专利名称：一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无损检测方法及装置，尤其是涉及一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法及装置。
背景技术：
涡流检测是一种使用很广泛的无损检测技术，它具有检测速度快、对表面缺陷反应灵敏等优异性能。一直以来，涡流法主要用于检测金属材料表面裂纹并确定其长度，而裂纹的深度和形状，则一般采用超声法进行预测。但是由于超声法在检测表面浅裂纹及奥氏体不锈钢材料方面存在不足。目前，涡流检测法已在蒸汽发生器管道、核电站热交换管道等许多关键设备的在役检测中发挥着重要的作用。大型金属压力容器，如管道、石油、化工储运罐、高速公路钢结构桥梁等这些装备往往由多段或多个部件焊接而成，在使用过程中，焊接部位往往容易出现裂纹、渗漏等损伤，所以在对这些结构件的质量检测中，需要对焊接区域加以重点检测。这就需要知道焊缝的位置及方向。为了防护，构件表面一般有防腐涂层覆盖，而涂层的存在往往影响准确判断，所以如何在涂层存在的情况下，准确判断焊缝的位置及方向就是需要解决的问题。本发明所采用的涡流检测探头具有对涂层厚度变化不敏感的优点。该方法同样适用另外一些情况，如墙壁内部电源导线的存在及方向的判断。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种检测焊缝不用除去金属表面的防腐涂层、检测信号不受表面涂层厚度与表面粗糙度的影响、能实现在线检测的金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法及装置。本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤11)制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头；12)将制作好的探头放置在被测试材料上方，对检测区域进行扫描；13)根据检测线圈采集的检测信号分析、判断涂层下方焊缝是否存在；14)根据探头获得的信号强度与探头接近焊缝中心程度成近似线性关系的特性， 检测金属表面涂层下方焊缝的位置，根据检测信号的相位，判断焊缝的方向。所述的步骤11)制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头的步骤为21)将两组矩形线圈相互垂直缠绕；22)再将一个圆环线圈放置在两个相互垂直矩形线圈的内部，并与被检测工件表面平行；23)制作四个圆环线圈作为信号检测线圈，并将其对称排列，与被检测平面平行。所述的步骤1 根据检测线圈采集的检测信号分析、判断涂层下方焊缝是否存在包括以下步骤
31)探头扫描过程中，检测线圈没有信号，需要将探头的扫描方向改变一个小于 90度的角度继续扫描；32)根据探头检测信号的情况进行判定；33)如果多次改变扫描方向始终没有信号，则可判定下方没有焊缝。步骤14)中检测金属表面涂层下方焊缝的位置及判断焊缝的方向包括以下几种判定标准41)如果探头检测线圈上采集获得的信号幅度为最大值并在探头扫描过程中能够保持，说明目前探头沿焊缝方向并在焊缝边缘扫描；42)如果探头检测线圈信号不断变化，说明探头沿与焊缝成小于90°的一定角度方向扫描，此时逐渐调整扫描角度使探头满足判定标准41)，则探头扫描方向就是焊缝方向，探头获得最大信号的两个位置就是焊缝的两个边缘；43)如果探头扫描过程中，检测线圈没有信号，可能为以下的情况之一 (a)探头在焊缝中央沿焊缝方向扫描；(b)探头在与焊缝垂直方向扫描；此时需要将探头的扫描方向改变一个小于90度的角度继续扫描，并根据探头检测信号的情况进行判定，如果探头检测线圈信号不断变化，则满足判定标准42)。一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测装置，其特征在于，该装置包括涡流检测探头，所述的涡流检测探头包括激励线圈、信号检测线圈，所述的激励线圈位于信号检测线圈的上方。所述的激励线圈包括第一矩形线圈、第二矩形线圈、第一圆形扁平线圈，所述的第一矩形线圈和第二矩形线圈相互垂直缠绕，所述的第一圆形扁平线圈与被检测工件表面平行。所述的检测线圈包括第二圆形扁平线圈、第三圆形扁平线圈、第四圆形扁平线圈、 第五圆形扁平线圈，所述的四个圆形扁平线圈对称排列，与被检测平面平行。与现有技术相比，本发明检测焊缝时，不用除去金属表面的防腐涂层，并且检测信号不受表面涂层厚度与表面粗糙度的影响，能够实现现场实时在线检测，完成传统涡流检测所不能完成的金属表面涂层下方焊缝的检测，且信号判断方法简单，拓展了传统涡流检测的应用范围。
图1为本发明的涡流检测探头的结构示意图；图2为本发明探头扫描方向与焊缝平行时导体及焊缝内的涡电流分布情况；图3为本发明探头扫描方向与焊缝垂直时导体及焊缝内的涡电流分布情况。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。实施例如图1-3所示，本发明为一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法，该方法包括以下几个步骤11)制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头；
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12)将制作好的探头放置在被测试材料上方，对检测区域进行扫描；13)根据检测线圈采集的检测信号分析、判断涂层下方焊缝是否存在；14)根据探头获得的信号强度与探头接近焊缝中心程度成近似线性关系的特性， 检测金属表面涂层下方焊缝的位置，根据检测信号的相位，判断焊缝的方向。步骤11)制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头的步骤为21)将两组矩形线圈相互垂直缠绕；22)再将一个圆环线圈放置在两个相互垂直矩形线圈的内部，并与被检测工件表面平行；23)制作四个圆环线圈作为信号检测线圈，并将其对称排列，与被检测平面平行。步骤1 根据检测线圈采集的检测信号分析、判断涂层下方焊缝是否存在包括以下步骤31)探头扫描过程中，检测线圈没有信号，需要将探头的扫描方向改变一个小于 90度的角度继续扫描；32)根据探头检测信号的情况进行判定；33)如果多次改变扫描方向始终没有信号，则可判定下方没有焊缝。步骤14)中检测金属表面涂层下方焊缝的位置及判断焊缝的方向包括以下几种判定标准41)如果探头检测线圈上采集获得的信号幅度为最大值并在探头扫描过程中能够保持，说明目前探头沿焊缝方向并在焊缝边缘扫描；42)如果探头检测线圈信号不断变化，说明探头沿与焊缝成小于90°的一定角度方向扫描，此时逐渐调整扫描角度使探头满足判定标准41)，则探头扫描方向就是焊缝方向，探头获得最大信号的两个位置就是焊缝的两个边缘；43)如果探头扫描过程中，检测线圈没有信号，可能为以下的情况之一 (a)探头在焊缝中央沿焊缝方向扫描；(b)探头在与焊缝垂直方向扫描；此时需要将探头的扫描方向改变一个小于90度的角度继续扫描，并根据探头检测信号的情况进行判定，如果探头检测线圈信号不断变化，则满足判定标准42)。一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测装置，该装置包括涡流检测探头、被检测工件，涡流检测探头包括激励线圈、信号检测线圈，激励线圈位于信号检测线圈的上方。激励线圈包括第一矩形线圈11、第二矩形线圈12、第一圆形扁平线圈13，第一矩形线圈 11和第二矩形线圈12相互垂直缠绕，第一圆形扁平线圈13与被检测工件表面平行。检测线圈包括第二圆形扁平线圈21、第三圆形扁平线圈22、第四圆形扁平线圈23、第五圆形扁平线圈24，四个圆形扁平线圈对称排列，与被检测平面平行。该涡流探头由激励线圈和检测线圈(或称信号采集线圈)两部分组成，其中激励线圈由两组相互垂直缠绕的矩形线圈和一组与被检测构件表面平行的圆形扁平线圈组成， 该圆形扁平线圈位于下方接近检测平面的位置；采用这种激励线圈结构的目的是可以在线圈下方被检测材料中激励产生各方向磁通，相应可以在材料中各方向感应出涡电流，因此可以检测出材料中与基体材料电磁特性不同的各方向焊缝。图2-3中上方坐标轴中，横坐标6表示探头所在的不同位置，纵坐标5表示探头检测线圈在不同位置获得的采集信号的幅度。图2-3中下方所示涡电流4是用箭头表示的，CN 102338773 A
说明书
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箭头的方向及粗细表示探头扫描时在材料中产生的涡电流4方向和大小。图2-3中部三个圆圈3表示探头检测线圈所在的不同位置，圆圈两边箭头的方向及长短表示在探头在此位置时检测线圈两边采集信号方向及大小。图2-3中还包括的焊接区2，被检测工件1。如图2所示，该结构的涡流探头在被测工件1上方沿一定方向扫描，首先将探头放置在被测试工件1上方，如果探头沿平行于焊缝的方向扫描，因为基体材料与焊接区2的电磁特征不同，焊接区2内平行于焊缝的涡电流4分量与基体材料中涡电流4分量也不同，这样平行焊缝方向涡电流4分量的不同就会在检测线圈3上产生变化的信号，当探头位于焊接区2中心，检测线圈3上产生的电动势相互抵消，这样探头上就没有信号生成，当探头位置偏离焊接区2中心时，检测线圈3上两边产生的电动势大小不同，有检测信号生成，这样探头通过采集平行于焊接区2中心的涡电流4分量在检测线圈3上产生的感应电动势的大小来生成检测信号，用以指示探头相对于焊接区2中心的位置；如图3所示，如果探头沿垂直于焊接区2扫描时，虽然感应涡电流4分量不同，在检测线圈3上产生的感应电动势也在变化，但由于在检测线圈3上垂直于焊接区2的两段相对线圈上电动势相互抵消，这样不管探头位置如何，检测线圈3上没有信号生成。检测线圈3仅检测与焊接区2平行的涡电流4分量并生成信号，而不受与焊接区2 垂直的涡电流4分量的影响，在涡电流4方向平行于焊接区2时在检测线圈3上生成信号幅度最大，而在涡电流4垂直于焊接区2时在检测线圈3上生成信号为零，这样就可以判断探头相对于焊缝的位置。
权利要求
1.一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法，其特征在于，该方法包括以下几个步骤11)制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头；12)将制作好的探头放置在被测试材料上方，对检测区域进行扫描；13)根据检测线圈采集的检测信号分析、判断涂层下方焊缝是否存在；14)根据探头获得的信号强度与探头接近焊缝中心程度成近似线性关系的特性，检测金属表面涂层下方焊缝的位置，根据检测信号的相位，判断焊缝的方向。
2.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法，其特征在于，所述的步骤11)制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头的步骤为21)将两组矩形线圈相互垂直缠绕；22)再将一个圆环线圈放置在两个相互垂直矩形线圈的内部，并与被检测工件表面平行；23)制作四个圆环线圈作为信号检测线圈，并将其对称排列，与被检测平面平行。
3.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法，其特征在于，所述的步骤13)根据检测线圈采集的检测信号分析、判断涂层下方焊缝是否存在包括以下步骤31)探头扫描过程中，检测线圈没有信号，需要将探头的扫描方向改变一个小于90度的角度继续扫描；32)根据探头检测信号的情况进行判定；33)如果多次改变扫描方向始终没有信号，则可判定下方没有焊缝。
4.根据权利要求1所述的一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法，其特征在于，步骤14)中检测金属表面涂层下方焊缝的位置及判断焊缝的方向包括以下几种判定标准41)如果探头检测线圈上采集获得的信号幅度为最大值并在探头扫描过程中能够保持，说明目前探头沿焊缝方向并在焊缝边缘扫描；42)如果探头检测线圈信号不断变化，说明探头沿与焊缝成小于90°的一定角度方向扫描，此时逐渐调整扫描角度使探头满足判定标准41)，则探头扫描方向就是焊缝方向，探头获得最大信号的两个位置就是焊缝的两个边缘；43)如果探头扫描过程中，检测线圈没有信号，可能为以下的情况之一(a)探头在焊缝中央沿焊缝方向扫描；(b)探头在与焊缝垂直方向扫描；此时需要将探头的扫描方向改变一个小于90度的角度继续扫描，并根据探头检测信号的情况进行判定，如果探头检测线圈信号不断变化，则满足判定标准42)。
5.一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测装置，其特征在于，该装置包括涡流检测探头，所述的涡流检测探头包括激励线圈、信号检测线圈，所述的激励线圈位于信号检测线圈的上方。
6.根据权利要求5所述的一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测装置，其特征在于，所述的激励线圈包括第一矩形线圈、第二矩形线圈、第一圆形扁平线圈，所述的第一矩形线圈和第二矩形线圈相互垂直缠绕，所述的第一圆形扁平线圈与被检测工件表面平行。
7.根据权利要求5所述的一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测装置，其特征在于，所述的检测线圈包括第二圆形扁平线圈、第三圆形扁平线圈、第四圆形扁平线圈、第五圆形扁平线圈，所述的四个圆形扁平线圈对称排列，与被检测平面平行。
全文摘要
本发明涉及一种金属表面防腐涂层下方焊缝的无损检测方法及装置，该方法包括制作对涂层厚度变化不敏感的涡流检测探头等步骤，该装置包括涡流检测探头、被检测工件，所述的涡流检测探头包括激励线圈、信号检测线圈，所述的激励线圈位于信号检测线圈的上方。与现有技术相比，本发明检测焊缝不用除去金属表面的防腐涂层，检测信号不受表面涂层厚度与表面粗糙度的影响，能实现在线检测，完成金属表面涂层下方焊缝的检测，信号判断方法简单，拓展了传统涡流检测的应用范围。
文档编号G01N27/90GK102338773SQ20101023848
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月27日 优先权日2010年7月27日
发明者张思全, 胡盛斌, 陆文华 申请人:上海工程技术大学