[发明专利]一种金属管道内表面裂纹的定量评估方法

说明书

本发明公开一种金属管道内表面裂纹的定量评估方法，应用于评估测试装置的数据分析处理单元上，所述评估测试装置包括数据分析处理单元、机械运动控制单元、与机械运动控制单元连接的传动装置和设置在传动装置的检测探头，所述检测探头包括用于产生交流磁场信号的激励线圈和设在激励线圈外表面的磁场传感器，机械运动控制单元用于将位置信息传递给数据分析处理单元，数据分析处理单元用于综合位置信息和磁场传感器传递的磁感应强度信息并进行运算和处理。本发明通过磁场传感器获取被测管道出现裂纹时的磁感应强度变化，来实现对裂纹形状的定量评估，解决现有技术对裂纹难以进行定量分析的问题。

技术领域

本发明涉及材料表面物理特性表征评估方法技术领域，尤其涉及一种金属管道内表面裂纹的非接触检测和评价方法。

背景技术

金属管道在装备制造业、石油天然气、核电等领域应用非常广泛，周期性检查以确保其完整性具有非常重要的意义。目前工程上大多数采用的无损检测技术为超声波检测。超声波检测是利用材料及其缺陷的声学性能差异对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化来检验材料内部缺陷的无损检测方法。超声波检测的优点是速度快、灵敏度高、对人体无害，可以实现缺陷定量分析。但是，超声波检测要求被检查表面有一定的光洁度，并需有耦合剂充填满探头和被测表面之间的空隙，以保证充分的声耦合。此外，因易产生杂乱反射波而较难应用，要求有一定经验的检验人员来进行操作和判断检测结果。

采用基于电磁原理的检测方法，可以解决超声检测工艺复杂的局限性，并且不要求清理金属表面。涡流检测是以电磁感应现象为基本原理，通过检测被测物体内感生涡流的变化情况，从而实施材料物理性能的无损评定，或探测其内部缺陷的无损检测方法。阻抗分析法是涡流检测中应用非常广泛的一种方法。它是以分析涡流效应引起检测线圈的阻抗及相位变化之间的密切关系为基础，从而鉴别出影响因素效应的一种分析手段。涡流检测的优点是无需直接接触，不需要耦合介质，并且速度快、易于实现自动化。

涡流检测是当前在线检测应用中最为普遍的检测手段，但是涡流检测自身存在一定缺陷，干扰因素较多，提离效应大。特别是，传统的阻抗分析法只能用来判断导体内部是否存在缺陷，并不能直观地描述缺陷的形状、大小和位置等信息。探伤过程中很难判断缺陷的种类和形状，难以实施缺陷的定量分析。现代无损检测已经并不满足只能检测缺陷的有无问题，缺陷的定量化评估对于确保机构的状态稳定性、保障生产安全运行以及设备的生命周期评估具有非常重要的意义。为获取更多明显的特征量以提高对缺陷的检测能力，传统涡流检测必须在检测手段和分析方法上得以改善和创新。

发明内容

为此，需要提供一种金属管道内表面裂纹的定量评估方法，解决现有涡流检测很难判断裂纹缺陷的种类和形状，难以实现裂纹的定量分析的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种金属管道内表面裂纹的定量评估方法，应用于评估测试装置的数据分析处理单元上，所述评估测试装置包括数据分析处理单元、机械运动控制单元、与机械运动控制单元连接的传动装置和设置在传动装置的检测探头，所述检测探头包括用于产生交流磁场信号的激励线圈和设在激励线圈外表面的磁场传感器，数据分析处理单元与机械运动控制单元和磁场传感器连接，机械运动控制单元用于将位置信息传递给数据分析处理单元，数据分析处理单元用于综合位置信息和磁场传感器传递的磁感应强度信息并进行运算和处理，机械运动控制单元实现传动装置的驱动，所述方法包括裂纹截面形状评估步骤：

驱动传动装置在无裂纹管道中运动获取检测探头在不同位置的径向或轴向磁感应强度；

驱动传动装置在被测管道中运动获取检测探头在不同位置的径向或轴向磁感应强度，将该磁感应强度与无裂纹时的磁感应强度作比较，得到径向或轴向磁感应强度差值；

根据得到的径向或轴向磁感应强度差值与预设的磁感应强度扰动曲线模型，比对得到裂纹截面面积。

进一步地，所述预设的磁感应强度扰动曲线模型通过如下步骤得到：