一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分偏心的在線無損檢測(cè)方法
【專利摘要】一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分偏心的在線無損檢測(cè)方法，采用十字形柔性探頭作為檢測(cè)探頭，提取暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積作為脈沖渦流信號(hào)特征量；首先對(duì)雙層金屬套管標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi)套管不同徑向偏心情況進(jìn)行檢測(cè)，得出脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線；然后對(duì)實(shí)際待測(cè)雙層金屬套管彎曲部分進(jìn)行陣列化周向檢測(cè)，得出多個(gè)測(cè)量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的脈沖渦流信號(hào)特征量，通過信號(hào)特征系數(shù)變換修正實(shí)測(cè)內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量，將修正后的內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量最大值與標(biāo)定曲線進(jìn)行比對(duì)，得出待測(cè)雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管實(shí)際偏心距離；本發(fā)明能夠?qū)ζ倪M(jìn)行定量無損檢測(cè)，具有靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，易于實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，可廣泛用于不同類型雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心檢測(cè)。
【專利說明】—種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分偏心的在線無損檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙層金屬套管結(jié)構(gòu)偏心檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及雙層金屬套管結(jié)構(gòu)內(nèi)套管徑向偏心的在線無損檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]雙層金屬套管結(jié)構(gòu)在工程實(shí)際中應(yīng)用廣泛，如國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆內(nèi)部線圈為典型雙層金屬套管結(jié)構(gòu)，套管尤其是其彎管部分在實(shí)際加工中內(nèi)套管軸心與外套管軸心容易發(fā)生徑向錯(cuò)位，導(dǎo)致偏心情況的發(fā)生，如內(nèi)套管偏心距離過大，會(huì)導(dǎo)致整體套管壽命、機(jī)械性能等的下降，造成嚴(yán)重的安全隱患，因此對(duì)雙層金屬套管進(jìn)行偏心檢測(cè)是十分必要的。
[0003]然而，目前存在的無損檢測(cè)方法，主要針對(duì)裂紋、局部減薄等類型的缺陷，未發(fā)現(xiàn)成熟的用于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心在線檢測(cè)的具體可行的方法。鑒于此，本發(fā)明提出了利用陣列化柔性探頭的脈沖渦流檢測(cè)方法對(duì)雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的新方法，所采用十字形柔性探頭能夠很好的貼合在套管結(jié)構(gòu)彎曲部分，可以實(shí)現(xiàn)快速精準(zhǔn)的在線無損檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心的在線無損檢測(cè)方法，能夠?qū)﹄p層金屬套管內(nèi)套管偏心距離進(jìn)行定量檢測(cè)，具有操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，精度高的優(yōu)點(diǎn)，可廣泛用于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的在線測(cè)定。
[0005]為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心的在線無損檢測(cè)方法，包括如下步驟:
[0007]步驟I 脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線”的建立，具體步驟如下:
[0008]I)搭建脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)，所搭建的脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)包括由激勵(lì)線圈4以及放置于激勵(lì)線圈4中心的固態(tài)磁場(chǎng)傳感器5組成的探頭，與所述激勵(lì)線圈4依次連接的功率放大器6和信號(hào)發(fā)生器7 ;與所述固態(tài)磁場(chǎng)傳感器5依次連接的調(diào)制電路8、濾波器9和計(jì)算機(jī)10 ；
[0009]2)將步驟I)搭建的脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)的探頭緊密貼附于雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)時(shí)沿徑向方向移動(dòng)雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi)套管2，使內(nèi)套管2相對(duì)于其外套管I存在不同的徑向偏心距離Ln，采用激勵(lì)線圈4和固態(tài)磁場(chǎng)傳感器5激發(fā)暫態(tài)磁場(chǎng)和采集暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)，利用LabVIEW程序提取暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積即
s = 作為信號(hào)特征量，提取內(nèi)套管不同偏心情況下的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Sn;
t
[0010]3)用步驟2)所得的不同內(nèi)套管偏心情況下對(duì)應(yīng)的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Sn值減去不偏心情況的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Stl，得到內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量ASn ；
[0011]4)通過步驟3)得到的內(nèi)套管各偏心距離對(duì)應(yīng)的偏心信號(hào)特征量ASn，建立脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線，通過曲線擬合，獲取所得標(biāo)定曲線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)Ln=f(ASn)，式中Ln指徑向偏心距離；
[0012]步驟2:實(shí)際待測(cè)雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的定量檢測(cè)，具體步驟如下:
[0013]I)對(duì)于實(shí)際待測(cè)的雙層金屬套管，先將該雙層金屬套管需檢測(cè)的彎曲部分截面域沿圓周方向均分成N段，得到待測(cè)雙層金屬套管結(jié)構(gòu)橫截面上的N個(gè)平分圓周的點(diǎn)，將其作為測(cè)量點(diǎn)，將N個(gè)探頭緊密貼合在測(cè)量點(diǎn)上，所述N > 2 ；
[0014]2)采用步驟I脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)步驟I)中的N個(gè)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，得到N個(gè)測(cè)
量點(diǎn)的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Ak，求取其平均值2 =.—N，
[0015]3)對(duì)步驟2)得到的Z進(jìn)行變換，使變換后的等于步驟I所述雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件不偏心情況的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積S0,同時(shí)可得到轉(zhuǎn)換系數(shù)s' =
[0016]4)將在N個(gè)測(cè)量點(diǎn)上所測(cè)量到的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Ak分別乘以S'，得到修正后的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Ak'，采用修正后的暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積Ak'減去Stl，得到在N個(gè)測(cè)量點(diǎn)上的實(shí)際內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量AAk;
[0017]5)選擇步驟4)的N個(gè)測(cè)量點(diǎn)上內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量絕對(duì)值最大的測(cè)量點(diǎn)i所在的方位作為偏心方向，i點(diǎn)作為內(nèi)套管偏心測(cè)量點(diǎn)；
[0018]6)將在步驟5)中獲取的i點(diǎn)上實(shí)際套管偏心信號(hào)特征量AAi與在步驟I建立的脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線進(jìn)行比對(duì)，采用標(biāo)定曲線所對(duì)應(yīng)的函數(shù)Ln=f (ASn)，逆向求取i測(cè)量點(diǎn)的內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量AAi所對(duì)應(yīng)的偏心距離Li,從而獲得實(shí)際雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分的內(nèi)套管偏心距離，完成對(duì)實(shí)際雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的定量無損檢測(cè)。
[0019]所述探頭為十字形柔性探頭，即激勵(lì)線圈4為十字形柔性激勵(lì)線圈。
[0020]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0021]I)本發(fā)明方法能夠?qū)﹄p層金屬套管彎曲部分內(nèi)套管偏心距離進(jìn)行在線無損定量檢測(cè)，且本方法具有操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)量小，精度高的優(yōu)點(diǎn)，能廣泛用于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心距離在線測(cè)定。
[0022]2)本發(fā)明所采用的信號(hào)特征為暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積值，有利于減少環(huán)境噪聲，保證了測(cè)量結(jié)果的精確性。
[0023]3)本發(fā)明所采用的探頭為十字形柔性探頭，克服了普通線圈無法貼合在彎管部分的缺點(diǎn)，可有效緊密貼附于待測(cè)雙層金屬套管彎曲部分外表面，保證了對(duì)雙層金屬套管彎曲部分內(nèi)套管偏心距離的高效定量檢測(cè)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明的檢測(cè)系統(tǒng)框圖。[0025]圖2為探頭示意圖。
[0026]圖3為實(shí)際測(cè)量方法流程。
[0027]圖4為脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線。
[0028]圖5為實(shí)測(cè)內(nèi)套管偏心信號(hào)特征量與脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線比對(duì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，本發(fā)明搭建的脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)，包括由激勵(lì)線圈4以及放置于激勵(lì)線圈4中心的固態(tài)磁場(chǎng)傳感器5組成的探頭，與所述激勵(lì)線圈4依次連接的功率放大器6和信號(hào)發(fā)生器7 ;與所述固態(tài)磁場(chǎng)傳感器5依次連接的調(diào)制電路8、濾波器9和計(jì)算機(jī)10。本實(shí)施例的激勵(lì)線圈4為十字形柔性激勵(lì)線圈。
[0031]本發(fā)明方法的檢測(cè)原理為:在十字形柔性激勵(lì)線圈內(nèi)通以由信號(hào)發(fā)生器7和功率放大器6輸出的脈沖方波電流進(jìn)行激勵(lì)，激發(fā)暫態(tài)磁場(chǎng)。當(dāng)十字形柔性激勵(lì)線圈緊密貼附于雙層金屬套管結(jié)構(gòu)(包括外套管1、內(nèi)套管2以及外套管I和內(nèi)套管2間的中間層)的外套管I表面時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在雙層金屬套管結(jié)構(gòu)內(nèi)部將感生出暫態(tài)渦電流，暫態(tài)渦電流會(huì)產(chǎn)生與十字形柔性激勵(lì)線圈激發(fā)磁場(chǎng)方向相反的次生磁場(chǎng)，隨著雙層金屬套管內(nèi)套管偏心距離的不同，次生 磁場(chǎng)大小會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致總磁場(chǎng)(十字形柔性激勵(lì)線圈激發(fā)磁場(chǎng)和次生磁場(chǎng)的疊加場(chǎng))大小會(huì)發(fā)生變化。利用固態(tài)磁場(chǎng)傳感器5拾取不同偏心情況下總磁場(chǎng)信號(hào)，采用調(diào)制電路8和濾波器9對(duì)總磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行前置信號(hào)處理，處理后的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)10進(jìn)行信號(hào)特征提取，進(jìn)而得到脈沖渦流信號(hào)特征量對(duì)雙層金屬套管結(jié)構(gòu)內(nèi)套管偏心的響應(yīng)，通過標(biāo)定處理，可得到待測(cè)雙層金屬套管內(nèi)套管偏心距離。
[0032]實(shí)施例:本實(shí)施例雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1所示:
[0033]表1雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件結(jié)構(gòu)參數(shù)
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種雙層金屬套管結(jié)構(gòu)彎曲部分內(nèi)套管偏心的在線無損檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟I脈沖渦流信號(hào)特征量-內(nèi)套管偏心距離標(biāo)定曲線”的建立，具體步驟如下: 1)搭建脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)，所搭建的脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)包括由激勵(lì)線圈(4)以及放置于激勵(lì)線圈(4)中心的固態(tài)磁場(chǎng)傳感器(5)組成的探頭，與所述激勵(lì)線圈(4)依次連接的功率放大器(6)和信號(hào)發(fā)生器(7);與所述固態(tài)磁場(chǎng)傳感器(5)依次連接的調(diào)制電路(8)、濾波器(9)和計(jì)算機(jī)(10); 2)將步驟I)搭建的脈沖渦流檢測(cè)系統(tǒng)的探頭緊密貼附于雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)時(shí)沿徑向方向移動(dòng)雙層金屬直管套管結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)件的內(nèi)套管(2)，使內(nèi)套管(2)相對(duì)于其外套管(I)存在不同的徑向偏心距離Ln，采用激勵(lì)線圈(4)和固態(tài)磁場(chǎng)傳感器(5)激發(fā)暫態(tài)磁場(chǎng)和采集暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)，利用LabVIEW程序提取暫態(tài)磁場(chǎng)信號(hào)面積
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線無損檢測(cè)方法，其特征在于:所述探頭為十字形柔性探頭，即激勵(lì)線圈(4)為十字形柔`性激勵(lì)線圈。
【文檔編號(hào)】G01B7/14GK103591885SQ201310507258
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年10月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月24日
【發(fā)明者】李勇, 劉相彪, 陳振茂, 趙宏達(dá) 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)