多通道体导一体电磁超声换能器的优化设计

为了减少多通道电磁超声换能器的磁铁数量,提高检测信号的信噪比,提出了一种组合型磁铁结构EMAT(电磁超声换能器),使用该EMAT可以在一次检测过程中完成超声测厚、轴向导波和周向导波扫查。通过仿真优化了换能器结构设计,分析了其结构参数对磁场强度的影响。设计换能器并搭建试验平台,验证了模型结构的正确性。与传统换能器的励磁效果相比,该换能器在工件近表面产生的磁场强度较大,可以在一次检测中同时完成测厚与轴向和周向两个方向的导波扫查;测厚信号的信噪比提升了2 dB,导波信号的信噪比提升了19.5%,检测效率得到提高。     

油气管道裂纹涡流检测探头的研制

分析了基于涡流传感技术的油气管道裂纹检测机理,开发了一种裂纹检测系统,研制不同结构参数的检测探头,对含裂纹试件进行扫查。试验结果表明,环形激励线圈的高度和匝数对探头的检测能力影响显著,减小线圈高度、增加匝数有利于提高探头的裂纹检测性能;研制的涡流检测探头可实现宽1 mm裂纹的有效检出。     

曲折线圈折线角度对EMAT换能效率的影响

针对曲折线圈型电磁超声换能器的换能效率,分析了不同折线角度曲折线圈对EMAT(电磁超声换能器)换能效率的影响。根据声束指向原理,通过改变载流导线的角度,设计了0°、30°、60°、90°曲折线圈激励产生电磁超声导波,并采用收发分离式换能器结构在钢板上进行检测试验。结果表明,曲折线圈载流导线角度为0°时,EMAT激发的声波能量集中,方向性好,回波信号幅值强,为钢板的长距离检测提供了可能;曲折线圈载流导线角度增加为30°、60°、90°时,EMAT激发的声波信号纯净,简化了模态分析,对工程中钢板检测的信号简化处理具有重要意义。     

基于磁致伸缩超声导波的管道周向扫查技术

超声导波因其单点激励、传播距离远、全截面检测等突出优势,已被大量应用于油气管道的检测中。然而,现有的轴对称超声导波检测方法只可以通过A扫信号对缺陷在管道轴向的位置进行定位,且在大直径管道以及焊接支架、不等径三通等特定部位的检测效果不佳。通过建模和仿真对比了基于局部加载下的周向扫查技术和现有导波检测技术在管道上的应用特点,得出周向扫查技术更适用于大直径管道的中距离检测的结论。最后开展了验证试验,验证了周向扫查技术可通过B扫成像图对管道上的缺陷进行轴向和周向定位,缺陷回波幅值是现有T(0,1)模态导波检测的3倍以上。     

铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测仿真研究

为了分析阵列涡流传感器扫查不同位置表面横向裂纹时的线圈输出信号特征,以及焊缝受热区金属材质变化对线圈输出信号的影响,建立铝合金焊缝裂纹的阵列涡流检测的三维有限元模型。结果表明:当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5mm时,裂纹长度与线圈感应电动势的波峰幅值呈单调递增关系,探头扫查侧面裂纹时的线圈感应信号总是大于正上方裂纹;焊接所引起的5A06铝合金材料电导率减小会使线圈的感应电动势幅值增大,且当裂纹长度分别为1.6、3.0、4.5 mm时,裂纹长度越大,电导率减小在裂纹检测时对线圈输出信号的影响越小。     

超声导波技术检测储罐底板缺陷

在石油、天然气和化工行业中,许多储存腐蚀性液体的大型容器和储罐经过长时间的使用,其底板容易被腐蚀变薄或穿孔。利用超声导波对薄板腐蚀缺陷的快速大面积扫描的特点,使用了多功能超声检测仪的导波对8mm厚度板中人工标准缺陷进行了线性和旋转角度扫查方式检测。采用声信号定位装置进行探头及缺陷定位,给出了缺陷图像。试验结果反映了在一定频厚积条件下激励导波的传播特性和对不同缺陷的检测能力,对现场检测具有实际指导意义。     

兆赫兹磁致伸缩超声导波管道检测系统的研制

研制的扭转模态磁致伸缩管道检测系统采用排线式磁致伸缩传感器时,可在管道中激励出低频T（0,1）模态超声导波,并有效检测出管道中截面缺失率为3％的通孔缺陷。为拓展检测系统的工作频率范围,设计出一款柔性印刷感应线圈,对其进行的实验验证结果表明,柔性线圈式磁致伸缩传感器可在管道中激励出兆赫兹T（0,1）模态超声导波,传感器的中心频率达1．30MHz,有望进一步提高磁致伸缩传感器的缺陷检测灵敏度。柔性印刷线圈无需使用适配器,可直接卷曲贴覆在管道表面,易于拆装。由此,研制的磁致伸缩管道检测系统的频率范围可覆盖几十千赫兹到兆赫兹,适合应用于实际工程检测。     

承压类管道内壁损伤缺陷的低频电磁检测

通过仿真优化与试验,研制了一套用于承压类管道内壁损伤检测的系统,系统由低频电磁传感器模块、信号发生模块、功率放大模块以及信号调理模块构成。通过低频电磁传感器磁化管道并采集管道的电磁信号,由信号发生和功率放大模块完成对激励线圈的励磁,信号调理模块完成数据放大和滤波,最终实现管道内部缺陷检测。试验结果表明,该低频电磁检测系统灵敏度高,可以实现对直径为152 mm,厚度为16 mm,埋深为12.8 mm的304不锈钢承压管道内部缺陷的有效检测,且其最佳检测频率为100 Hz～200 Hz。     

脉冲涡流检测信号的同步采样方法

为了有效利用脉冲涡流信号的低频成分检测钢板内部裂纹缺陷,提出了脉冲涡流同步采样方法。介绍了该方法的工作原理;采用在钢板上加工不同规格矩形槽的方法模拟钢板的裂纹缺陷;设计了由激励线圈和检测线圈构成的传感器,实现脉冲涡流信号的提取;采用数据采集卡采集信号,以Labview为平台,实现同步采样方法的软件设计。对钢板缺陷的检测和试验数据的分析,证明了脉冲涡流同步采样方法在钢板内部裂纹缺陷检测中具有较高的灵敏度,可以有效识别钢板内部裂纹缺陷。     

油井管漏磁检测的复合磁化器轻量化方法

为了实现磁化器的轻量化,提出一种基于永磁铁和电磁铁复合磁化的方法,优化设计了磁化器及其结构,结合有限元法对多种磁化方案进行了比较分析,结果表明:永磁铁和电磁铁复合磁化器具有体积小、质量小、结构简单等特点。通过进一步优化结构参数,实现了油井管通孔、内盲孔等缺陷的漏磁检测,并进一步验证了该复合磁化器的磁化能力。与穿过式线圈磁化器相比,该复合磁化器质量减小了50%以上,更加便携;与永磁式磁化器相比,该磁化器的拆卸吸力小,更便于作业时的装卸。     

基于磁致伸缩效应的超声导波技术导管架腐蚀检测试验

采用基于磁致伸缩传感器技术的超声导波技术对近浅海海洋平台导管架腐蚀状况检测进行了试验。结果表明,利用超声导波技术可以实现导管架全长度腐蚀状况快速检测。结果还表明,高频信号容易受到连接导管架的横梁影响,采用较低的激励频率更有利于分析海洋平台导管架腐蚀状况。由32kHz检测数据分析可知,导管架腐蚀缺陷主要集中在两个区域,其...     

MsS导波技术在油井管管体检测中的应用及对比试验

介绍了MsS导波技术及其在油井管管体检测中的应用。开展了油井管管体导波检测试验,并与电磁检测结果对比。对比表明,在相同的检测条件下,MsS导波技术能够迅速扫查整个油井管管体信息,检测横截面积损失量灵敏度高;电磁检测技术通过多探靴可实现缺陷环向精确定位。随着技术的发展,MsS导波技术在油井管管体检测中的应用前景广阔。     

Configuration optimization of magnetostrictive transducers for longitudinal guided wave inspection in seven-wire steel strands

The configuration of magnetostrictive transducers for both transmitter and receiver was optimized for the generation and reception of ultrasonic longitudinal guided waves in seven-wire steel strands in a pitch catch arrangement. Three axisymmetric permanent magnets significantly improved the capability of magnetostrictive transducers compared to two permanent magnets, and effectively increased the amplitude of the longitudinal guided wave mode, L(0, 1) at 160 kHz. Experimental results show that the maximum amplitude of a received guided wave signal could be obtained by using a receiver with a three-layer coil in parallel and a transmitter with a three-layer coil in series. The amplitudes of the defect-reflected signal increased by as much as 50% or more as compared with those when both transducers used a single layer coil. As a result, magnetostrictive transducers with an optimized configuration, including permanent magnet distribution and multilayer coil connection, could be efficiently used for the inspection of seven-wire steel strands by using ultrasonic guided waves in a pitch catch arrangement.     

Investigation on transverse defect and cavitation depth in ferrous pipe using melt spun FeSiB ribbon as magnetostrictive sensing element

The investigation addresses the scope of rapidly quenched Fe₈₀Si₈B₁₂ ribbons as magnetostrictive sensor (MsS) material to generate guided waves in galvanised iron pipe and evaluation of defects with different geometries and dimensions. Enhancement in the effective defect size (EDS) of transverse and pit type defects increased the MsS signal. However, the backwall echo showed opposing trend (transverse: reduced and pit: increased) with increase in dimensions of these defects. Such behaviour of backwall intensities has been correlated to different type of guided wave strain field distributions around these defects and reflection coefficients.     

MsS导波技术在海洋钻井平台输油管道检测中的应用

海洋钻井平台工艺管道工况复杂,管道常规检测方法难以满足检测要求,迫切需要一种有效的在线检测技术。鉴于低频超声导波技术是管道在线检测的有效手段,本研究采用MsS导波技术对某平台的带套管的入海输油管道进行了在线检测试验,讨论了检测频率的选择要求,设计制作了试验样管,对样管进行了检测验证。样管检测和在用管道在线检测验证试验表明,MsS导波技术是解决海洋平台工艺管道在线检测技术难题的一种有效手段,可为今后同类管道的在线检测提供参考。     

多层铆接结构铆钉孔周裂纹的脉冲涡流检测

飞机多层金属铆接结构中铆钉周边裂纹的检测是无损检测领域中的一个难点和热点。基于脉冲涡流检测技术,设计检测探头,并对探头的激励线圈匝数、检测频率、接收传感器距铆钉距离等参数进行优化,研制一种使探头能够围绕铆钉进行旋转检测的装置。检测探头参数和传感器与铆钉之间的距离参数的变化对检测灵敏度的影响较大。旋转装置检测时:激励匝数为180匝、检测频率为100 Hz、探头与铆钉距离4 mm时,对于长度为1、2 mm的铆钉孔周边裂纹检测效果较好;对于长度大于2 mm的铆钉孔周边裂纹,探头距离铆钉10 mm的时候检测灵敏度较高。利用旋转装置检测和纯手动检测的结果对比表明,旋转检测装置能够很好地抑制探头与铆钉之间的距离变化带来的对信号的干扰,减少伪缺陷并提高检测效率。     

基于磁致伸缩技术的超声导波波速及最大检测长度试验

针对基于磁致伸缩超声导波技术的导波波速及检测长度进行了试验研究。试验中采用干耦合方式,分别对两种不同材质(不锈钢、合金钢)管道试样进行了超声导波检测。试验结果表明,分别单向激励64和128 kHz的T(0,1)模态超声导波在两种不同材质的管道管端位置,波速及检测长度有着明显的差异。     

Scanning waveform analysis of a room-temperature-probe SQUID NDE system

A room-temperature-probe SQUID NDE system with high mobility and excellent spatial resolution has been developed for detecting the internal cracks of metallic material. Here, the sensing probe is composed of quadruple excitation coils and double D-shape pickup coils. It is connected to the input coil surrounding the SQUID sensor to transfer a magnetic field of eddy current. Following the previous demonstration of its good spatial resolution and high sensitivity, a signal mechanism for the scanning waveform is further proposed in this study to explain the scanning non-directionality of the system and analyze the internal cracks. Both fine and wide single cracks and multi-cracks with dense and spare intervals are valid. Moreover, the model is in good agreement with the test results.     

飞机铆接结构的远场涡流传感器设计及试验研究

飞机的结构件在铆接时存在铆接误差与应力集中,且在疲劳载荷的作用下容易产生疲劳裂纹,影响飞机的飞行安全性。针对铆接结构的隐藏缺陷,现有技术难以检测,而远场涡流检测技术不受集肤效应的限制,对铆接结构缺陷的检测具有潜在优势。本研究对铆接结构的隐藏缺陷开展远场涡流检测试验研究,从远场涡流检测理论出发,研究激励/检测线圈距离、匝数与检测频率、灵敏度的关系,在此基础上优化远场涡流传感器的激励参数。结果表明:当激励线圈的匝数为1 000,可感生出较强的涡流场;由于检测线圈采用的是差分形式,当检测线圈距离为7 mm时,检测信号幅值最大,且根据幅值特性或相位特性任一个信号,可准确对缺陷进行定位。