相连，膜式水冷壁被磁化后， 分别为2 mm×2 mm×3 mm，3 mm×3 mm×3 mm，
与磁感应线垂直方向的金属截面积增大，穿过管道 4 mm×4 mm×3 mm，5 mm×5 mm×3 mm 的 4 种
母材的磁通量密度降低，故管道缺陷产生的磁场畸 人工缺陷的膜式水冷壁进行扫查。为了便于对比，

变即漏磁场强度也随之减弱。 使用单个磁化单元的检测仪对无鳍片水冷壁管和
另外，3个磁化单元并列布置的磁化结构设计能 膜式水冷壁进行了扫查。试验装置布置现场如
够在一定程度上对通过待测管横截面的磁通量进行 图8所示。
补偿，从缺陷处漏磁场的磁通量密度看，经过补偿后 扫查装置中的霍尔元件输出电压直接反映了漏
的径向分量B x 的峰峰差值和峰峰间距与无鳍片水冷 磁场强弱，提取漏磁信号最强的5号通道霍尔元件
壁管磁化结构的数值仿真结果基本一致，并且两条 的输出电压，并绘制成点线图，如图9所示。
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2025 年 第 47 卷 第 3 期
无损检测