[实用新型]用于检测深裂纹的圆形相切式涡流探头

说明书

本实用新型属于电磁无损检测技术领域，涉及用于检测深裂纹的圆形相切式涡流探头。所述探头包括激励元件、检测元件和固定架(9)；所述激励元件包括大激励线圈(1)、大激励线圈绕线盘(6)、小激励线圈(2)和小激励线圈绕线柱(7)；所述大激励线圈(1)与小激励线圈(2)内切；所述检测元件包括检测线圈支座(11)、检测线圈绕线柱(8)、磁场屏蔽板(5)、检测线圈(3)和磁场屏蔽筒(4)；所述磁场屏蔽板(5)、检测线圈(3)和磁场屏蔽筒(4)依次套在检测线圈绕线柱(8)上，检测线圈(3)位于磁场屏蔽板(5)和磁场屏蔽筒(4)形成的屏蔽外壳内。本实用新型探头探测深度大、效率高。

技术领域

本实用新型属于电磁无损检测技术领域，涉及一种用于核电及其他重要工业领域缺陷检测的涡流探头，尤其涉及用于检测深裂纹的圆形相切式涡流探头。

背景技术

涡流检测是常规无损检测技术之一，是以电磁感应原理为基础，依据材料电磁性能变化来对材料及构件实施缺陷探测和性能测试的电磁检测方法。涡流检测方法使用激励线圈在试件中产生旋涡状的感应交变电流，通过线圈的电压信号变化来判断缺陷的位置和大小。该法具有非接触、检测速度快的特点和浅裂纹定量方面的优势，是一种对表面和近表面缺陷进行定量无损评价的有效方法。涡流检测方法广泛应用于用于石油化工、电力冶金等行业，以及航空航天、核电设备等重要领域。

目前常规涡流检测基本停留在近表层缺陷的检测，因为存在明显的集肤效应，涡流被限制在导体表面及近表面，所以对装备零件中较深缺陷以及深层缺陷识别能力有限。涡流的标准渗透深度是指当材料中的涡流密度达到材料表面涡流密度的37%时的材料深度。制约涡流渗透深度的因素有激励频率、激励电流大小以及材料的电磁特性等。增加涡流探头的穿透能力常采用低频激励、远场涡流以及脉冲涡流。虽然通过优化激励频率等措施，可以在一定程度上提高对深裂纹的检测效果，但同时存在其他问题，如：采用低频激励及远场涡流虽然可增大涡流渗透深度、提高探头检测深层缺陷的能，但同时会导致探头分辨率低、信噪比低、检测速度低，并引发了探头的速度效应和检测信号分辨困难等问题；采用脉冲涡流利用多频信号检测缺陷，相对于传统涡流检测具有一定优势，但脉冲涡流信号在产生、传输及接收过程中，会受到噪声污染，所采用的霍尔元件灵敏度不高，分辨率易受偏移量和噪声影响。

常规均匀涡流探头虽然解决了分辨率低、信噪比低等问题，但仍无法摆脱集肤效应的限制，所能探测到的裂纹深度有限，对较深裂纹仍然无法获得理想的结果，而且所采用的矩形激励线圈在材料中所感应产生的涡流具有方向性，容易对平行于涡流流动方向的裂纹产生漏检。

综上，现有技术存在的主要问题有：（1）常规涡流探头所产生的涡流渗透深度过小，无法获得深裂纹检测信号的问题；（2）材料深层缺陷的检测信号较小，易受激励磁场噪声干扰的问题；（3）常规深裂纹检测探头的线圈尺寸过大 ；（4）均匀涡流探头对裂纹方向敏感的问题。

因此，研究能有效识别金属材料中的深裂纹、适用于核电设备及其他重要工业领域大型厚壁构件缺陷检测的涡流检测探头，在保障设备安全运行、评定设备寿命、降低设备维护成本等方面具有重要意义和前景。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种圆形相切式深裂纹涡流检测探头，采用三个大小不等的圆形线圈按相切关系排布，其中两个激励线圈内切，并向两个激励线圈中分别通入同频率的反向交变电流，在材料中产生反向的交变涡流。通过调整激励电流的大小和相位，使材料表面的涡流叠加为零，材料内部涡流密度变大，从而达到增加渗透深度、获取材料内部深裂纹微小信号的目的。和低频激励、远场涡流等现有技术相比，本实用新型可有效提高裂纹的检测深度，同时具有较高分辨率和较高的检测速度，可用于金属材料中的深裂纹及深层缺陷的在线检测和定量，为工业设备及产品的定量检测和评估提供准确可靠的依据。