專利名稱：鋼管正交磁化漏磁檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼管漏磁無損檢測磁化技術(shù)，特別是基于正交磁化的 鋼管漏磁檢測裝置。
背景技術(shù)：
鋼管作為工程材料或器件已廣泛應(yīng)用于我國石油石化工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ) 建設(shè)項(xiàng)目當(dāng)中。隨著社會(huì)生產(chǎn)建設(shè)的迅猛發(fā)展，無縫和焊接鋼管的生產(chǎn)和
需求不斷增長，生產(chǎn)效率和速度迅速提高。目前，根據(jù)美國石油協(xié)會(huì)(API) 的要求，無縫鋼管和焊接鋼管在出廠之前必須進(jìn)行100%的探傷。
漏磁檢測作為一種無損探傷技術(shù)，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用在鋼管自動(dòng)檢測生 產(chǎn)線上。在漏磁檢測中，磁化方向與傷的走向垂直時(shí)檢出效果最佳，鋼管 軸向磁化最易檢測與其軸線夾角為90。走向的傷(簡稱橫向傷)，但也用于 檢測與其軸線夾角為45-90°的近橫向走向的傷，所以實(shí)際上橫向傷包括與 鋼管夾角為45-90。走向傷，其相應(yīng)檢測單元稱為橫向傷檢測單元；同樣地， 縱向傷包括為0-45。走向的傷，其相應(yīng)的檢測單元稱為縱向傷檢測單元。對 此，鋼管全方位走向傷的檢測也即其橫、縱向傷的全面檢測。
在鋼管漏磁檢測中，單一的縱向傷檢測單元只能形成小于360°的圓周 管壁上縱向傷的靜態(tài)檢測區(qū)，所以目前對于鋼管全方位傷的全面自動(dòng)檢測 是通過檢測單元與鋼管作低速螺旋推進(jìn)的相對運(yùn)動(dòng)掃查方式來完成的(見 Forster R On the way from the "know how" to "know why" in the magnetic leakage method of nondestructive testing(Part1).Materials evaluation, 1985,43(9): 1154 — 1162; GB/T 12606-1999/ISO 9598:1989.鋼管漏磁探傷方法；何輔云、賴志榮、竇 新華等.鋼管漏磁探傷機(jī).專利申請?zhí)?5212309.6;康宜華、劉斌，譚波等多 規(guī)格油套管漏磁檢測方法研究.鋼管、2007 36(1)， P17-20)。這種螺旋推進(jìn) .的相對運(yùn)動(dòng)掃查方式將鋼管的檢測速度限制在小于1.2m/s的低速生產(chǎn)狀況下，檢測效率低，難以適應(yīng)鋼管生產(chǎn)、制造工藝的發(fā)展要求；同時(shí)，不適 用于自身難以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鋼管(如連續(xù)油管、方鉆具以及鋼軌等)上全
方位走向傷的全面檢測；也不能完成軸向焊縫上縱向傷(平行于軸線(或 焊縫))的檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，該裝置能夠?qū)?包括自身難以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在內(nèi)的各種被檢鋼管進(jìn)行全方位走向傷的檢測， 并且具有更高的檢測速度。
本發(fā)明提供的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在于它包括橫向 傷檢測單元、第一縱向傷檢測單元、第二縱向傷檢測單元和信號采集與處 理器.；第一縱向傷檢測單元與第二縱向傷檢測單元在待檢測鋼管圓周方向 上呈90。夾角的正交布置關(guān)系；橫向傷檢測單元、第一縱向傷檢測單元以及 第二縱向傷檢測單元在待檢測鋼管軸線方向上錯(cuò)位布置；信號采集與處理 器分別與橫向傷檢測單元、第一縱向傷檢測單元及第二縱向傷檢測單元相 連，分別拾取到的橫、縱向傷漏磁場的模擬信號，再經(jīng)濾波放大和A/D轉(zhuǎn) 換后得到數(shù)字量的檢測信號。
本發(fā)明提供的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置的特點(diǎn)是采用正交磁化器 組件對鋼管進(jìn)行分段正交磁化形成360。圓周管壁軸向磁化區(qū)、大于180。
圓周管壁第一周向磁化區(qū)、大于180。圓周管壁第二周向磁化區(qū)；第一周向
磁化區(qū)與第二周向磁化區(qū)在鋼管圓周方向上呈90。旋轉(zhuǎn)正交，且沿鋼管軸向 錯(cuò)位布置，兩者互補(bǔ)形成大于360。圓周管壁區(qū)域上縱向傷泄漏場的激發(fā)檢 測區(qū)；同時(shí)，軸向磁化區(qū)與周向磁化區(qū)磁化正交，最終形成大于或等于360。 圓周管壁區(qū)域上橫、縱向傷(全方位走向傷)泄漏磁場的激發(fā)檢測區(qū)；采 用檢測探靴組件分別布滿于橫、縱向傷檢測區(qū)，拾取鋼管360。圓周管壁上 橫、縱向傷(全方位走向傷)的泄漏磁場并以電壓的形式輸出，通過電壓 突變的有無確定傷的存在與否；被檢鋼管以高速直進(jìn)的運(yùn)動(dòng)方式通過正交磁化器及檢測探靴組件，實(shí)現(xiàn)其整管上全方位走向傷的超高速檢測，檢測
速度可以達(dá)到2.5 10m/s。總之，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了被檢鋼管以超高速直進(jìn)的 運(yùn)動(dòng)方式通過固定式檢測單元就可直接完成鋼管上全方位走向傷的高效檢 測；同時(shí)，解決了自身難以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鋼管(如連續(xù)油管、方鉆具以及 鋼軌等)上全方位走向傷難以自動(dòng)快速檢測的問題；也能完成軸向焊縫上 縱向傷(平行于軸線(或焊縫))的檢測。


圖la為本發(fā)明裝置中鋼管軸向磁化360。圓周管壁上橫向傷泄漏場激發(fā) 檢測原理示意圖lb為本發(fā)明裝置中鋼管單一周向磁化小于360。圓周管壁上縱向傷 泄漏場激發(fā)檢測原理示意圖lc為本發(fā)明裝置中鋼管旋轉(zhuǎn)卯。單一周向磁化小于360°圓周管壁上
縱向傷泄漏場激發(fā)檢測原理示意圖id為本發(fā)明裝置中鋼管正交周向磁化大于360。圓周管壁上縱向傷 泄漏場激發(fā)檢測原理示意圖2a為本發(fā)明裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖2b為圖2a中橫向傷檢測單元示意圖2c為圖2a中第一縱向傷檢測單元示意圖2d為圖2a中第二縱向傷檢測單元示意圖2e為圖2a中檢測探靴與信號采集與處理器連接示意圖3a為圖2a中檢測探靴結(jié)構(gòu)示意圖3b為圖2b中橫向傷檢測探靴結(jié)構(gòu)示意圖3c為圖2c中第一、二縱向傷檢測探靴結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖la、 lb、 ic、 ld所示，本發(fā)明檢測裝置的原理為 軸向磁化器1可對鋼管2進(jìn)行360°圓周管壁軸向磁化，從而形成360° 圓周管壁區(qū)域上橫向傷泄漏場的激發(fā)檢測區(qū)；第一周向磁化器3、 3'磁極所對的鋼管2圓周管壁處由于其磁場呈發(fā)散狀而不易激發(fā)出縱向傷泄漏場，
為縱向傷靜態(tài)檢測盲區(qū)，最終只能在遠(yuǎn)離磁極的鋼管管壁處形成小于360° 圓周管壁區(qū)域上縱向傷泄漏場的第一、第二激發(fā)檢測區(qū)A、 A、為此，另 增加第二周向磁化器4、 4'，與原單一周向磁化器3在鋼管2圓周方向上呈 卯。旋轉(zhuǎn)正交，且沿鋼管2軸向錯(cuò)位布置，同樣可形成小于360。圓周管壁區(qū) 域上縱向傷泄漏場的第三、第四激發(fā)檢測區(qū)B、 B，，兩正交周向磁化器3、 4互補(bǔ)形成大于360。圓周管壁區(qū)域上縱向傷泄漏場的激發(fā)檢測區(qū)A+ A'+B+B';軸向磁化區(qū)與兩周向磁化區(qū)磁化正交，最終形成大于或等于360。 圓周管壁區(qū)域上橫、縱向傷(全方位走向傷)泄漏磁場的激發(fā)檢測區(qū)；采 用檢測探靴組件布滿于該橫、縱向傷檢測區(qū)，當(dāng)被檢鋼管以高速直進(jìn)的運(yùn) 動(dòng)方式通過磁化器組及檢測探靴組是，就能完成整管上全方位走向傷的超 高速檢測。
下面結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
如圖2a所示，本發(fā)明裝置包括橫向傷檢測單元5、第一縱向傷檢測 單元6、第二縱向傷檢測單元7、信號采集與處理器8。
其中，第一縱向傷檢測單元6與第二縱向傷檢測單元7在鋼管2圓周 方向上呈90角夾角，即呈正交關(guān)系。橫向傷檢測單元5、第一縱向傷檢測 單元6以及第二縱向傷檢測單元7在鋼管2軸線方向上錯(cuò)位布置。
如圖2b所示，橫向傷檢測單元5由橫向穿過式線圈10、橫向傷檢測探 靴11和橫向傷檢測探靴安裝板12、 12，構(gòu)成。橫向傷檢測探靴11布置于橫 向穿過式線圈10內(nèi)腔，并通過橫向傷檢測探靴安裝板12、 12'固定連接為 一體。待檢測鋼管2通過橫向穿過式線圈IO和橫向傷檢測探靴11，以實(shí)現(xiàn) 其360。圓周管壁上的橫向傷的檢測。
如圖2c所示，第一縱向傷檢測單元6包括第一、第二穿過式線圈13、 13，、第一、第二線圈鐵芯14、 14'和第一、第二縱向傷檢測探靴16、 16'。
第一、第二穿過式線圈13、 13'相對放置，第一、第二線圈鐵芯14、 14，分別布置于第--、第二穿過式線圈13、3'內(nèi)腔，并且通過第一鐵芯連 接板15固定連接為一體。用于形成縱向傷泄漏場的激發(fā)檢測區(qū)A、 A'。 第一、第二縱向傷檢測探靴16、 16'相對放置于檢測區(qū)A、 A'內(nèi)，并通過第一、第二縱向傷檢測探靴安裝板17、 17'與第一鐵芯連接板15固定連接為 一體，以完成A、 A，區(qū)上縱向傷的檢測。
第二縱向傷檢測單元7與第一縱向傷檢測單元6結(jié)構(gòu)相同。如圖2d所 示，它包括第三、第四穿過式線圈18、 18'、第三、第四線圈鐵芯19、 19， 和第三、第四縱向傷檢測探靴21、 21，。第三、第四線圈鐵芯19、 19'分別 布置于第三、第四穿過式線圈18、 18，內(nèi)腔，并且通過第二鐵芯連接板20 固定連接為一體，分別形成縱向傷泄漏場的二個(gè)激發(fā)檢測區(qū)B、 B'。第三、 第四縱向傷檢測探靴21、 21 ，相對放置于檢測區(qū)B、 B，，，并通過第三、第 四縱向傷檢測探靴安裝板22、 22'與第二鐵芯連接板20固定連接為一體， 以完成B、 B'區(qū)上縱向傷的檢測。
如圖2e所示，信號采集與處理器8由濾波器23、放大器24以及A/D 轉(zhuǎn)換器25串聯(lián)組成，濾波器23與橫向傷檢測探靴10、第一、第二縱向傷 檢測探靴16、 16'以及第二縱向傷檢測探靴21、 21'相連。
進(jìn)行檢測時(shí)，讓鋼管2在驅(qū)動(dòng)滾輪9、 9'上以直進(jìn)式相對運(yùn)動(dòng)通過橫向 傷檢測單元5、第一縱向傷檢測單元6、第二縱向傷檢測單元7，橫向傷檢 測探靴IO、第一縱向傷檢測探靴16、 16'以及第二縱向傷檢測探靴21、 21' 拾取到的縱、橫向傷漏磁場的模擬信號后先經(jīng)過濾波器23濾波，然后經(jīng)過 放大器24放大，最后經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器25轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的檢測信號。
如圖3a、 3b、 3c所示，檢測探靴由霍爾磁敏元件26封裝在檢測探靴 架27里所構(gòu)成，且霍爾磁敏元件26交錯(cuò)布置；橫向傷檢測探靴10的探靴 架27a為環(huán)狀塊，第一至第四縱向傷檢測探靴16、 16'、 21、 21'的探靴架 均為扇形塊27b，扇形中心夾角e: 45-160° 。
本發(fā)明不僅局限于上述具體實(shí)施方式
，本領(lǐng)域一般技術(shù)人員根據(jù)實(shí)施 例和附圖公開的內(nèi)容，可以采用其它多種具體實(shí)施方式
實(shí)施本發(fā)明，因此， 凡是采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和思路，做一些簡單的變化或更改的設(shè)計(jì)，都 落入本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1、一種鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在于它包括橫向傷檢測單元(5)、第一縱向傷檢測單元(6)、第二縱向傷檢測單元(7)和信號采集與處理器(8)；第一縱向傷檢測單元(6)與第二縱向傷檢測單元(7)在待檢測鋼管(2)圓周方向上呈90°夾角；橫向傷檢測單元(5)、第一縱向傷檢測單元(6)以及第二縱向傷檢測單元(7)在待檢測鋼管(2)軸線方向上錯(cuò)位布置；信號采集與處理器(8)分別與橫向傷檢測單元(5)、第一縱向傷檢測單元(6)及第二縱向傷檢測單元(7)相連，分別拾取到的橫、縱向傷漏磁場的模擬信號，再經(jīng)濾波放大和A/D轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字量的檢測信號。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在于 包括橫向穿過式線圈(10)、橫向傷檢測探靴(11)和橫向傷檢測探靴安裝 板(12、 12');橫向傷檢測探靴(11)布置于橫向穿過式線圈(10)內(nèi)腔， 并通過橫向傷檢測探靴安裝板(12、 12，)固定連接為一體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在 于第一縱向傷檢測單元(6)包括第一、第二穿過式線圈(13、 13')、第 一、第二線圈鐵芯(14、 14')和第一、第二縱向傷檢測探靴(16、 16'); 第一、第二穿過式線圈(13、 13')相對放置，第一、第二線圈鐵芯(14、 14，)分別布置于第一、第二穿過式線圈(13、 13')內(nèi)腔，并且通過第一 鐵芯連接板(15)固定連接為一體，形成縱向傷泄漏場的第一、第二激發(fā) 檢測區(qū)；第一、第二縱向傷檢測探靴(16、 16')相對放置于第一、第二激 發(fā)檢測區(qū)內(nèi)，并通過第一、第二縱向傷檢測探靴安裝板07、 17')與第一 鐵芯連接板(15)固定連接為一體。
4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在于: 第二縱向傷檢測單元(7)包括第三、第四穿過式線圈(18、 18')、第三、第四線圈鐵芯(19、 19，)和第三、第四縱向傷檢測探靴(21、 21，)；第三、 第四線圈鐵芯(19、 19，)分別布置于第三、第四穿過式線圈(18、 18，) 內(nèi)腔，并且通過第二鐵芯連接板(20)固定連接為一體，分別形成縱向傷 泄漏場的第三、第四激發(fā)檢測區(qū)；第三、第四縱向傷檢測探靴(21、 21') 相對放置于第三、第四激發(fā)檢測區(qū)，并通過第三、第四縱向傷檢測探靴安 裝板(22、 22，)與第二鐵芯連接板(20)固定連接為一體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在于 信號采集與處理器(8)由濾波器(23)、放大器(24)以及A/D轉(zhuǎn)換器(25) 串聯(lián)組成，濾波器(23)分別與橫向傷檢測探靴(10)及第一至第四縱向 傷檢測探靴(16、 16'、 21、 21')相連。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，其特征在于 檢測探靴由霍爾磁敏元件(26)封裝在檢測探靴架(27)里所構(gòu)成，且霍 爾磁敏元件(26)交錯(cuò)布置；橫向傷檢測探靴(10)的探靴架(27a)為環(huán) 狀塊，第一至第四縱向傷檢測探靴(16、 16'、 21、 21')的探靴架均為扇形 塊，扇形中心夾角為45-160° 。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼管正交磁化漏磁檢測裝置，它包括橫向傷檢測單元、第一、第二縱向傷檢測單元和信號采集與處理器；二個(gè)縱向傷檢測單元在待檢測鋼管圓周方向上呈90°夾角的正交關(guān)系；橫向傷檢測單元、二個(gè)縱向傷檢測單元在待檢測鋼管軸線方向上錯(cuò)位布置；信號采集與處理器分別與橫向傷檢測單元及各縱向傷檢測單元相連，分別拾取到的縱、橫向傷漏磁場的模擬信號，再經(jīng)濾波放大和A/D轉(zhuǎn)換后得到數(shù)字量的檢測信號。裝置實(shí)現(xiàn)了被檢鋼管以高速直進(jìn)的運(yùn)動(dòng)方式通過固定式檢測單元就可直接完成鋼管上全方位走向傷的高效檢測；同時(shí)，解決了自身難以作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的鋼管(如連續(xù)油管、方鉆具以及鋼軌等)上全方位走向傷難以自動(dòng)快速檢測的問題；也能完成軸向焊縫上縱向傷的檢測。
文檔編號G01N27/82GK101446568SQ200810197719
公開日2009年6月3日 申請日期2008年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者孫燕華, 康宜華 申請人:華中科技大學(xué)