[发明专利]一种用于钢管壁厚测量的管波电磁超声换能器

说明书

本发明属于钢管测厚技术领域，具体涉及一种用于钢管壁厚测量的管波电磁超声换能器。该管波电磁超声换能器包括磁化装置、电磁超声发射线圈和电磁超声接收线圈；磁化装置在被测钢管上施加一轴向的激磁场，当电磁超声发射线圈中通以高频脉冲时，在被测钢管表面感应出涡流，带电粒子在洛伦兹力作用下产生周期性振动，该周期性振动沿被测钢管的轴向传播形成超声管波，电磁超声接收线圈测量该超声管波波形。本发明不再需要像传统的压电超声探伤那样使用液态耦合介质，且换能器不需要与被检测钢管接触，只在钢管穿过该电磁超声换能器的过程中即完成对钢管的壁厚测量。

技术领域

本发明属于钢管测厚技术领域，具体涉及一种用于钢管壁厚测量的管波电磁超声换能器。

背景技术

在钢管轧制过程中，一旦产生壁厚不均或厚度超差，若继续进行后续工艺制造(如矫直、热处理、精整等)将会造成能源浪费，还会给钢管成品阶段的检测带来负担。因此，钢管在中间阶段的实时壁厚测量对钢管企业的节能降耗意义重大。

钢管在轧制阶段的壁厚测量，因为其温度较高，所以不宜使用以水或油作为耦合介质的传统压电超声测厚技术。早期在钢管轧制线上应用的射线透照壁厚测量方法，也因为辐射防护问题和测量精度差而逐渐被淘汰使用。

电磁超声方法不使用耦合剂，是少数能够适应中间阶段恶劣环境下检测的无损检测方法之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钢管壁厚测量的管波电磁超声换能器装置，将其安装在钢管的生产线(如轧制后的传输线)上，可对钢管壁厚实施逐段均值测量，及时发现超差缺欠，避免后续工序的能源浪费，确保钢管产品的质量，降本增效。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供一种用于钢管壁厚测量的管波电磁超声换能器，包括磁化装置1、电磁超声发射线圈2和电磁超声接收线圈3；

其中，两个所述磁化装置1沿被测钢管4的轴线间隔并列布置，磁化装置1的中部开有用于被测钢管4穿过的圆孔；电磁超声发射线圈2和电磁超声接收线圈3与磁化装置1的中部圆孔同轴地设置在两个磁化装置1之间；

所述磁化装置1在被测钢管4上施加一轴向的激磁场B，当电磁超声发射线圈2中通以高频脉冲时，在被测钢管4表面感应出涡流，带电粒子在洛伦兹力作用下产生周期性振动，该周期性振动沿被测钢管4的轴向传播形成超声管波，电磁超声接收线圈3测量该超声管波波形。

所述磁化装置1包括线包5和壳体6，线包5围绕壳体6的中部圆孔由漆包线绕制而成；两个并列的磁化装置1的线包5串行连接；当在线包5中通以直流电时，即在被测钢管4中产生一轴向分布的激磁场B。

所述外壳6采用铁磁材料制作，由线包5产生的激磁场B被限制在由外壳6和被测钢管4构成的磁回路中。

所述电磁超声发射线圈2和电磁超声接收线圈3均由中空柱管骨架和绕制在骨架上的线圈构成；所述电磁超声发射线圈2和电磁超声接收线圈3的骨架相同，均采用非金属材料制作；

所述骨架的外表面上设置有线圈槽，所述线圈槽包括多个环行槽和两个关于骨架轴对称的轴向槽；

线圈均采用漆包线绕制，并在线圈槽中呈回折形方式绕制。

电磁超声发射线圈2的发射线圈与电磁超声接收线圈3的接收线圈采用的线径和绕制的匝数不同。

发射线圈的线径为0.5mm，共绕8～12匝；接收线圈的线径为0.05mm，共绕30～50匝。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明利用电磁超声激发管波进行钢管测厚，不仅速度快效率高，而且摒弃使用体波逐点测量的方法，实现对钢管的逐段均值测量，正好满足钢管轧制阶段生产检验要求。