一種管道內外壁缺陷檢測裝置及檢測方法與流程

本發明涉及管道檢測
技術領域：
，特別是涉及一種管道內外壁缺陷檢測裝置及檢測方法。
背景技術：
：鐵磁性管道特別是鋼管在機械制造、石油化工、橋梁船舶等工業中具有極為廣泛的應用，其質量直接關系到其在工業生產生活中的應用，關系到國民經濟的安全。渦流檢測是金屬類構件常用的一種無損檢測方法，其利用電磁感應原理對試件進行缺陷檢測、材質檢驗和形狀尺寸的測試等，具有檢測速度快、探傷靈敏度高，不需要附加耦合劑，易于實現自動化檢測等優點。然而鐵磁性管道在生產加工過程中，由于磁疇壁的變化容易導致其外表面存在不均勻的磁導率，而這些不均勻磁導率在采用渦流檢測時產生較多噪聲，甚至淹沒正常缺陷產生的渦流信號，造成誤判。因此工程中在對鐵磁性管道進行檢測時為了降低材料磁導率波動對檢測信號的干擾，進而提高缺陷信號的信噪比，多采用磁化裝置對被檢測管道進行局部飽和磁化，但該方法不能準確確定管道上的缺陷，同時也無法有效區分管道內外壁缺陷。技術實現要素：本發明的目的是提供一種管道內外壁缺陷檢測裝置，可準確確定管道上的缺陷。為實現上述目的，本發明提供了如下方案：一種管道內外壁缺陷檢測裝置，所述檢測裝置包括：管道磁化模塊，環繞所述管道設置，用于提供管道檢測時所需的磁場，且所述管道的檢測區分為管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區；渦流檢測模塊，用于采集具有內壁缺陷的標樣管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號，合成阻抗圖并獲得渦流信號的調節系數；以及采集待測管道的管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號；處理模塊，用于根據所述調節系數以及所述管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號判斷所述待測管道中是否存在缺陷，并在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁。可選的，所述管道磁化模塊包括：第一磁化器，與所述管道同軸設置，位于管道飽和磁化區，將所述管道飽和磁化區的管道磁化至飽和狀態；第二磁化器，與所述管道同軸設置，位于管道非飽和磁化區，將所述管道非飽和磁化區的管道磁化至非飽和狀態。可選的，所述渦流檢測模塊包括：第一傳感器，設置在所述管道飽和磁化區，且與所述管道同軸設置，用于采集管道飽和磁化區的實部電壓信號和虛部電壓信號；第二傳感器，設置在所述管道非飽和磁化區，且與所述管道同軸設置，用于采集管道非飽和磁化區的實部電壓信號和虛部電壓信號。可選的，所述處理模塊包括：信號調理電路，與所述渦流檢測模塊連接，用于對所述渦流檢測模塊檢測的電信號進行放大、濾波及相敏檢波處理；模數轉換電路，與所述信號調理電路連接，用于將所述信號調理電路輸出的模擬電信號轉換為數字電信號；控制電路，與所述模數轉換電路連接，用于根據調節系數以及所述數字電信號判斷管道中是否存在缺陷，并在確定所述管道中存在缺陷時，判斷所述缺陷為外壁缺陷還是內壁缺陷。可選的，所述檢測裝置還包括：編碼器，與所述管道磁化模塊固定連接，用于管道檢測過程中確定管道缺陷的軸向位置。根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：本發明管道內外壁缺陷檢測裝置通過管道磁化模塊提供管道檢測時所需的磁場，且使將所述管道的檢測區分為管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區，通過渦流檢測模塊分別采集管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號，進而使得處理模塊根據所述管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號可準確判斷管道中是否存在缺陷及缺陷所處的位置，檢測方便，準確度高。本發明的目的是提供一種管道內外壁缺陷檢測方法，可準確確定管道上的缺陷處于管道內壁還是外壁。為實現上述目的，本發明提供了如下方案：一種管道內外壁缺陷檢測方法，所述檢測方法包括：提供管道檢測時所需的磁場，且所述管道的檢測區分為管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區；采集含有內壁缺陷的標樣管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號，合成阻抗圖并獲得渦流信號的調節系數；以及分別采集管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號；根據所述調節系數以及所述渦流電信號判斷所述被檢測管道是否存在缺陷，以及在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁。可選的，所述的調節系數的確定方法包括：根據所述標樣管道飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號F標real1和虛部電壓信號F標img1，并以實部電壓信號為X軸，虛部電壓信號為Y軸獲得關于采集信號的第一標準阻抗圖；根據所述標樣管道非飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號F標real2和虛部電壓信號F標img2，并獲得第二標準阻抗圖；根據公式(1)分別計算標樣管道內壁中飽和磁化區缺陷的阻抗信號幅值A標1和非飽和磁化區缺陷的阻抗信號幅值A標2：選取標樣管道內壁飽和磁化區的缺陷阻抗信號幅值A標1的最大值A標1max，選取標樣管道內壁非飽和磁化區的缺陷阻抗信號幅值A標2的最大值A標2max；根據公式K＝A標2max/A標1max確定調節系數K。可選的，根據所述調節系數以及所述渦流電信號判斷所述被檢測管道是否存在缺陷，以及在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁的方法包括：根據所述被檢管道飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號Freal1和虛部電壓信號Fimg1，并根據以下公式獲得第一阻抗圖幅值F1；根據所述被檢管道非飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號Freal2和虛部電壓信號Fimg2，并根據以下公式獲得第二阻抗圖幅值F2；F1=Freal12+Fimg12F2=Freal22+Fimg22---(2)]]>將第一和第二阻抗圖中心重合后，根據公式(3)處理渦流電信號，以得到實部電壓信號Freal3和虛部電壓信號Fimg3：Freal3=Freal1-Freal2KFimg3=Fimg1-Fimg2K---(3);]]>根據以下公式獲得第三阻抗圖幅值F3；F3=Freal32+Fimg32---(4);]]>分別比較所述第一阻抗圖幅值F1與第一設定閾值A1的大小，以及第三阻抗圖幅值F3與第二設定閾值A3的大小：如果F1<A1，則判定無缺陷；如果F1≥A1且F3<A3，則判定該缺陷為內壁缺陷；如果F1≥A1且F3≥A3，則判定該缺陷為外壁缺陷。相對于現有技術，本發明管道內外壁缺陷檢測方法與上述管道內外壁缺陷檢測裝置的有益效果相同，在此不在贅述。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明管道內外壁缺陷檢測裝置的模塊結構示意圖；圖2為本發明管道內外壁缺陷檢測裝置的機械結構示意圖；圖3為傳感器安裝示意圖；圖4為傳感器信號處理顯示原理示意圖；圖5為本發明管道內外壁缺陷檢測方法的流程圖；圖6為第三阻抗圖檢測內壁缺陷情況；圖7為第三阻抗圖檢測外壁缺陷情況。符號說明：管道磁化模塊100渦流檢測模塊200處理模塊300信號調理電路310模數轉換電路320控制電路330磁化線圈1磁化線圈保護殼2通風孔3螺孔4第一擋板5第二擋板6第一傳感器7第二傳感器8傳感器保護殼9管道飽和磁化區10管道非飽和磁化區11管道12渦流線圈固定架13固定塊14航空插頭15。具體實施方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明的目的是提供一種管道內外壁缺陷檢測裝置及檢測方法，通過管道磁化模塊提供管道檢測時所需的磁場，且使將所述管道的檢測區分為管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區，通過渦流檢測模塊分別采集管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號，進而使得處理模塊根據所述管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號可準確判斷管道中是否存在缺陷并判定缺陷是內壁還是外壁，檢測方便，準確度高。為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。如圖1和圖2所示，本發明管道內外壁缺陷檢測裝置包括管道磁化模塊100、渦流檢測模塊200及處理模塊300。其中，所述管道磁化模塊100環繞所述管道12設置，用于提供管道檢測時所需的磁場，且所述管道的檢測區分為管道飽和磁化區10和管道非飽和磁化區11；渦流檢測模塊200，用于采集具有內壁缺陷的標樣管道飽和磁化區10和管道非飽和磁化區11的渦流電信號，合成阻抗圖并獲得渦流信號的調節系數；以及采集待測管道的管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號；處理模塊300，用于根據所述調節系數以及所述管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號判斷所述待測管道中是否存在缺陷，并在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁。具體地，所述管道磁化模塊100包括第一磁化器和第二磁化器。其中，所述第一磁化器與所述管道同軸設置，位于管道飽和磁化區，將所述管道飽和磁化區的管道磁化至飽和狀態；所述第二磁化器與所述管道同軸設置，位于管道非飽和磁化區，將所述管道非飽和磁化區的管道磁化至非飽和狀態。如圖2所示，所述渦流檢測模塊200包括第一傳感器7和第二傳感器8。其中，所述第一傳感器7設置在所述管道飽和磁化區10，且與所述管道12同軸設置，用于采集管道飽和磁化區10的渦流電信號的實部電壓信號和虛部電壓信號；第二傳感器8設置在所述管道非飽和磁化區11，且與所述管道12同軸設置，用于采集管道非飽和磁化區的渦流電信號的實部電壓信號和虛部電壓信號。所述渦流檢測模塊200合成阻抗圖并獲得渦流信號的調節系數方法：根據所述標樣管道飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號F標real1和虛部電壓信號F標img1，并以實部電壓信號為X軸，虛部電壓信號為Y軸獲得關于采集信號的第一標準阻抗圖；根據所述標樣管道非飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號F標real2和虛部電壓信號F標img2，并獲得第二標準阻抗圖；根據公式(1)分別計算標樣管道內壁中飽和磁化區缺陷的阻抗信號幅值A標1和非飽和磁化區缺陷的阻抗信號幅值A標2：選取標樣管道內壁飽和磁化區的缺陷阻抗信號幅值A標1的最大值A標1max，選取標樣管道內壁非飽和磁化區的缺陷阻抗信號幅值A標2的最大值A標2max；根據公式K＝A標2max/A標1max確定調節系數K。根據所述調節系數以及所述渦流電信號判斷所述被檢測管道是否存在缺陷，以及在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁的方法包括：根據所述被檢管道飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號Freal1和虛部電壓信號Fimg1，并根據以下公式獲得第一阻抗圖幅值F1；根據所述被檢管道非飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號Freal2和虛部電壓信號Fimg2，并根據以下公式獲得第二阻抗圖幅值F2；F1=Freal12+Fimg12F2=Freal22+Fimg22---(2)]]>將第一和第二阻抗圖中心重合后，根據公式(3)處理渦流電信號，以得到實部電壓信號Freal3和虛部電壓信號Fimg3：Freal3=Freal1-Freal2KFimg3=Fimg1-Fimg2K---(3);]]>根據以下公式獲得第三阻抗圖幅值F3；F3=Freal32+Fimg32---(4);]]>分別比較所述第一阻抗圖幅值F1與第一設定閾值A1的大小，以及第三阻抗圖幅值F3與第二設定閾值A3的大小：如果F1<A1，則判定無缺陷；如果F1≥A1且F3<A3，則判定該缺陷為內壁缺陷；如果F1≥A1且F3≥A3，則判定該缺陷為外壁缺陷。具體地，所述處理模塊300包括信號調理電路310、模數轉換電路320及控制電路330。其中，所述信號調理電路310與所述渦流檢測模塊200連接，用于對所述渦流檢測模塊200檢測的電信號陳總進行放大、濾波及相敏檢波處理；模數轉換電320與所述信號調理電路310連接，用于將所述信號調理電路310輸出的模擬電信號轉換為數字電信號；控制電路330與所述模數轉換電路320連接，用于根據所述調節系數以及所述數字電信號判斷管道中是否存在缺陷以及在確定所述管道中存在缺陷時，判斷所述缺陷為外壁缺陷還是內壁缺陷。如圖2-圖4所示，在本實施例中，所述管道磁化模塊100包含第一磁化器和第二磁化器，第一、第二磁化器均含有磁化線圈1和磁化線圈保護殼2，通過磁化線圈1和磁化線圈保護殼2的設置，第一磁化器將管道飽和磁化區10磁化至飽和，第二磁化器將管道非飽和磁化區11磁化至非飽和。所述磁化線圈保護殼2由導磁材料制成，用于保護磁化線圈和優化磁場。所述磁化線圈保護殼2的四個面均設置有通風孔3，用于使磁化線圈散熱；所述線圈保護殼2的兩側分別設置有4個螺孔4，用于固定傳感器第一擋板5和第二擋板6。所述磁化線圈1由N(N≥300)匝漆包線繞制而成，用于提供管道檢測所需的磁場。第一傳感器7和第二傳感器8分別通過同軸電纜線連接至航空插頭15上。所述航空插頭15固定在第一擋板5上。為磁化線圈1提供的電源一般采用直流電源，用于為磁化線圈提供激勵電流，其提供的電流可將磁化線圈將被檢測鐵磁管道檢測區域磁化至飽和。所述渦流檢測模塊200還用于容置所述第一傳感器7或第二傳感器8的傳感器保護殼9。所述第一傳感器7和第二傳感器8均為由漆包線圈繞制的線圈，所述傳感器保護殼9采用絕緣材料制成。本發明通過將第一傳感器7設置于管道飽和磁化區10，第二傳感器8設置于管道非飽和磁化區11，可獲取內外壁缺陷不同磁化程度的渦流信號。進一步地，所述第一傳感器7和第二傳感器8固定均在一階梯形的渦流線圈固定架13上，渦流線圈固定架13與第一擋板5相抵，渦流傳感器與渦流傳感器固定架13相抵，固定在磁化線圈軸向中間位置。渦流線圈固定架13和固定塊14上預置有四個螺紋孔，用于將渦流線圈固定架和固定塊分別固定在渦流線圈第一和第二擋板上。所述第一、第二擋板上含有四個螺紋孔，固定在磁化線圈保護殼2上，其中，所述渦流線圈固定架和固定塊均采用絕緣材料制成。此外，本發明管道內外壁缺陷檢測裝置還包括編碼器(圖中未示出)，與所述管道磁化模塊100固定連接，用于管道檢測過程中確定管道缺陷的軸向位置。進一步地，所述編碼器固定在所述管道磁化模塊100中的線圈1的線圈支架上。本發明還提供一種管道內外壁缺陷檢測方法。如圖5所示，本發明管道內外壁缺陷檢測方法包括：步驟100：提供管道檢測時所需的磁場，且所述管道的檢測區分為管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區；步驟200：采集含有內壁缺陷的標樣管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號，合成阻抗圖并獲得渦流信號的調節系數；以及分別采集管道飽和磁化區和管道非飽和磁化區的渦流電信號；步驟300：根據所述調節系數以及所述渦流電信號判斷所述被檢測管道是否存在缺陷，以及在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁。所述的調節系數的確定方法包括：根據所述標樣管道飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號F標real1和虛部電壓信號F標img1，并以實部電壓信號為X軸，虛部電壓信號為Y軸獲得關于采集信號的第一標準阻抗圖；根據所述標樣管道非飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號F標real2和虛部電壓信號F標img2，并獲得第二標準阻抗圖；根據公式(1)分別計算標樣管道內壁中飽和磁化區缺陷的阻抗信號幅值A標1和非飽和磁化區缺陷的阻抗信號幅值A標2：選取標樣管道內壁飽和磁化區的缺陷阻抗信號幅值A標1的最大值A標1max，選取標樣管道內壁非飽和磁化區的缺陷阻抗信號幅值A標2的最大值A標2max；根據公式K＝A標2max/A標1max確定調節系數K。根據所述調節系數以及所述渦流電信號判斷所述被檢測管道是否存在缺陷，以及在確定存在缺陷時，判斷缺陷的位置，是管道內壁還是外壁的方法包括：根據所述被檢管道飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號Freal1和虛部電壓信號Fimg1，并根據以下公式獲得第一阻抗圖幅值F1；根據所述被檢管道非飽和磁化區的渦流電信號確定實部電壓信號Freal2和虛部電壓信號Fimg2，并根據以下公式獲得第二阻抗圖幅值F2；F1=Freal12+Fimg12F2=Freal22+Fimg22---(2)]]>將第一和第二阻抗圖中心重合后，根據公式(3)處理渦流電信號，以得到實部電壓信號Freal3和虛部電壓信號Fimg3：Freal3=Freal1-Freal2KFimg3=Fimg1-Fimg2K---(3);]]>根據以下公式獲得第三阻抗圖幅值F3；F3=Freal32+Fimg32---(4);]]>分別比較所述第一阻抗圖幅值F1與第一設定閾值A1的大小，以及第三阻抗圖幅值F3與第二設定閾值A3的大小：如果F1<A1，則判定無缺陷；如果F1≥A1且F3<A3，則判定該缺陷為內壁缺陷；如果F1≥A1且F3≥A3，則判定該缺陷為外壁缺陷。此外，本發明管道內外壁缺陷檢測方法還包括設置編碼器，以在管道檢測過程中確定管道缺陷的軸向位置。本發明管道內外壁缺陷檢測裝置及檢測方法，利用內壁缺陷在磁化條件下，阻抗圖中相位不發生改變的特點，通過數據處理將內壁缺陷和外壁缺陷區分開來(如圖6和圖7所示)。從結果上來說，本發明管道內外壁缺陷檢測方法實現了渦流檢測方法鐵磁管道區分缺陷內外壁的目的。由于所述檢測方法依舊采用對被檢測管道邊磁化邊進行渦流檢測的方式，不存在僅用渦流檢測方法檢測鐵磁性管道缺陷時表面磁導率不均勻產生的淹沒缺陷信號的現象，因而有效避免了檢測過程中產生誤判的現象。同時所述檢測方法在檢測前不需要反復調節磁化電源電流，只需要簡單操作就可以實現檢測，實施檢測過程中操作比較簡單。同時該方法采用設定閾值判定缺陷的內壁和外壁以及對缺陷軸向位置定位，易于實現在線自動化檢測，檢測速度較快。同時該方法依然可以采用成熟的飽和磁化渦流檢測對缺陷進行定量評價，因此可靠性較高。本專利中所述的方式也可以在原有渦流檢測的基礎上采用兩組常規渦流線圈，通用性較好。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。當前第1頁1 2 3