管道弯头缺陷检测外置式远场涡流探头设计.pdf

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1、第３８卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ５２０１７年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１７管道弯头缺陷检测外置式远场涡流探头设计１，２１，２３３徐志远，林章鹏，袁湘民，林稳（１．湘潭大学复杂轨迹加工工艺及装备教育部工程研究中心湘潭４１１１０５；２．湘潭大学机械工程学院湘潭４１１１０５；３．湖南省特种设备检验检测研究院岳阳分院岳阳４１４０００）摘要：远场涡流技术在金属管道的无损检测中应用广泛，但通常需要设备停机以便将探头放入管内。为满足压力管道在役检测的需求，针对其易腐蚀的弯头部位，设计了一种在管外放置的远场涡流

2、探头。首先，应用有限元软件对探头的结构及其激发磁场的效果进行了仿真设计；而后建立了弯头缺陷远场涡流检测仿真模型，分析了内、外壁缺陷深度与检测信号特征量的定量关系；最后搭建试验平台进行了预制缺陷检测试验。结果表明：探头电压信号的相位随缺陷深度的增加而近似线性减小，可用于缺陷深度的定量；内壁缺陷信号的相位减小得更快，利用相位特征量可对仅有外壁或内壁缺陷时的缺陷深度进行定量，而不能对两种缺陷都存在的情况进行定量。关键词：远场涡流；探头设计；管道弯头；有限元仿真中图分类号：ＴＧ１１５．２８ＴＨ８７文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０Ｅｘｔｅｒｎａｌｒｅｍｏｔｅｆｉｅ

3、ｌｄｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔｐｒｏｂｅｆｏｒｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｔｐｉｐｅｅｌｂｏｗｓ１，２１，２３３ＸｕＺｈｉｙｕａｎ，ＬｉｎＺｈａｎｇｐｅｎｇ，ＹｕａｎＸｉａｎｇｍｉｎ，ＬｉｎＷｅｎ（１．ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏｍｐｌｅｘＰａｔｈＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎｇｔａｎ４１１１０５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉａｎ

4、ｇｔａｎ４１１１０５，Ｃｈｉｎａ；３．ＨｕｎａｎＳｐｅｃｉａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆ＴｅｓｔｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＹｕｅｙａｎｇＢｒａｎｃｈ，Ｙｕｅｙａｎｇ４１４０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｒｅｍｏｔｅｆｉｅｌｄｅｄｄｙｃｕｒｒｅｎｔ（ＲＦＥＣ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｆｏｒｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｔｅｓｔｉｎｇｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｐｉｐｅｓ，ｂｕｔｉｔａｌｗａｙｓｒｅｑｕｉｒｅｓｓｈｕｔｔｉｎｇｄｏｗｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｏｐｌａｃｅｔｈｅｐｒｏｂｅｉｎｓｉｄｅｔｈｅｐｉｐｅ．Ｉｎｏｒｄ

5、ｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｄｅｍａｎｄｓｏｆｉｎｓｅｒｖｉｃｅｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｆｏｒｐｒｅｓｓｕｒｅｐｉｐｉｎｇｗｈｏｓｅｅｌｂｏｗｒｅｇｉｏｎｓａｒｅｐｒｏｎｅｔｏｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，ａｎｏｖｅｌＲＦＥＣｐｒｏｂｅｐｌａｃｅｄｏｕｔｓｉｄｅｔｈｅｅｌｂｏｗｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐｒｏｂｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｐａｔｔｅｒｎｏｆｉｔｓｅｘｃｉｔｉｎｇｆｉｅｌｄａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＲＦＥ

6、Ｃｔｅｓｔｉｎｇｆｏｒｅｌｂｏｗｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｔｈｅｉｎｎｅｒｄｉａｍｅｔｅｒ（ＩＤ）ａｎｄｏｕｔｅｒｄｉａｍｅｔｅｒ（ＯＤ）ｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈｔｏｔｈｅｓｉｇｎａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｉｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｔｅｓｔｐｌａｔｆｏｒｍｉｓｓｅｔｕｐａｎｄｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｎｇｐｒｅｆａｂｒｉｃａｔｅｄｄｅｆｅｃｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｉ）ｔｈｅｐｒｏｂｅｓｉｇｎａｌｐｈ

7、ａｓｅｄｅｃｒｅａｓｅｓａｌｍｏｓｔｌｉｎｅａｒｌｙｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＩＤｏｒＯＤｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｑｕａｎｔｉｆｙｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈ；ｉｉ）ｔｈｅｐｈａｓｅｏｆＩＤｄｅｆｅｃｔｓｉｇｎａｌｄｅｃｒｅａｓｅｓｍｏｒｅｒａｐｉｄｌｙ，ａｎｄｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｄｅｆｅｃｔｄｅｐｔｈｃａｎｂｅｑｕａｎｔｉｆｉｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｏｎｌｙｏｎｅｔｙｐｅ（ＩＤｏｒＯＤ）ｄｅｆｅｃｔｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｐｈａｓｅｆｅａｔｕｒｅ，ｂｕｔｃａｎｎｏｔｂｅｑｕａｎｔｉｆｉｅｄｗ