一种管道内外壁缺陷检测装置及检测方法与流程

本发明涉及管道检测
技术领域：
，特别是涉及一种管道内外壁缺陷检测装置及检测方法。
背景技术：
：铁磁性管道特别是钢管在机械制造、石油化工、桥梁船舶等工业中具有极为广泛的应用，其质量直接关系到其在工业生产生活中的应用，关系到国民经济的安全。涡流检测是金属类构件常用的一种无损检测方法，其利用电磁感应原理对试件进行缺陷检测、材质检验和形状尺寸的测试等，具有检测速度快、探伤灵敏度高，不需要附加耦合剂，易于实现自动化检测等优点。然而铁磁性管道在生产加工过程中，由于磁畴壁的变化容易导致其外表面存在不均匀的磁导率，而这些不均匀磁导率在采用涡流检测时产生较多噪声，甚至淹没正常缺陷产生的涡流信号，造成误判。因此工程中在对铁磁性管道进行检测时为了降低材料磁导率波动对检测信号的干扰，进而提高缺陷信号的信噪比，多采用磁化装置对被检测管道进行局部饱和磁化，但该方法不能准确确定管道上的缺陷，同时也无法有效区分管道内外壁缺陷。技术实现要素：本发明的目的是提供一种管道内外壁缺陷检测装置，可准确确定管道上的缺陷。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种管道内外壁缺陷检测装置，所述检测装置包括：管道磁化模块，环绕所述管道设置，用于提供管道检测时所需的磁场，且所述管道的检测区分为管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区；涡流检测模块，用于采集具有内壁缺陷的标样管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号，合成阻抗图并获得涡流信号的调节系数；以及采集待测管道的管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号；处理模块，用于根据所述调节系数以及所述管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号判断所述待测管道中是否存在缺陷，并在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁。可选的，所述管道磁化模块包括：第一磁化器，与所述管道同轴设置，位于管道饱和磁化区，将所述管道饱和磁化区的管道磁化至饱和状态；第二磁化器，与所述管道同轴设置，位于管道非饱和磁化区，将所述管道非饱和磁化区的管道磁化至非饱和状态。可选的，所述涡流检测模块包括：第一传感器，设置在所述管道饱和磁化区，且与所述管道同轴设置，用于采集管道饱和磁化区的实部电压信号和虚部电压信号；第二传感器，设置在所述管道非饱和磁化区，且与所述管道同轴设置，用于采集管道非饱和磁化区的实部电压信号和虚部电压信号。可选的，所述处理模块包括：信号调理电路，与所述涡流检测模块连接，用于对所述涡流检测模块检测的电信号进行放大、滤波及相敏检波处理；模数转换电路，与所述信号调理电路连接，用于将所述信号调理电路输出的模拟电信号转换为数字电信号；控制电路，与所述模数转换电路连接，用于根据调节系数以及所述数字电信号判断管道中是否存在缺陷，并在确定所述管道中存在缺陷时，判断所述缺陷为外壁缺陷还是内壁缺陷。可选的，所述检测装置还包括：编码器，与所述管道磁化模块固定连接，用于管道检测过程中确定管道缺陷的轴向位置。根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明管道内外壁缺陷检测装置通过管道磁化模块提供管道检测时所需的磁场，且使将所述管道的检测区分为管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区，通过涡流检测模块分别采集管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号，进而使得处理模块根据所述管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号可准确判断管道中是否存在缺陷及缺陷所处的位置，检测方便，准确度高。本发明的目的是提供一种管道内外壁缺陷检测方法，可准确确定管道上的缺陷处于管道内壁还是外壁。为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种管道内外壁缺陷检测方法，所述检测方法包括：提供管道检测时所需的磁场，且所述管道的检测区分为管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区；采集含有内壁缺陷的标样管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号，合成阻抗图并获得涡流信号的调节系数；以及分别采集管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号；根据所述调节系数以及所述涡流电信号判断所述被检测管道是否存在缺陷，以及在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁。可选的，所述的调节系数的确定方法包括：根据所述标样管道饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号F标real1和虚部电压信号F标img1，并以实部电压信号为X轴，虚部电压信号为Y轴获得关于采集信号的第一标准阻抗图；根据所述标样管道非饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号F标real2和虚部电压信号F标img2，并获得第二标准阻抗图；根据公式(1)分别计算标样管道内壁中饱和磁化区缺陷的阻抗信号幅值A标1和非饱和磁化区缺陷的阻抗信号幅值A标2：选取标样管道内壁饱和磁化区的缺陷阻抗信号幅值A标1的最大值A标1max，选取标样管道内壁非饱和磁化区的缺陷阻抗信号幅值A标2的最大值A标2max；根据公式K＝A标2max/A标1max确定调节系数K。可选的，根据所述调节系数以及所述涡流电信号判断所述被检测管道是否存在缺陷，以及在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁的方法包括：根据所述被检管道饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号Freal1和虚部电压信号Fimg1，并根据以下公式获得第一阻抗图幅值F1；根据所述被检管道非饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号Freal2和虚部电压信号Fimg2，并根据以下公式获得第二阻抗图幅值F2；F1=Freal12+Fimg12F2=Freal22+Fimg22---(2)]]>将第一和第二阻抗图中心重合后，根据公式(3)处理涡流电信号，以得到实部电压信号Freal3和虚部电压信号Fimg3：Freal3=Freal1-Freal2KFimg3=Fimg1-Fimg2K---(3);]]>根据以下公式获得第三阻抗图幅值F3；F3=Freal32+Fimg32---(4);]]>分别比较所述第一阻抗图幅值F1与第一设定阈值A1的大小，以及第三阻抗图幅值F3与第二设定阈值A3的大小：如果F1<A1，则判定无缺陷；如果F1≥A1且F3<A3，则判定该缺陷为内壁缺陷；如果F1≥A1且F3≥A3，则判定该缺陷为外壁缺陷。相对于现有技术，本发明管道内外壁缺陷检测方法与上述管道内外壁缺陷检测装置的有益效果相同，在此不在赘述。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明管道内外壁缺陷检测装置的模块结构示意图；图2为本发明管道内外壁缺陷检测装置的机械结构示意图；图3为传感器安装示意图；图4为传感器信号处理显示原理示意图；图5为本发明管道内外壁缺陷检测方法的流程图；图6为第三阻抗图检测内壁缺陷情况；图7为第三阻抗图检测外壁缺陷情况。符号说明：管道磁化模块100涡流检测模块200处理模块300信号调理电路310模数转换电路320控制电路330磁化线圈1磁化线圈保护壳2通风孔3螺孔4第一挡板5第二挡板6第一传感器7第二传感器8传感器保护壳9管道饱和磁化区10管道非饱和磁化区11管道12涡流线圈固定架13固定块14航空插头15。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的目的是提供一种管道内外壁缺陷检测装置及检测方法，通过管道磁化模块提供管道检测时所需的磁场，且使将所述管道的检测区分为管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区，通过涡流检测模块分别采集管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号，进而使得处理模块根据所述管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号可准确判断管道中是否存在缺陷并判定缺陷是内壁还是外壁，检测方便，准确度高。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。如图1和图2所示，本发明管道内外壁缺陷检测装置包括管道磁化模块100、涡流检测模块200及处理模块300。其中，所述管道磁化模块100环绕所述管道12设置，用于提供管道检测时所需的磁场，且所述管道的检测区分为管道饱和磁化区10和管道非饱和磁化区11；涡流检测模块200，用于采集具有内壁缺陷的标样管道饱和磁化区10和管道非饱和磁化区11的涡流电信号，合成阻抗图并获得涡流信号的调节系数；以及采集待测管道的管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号；处理模块300，用于根据所述调节系数以及所述管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号判断所述待测管道中是否存在缺陷，并在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁。具体地，所述管道磁化模块100包括第一磁化器和第二磁化器。其中，所述第一磁化器与所述管道同轴设置，位于管道饱和磁化区，将所述管道饱和磁化区的管道磁化至饱和状态；所述第二磁化器与所述管道同轴设置，位于管道非饱和磁化区，将所述管道非饱和磁化区的管道磁化至非饱和状态。如图2所示，所述涡流检测模块200包括第一传感器7和第二传感器8。其中，所述第一传感器7设置在所述管道饱和磁化区10，且与所述管道12同轴设置，用于采集管道饱和磁化区10的涡流电信号的实部电压信号和虚部电压信号；第二传感器8设置在所述管道非饱和磁化区11，且与所述管道12同轴设置，用于采集管道非饱和磁化区的涡流电信号的实部电压信号和虚部电压信号。所述涡流检测模块200合成阻抗图并获得涡流信号的调节系数方法：根据所述标样管道饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号F标real1和虚部电压信号F标img1，并以实部电压信号为X轴，虚部电压信号为Y轴获得关于采集信号的第一标准阻抗图；根据所述标样管道非饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号F标real2和虚部电压信号F标img2，并获得第二标准阻抗图；根据公式(1)分别计算标样管道内壁中饱和磁化区缺陷的阻抗信号幅值A标1和非饱和磁化区缺陷的阻抗信号幅值A标2：选取标样管道内壁饱和磁化区的缺陷阻抗信号幅值A标1的最大值A标1max，选取标样管道内壁非饱和磁化区的缺陷阻抗信号幅值A标2的最大值A标2max；根据公式K＝A标2max/A标1max确定调节系数K。根据所述调节系数以及所述涡流电信号判断所述被检测管道是否存在缺陷，以及在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁的方法包括：根据所述被检管道饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号Freal1和虚部电压信号Fimg1，并根据以下公式获得第一阻抗图幅值F1；根据所述被检管道非饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号Freal2和虚部电压信号Fimg2，并根据以下公式获得第二阻抗图幅值F2；F1=Freal12+Fimg12F2=Freal22+Fimg22---(2)]]>将第一和第二阻抗图中心重合后，根据公式(3)处理涡流电信号，以得到实部电压信号Freal3和虚部电压信号Fimg3：Freal3=Freal1-Freal2KFimg3=Fimg1-Fimg2K---(3);]]>根据以下公式获得第三阻抗图幅值F3；F3=Freal32+Fimg32---(4);]]>分别比较所述第一阻抗图幅值F1与第一设定阈值A1的大小，以及第三阻抗图幅值F3与第二设定阈值A3的大小：如果F1<A1，则判定无缺陷；如果F1≥A1且F3<A3，则判定该缺陷为内壁缺陷；如果F1≥A1且F3≥A3，则判定该缺陷为外壁缺陷。具体地，所述处理模块300包括信号调理电路310、模数转换电路320及控制电路330。其中，所述信号调理电路310与所述涡流检测模块200连接，用于对所述涡流检测模块200检测的电信号陈总进行放大、滤波及相敏检波处理；模数转换电320与所述信号调理电路310连接，用于将所述信号调理电路310输出的模拟电信号转换为数字电信号；控制电路330与所述模数转换电路320连接，用于根据所述调节系数以及所述数字电信号判断管道中是否存在缺陷以及在确定所述管道中存在缺陷时，判断所述缺陷为外壁缺陷还是内壁缺陷。如图2-图4所示，在本实施例中，所述管道磁化模块100包含第一磁化器和第二磁化器，第一、第二磁化器均含有磁化线圈1和磁化线圈保护壳2，通过磁化线圈1和磁化线圈保护壳2的设置，第一磁化器将管道饱和磁化区10磁化至饱和，第二磁化器将管道非饱和磁化区11磁化至非饱和。所述磁化线圈保护壳2由导磁材料制成，用于保护磁化线圈和优化磁场。所述磁化线圈保护壳2的四个面均设置有通风孔3，用于使磁化线圈散热；所述线圈保护壳2的两侧分别设置有4个螺孔4，用于固定传感器第一挡板5和第二挡板6。所述磁化线圈1由N(N≥300)匝漆包线绕制而成，用于提供管道检测所需的磁场。第一传感器7和第二传感器8分别通过同轴电缆线连接至航空插头15上。所述航空插头15固定在第一挡板5上。为磁化线圈1提供的电源一般采用直流电源，用于为磁化线圈提供激励电流，其提供的电流可将磁化线圈将被检测铁磁管道检测区域磁化至饱和。所述涡流检测模块200还用于容置所述第一传感器7或第二传感器8的传感器保护壳9。所述第一传感器7和第二传感器8均为由漆包线圈绕制的线圈，所述传感器保护壳9采用绝缘材料制成。本发明通过将第一传感器7设置于管道饱和磁化区10，第二传感器8设置于管道非饱和磁化区11，可获取内外壁缺陷不同磁化程度的涡流信号。进一步地，所述第一传感器7和第二传感器8固定均在一阶梯形的涡流线圈固定架13上，涡流线圈固定架13与第一挡板5相抵，涡流传感器与涡流传感器固定架13相抵，固定在磁化线圈轴向中间位置。涡流线圈固定架13和固定块14上预置有四个螺纹孔，用于将涡流线圈固定架和固定块分别固定在涡流线圈第一和第二挡板上。所述第一、第二挡板上含有四个螺纹孔，固定在磁化线圈保护壳2上，其中，所述涡流线圈固定架和固定块均采用绝缘材料制成。此外，本发明管道内外壁缺陷检测装置还包括编码器(图中未示出)，与所述管道磁化模块100固定连接，用于管道检测过程中确定管道缺陷的轴向位置。进一步地，所述编码器固定在所述管道磁化模块100中的线圈1的线圈支架上。本发明还提供一种管道内外壁缺陷检测方法。如图5所示，本发明管道内外壁缺陷检测方法包括：步骤100：提供管道检测时所需的磁场，且所述管道的检测区分为管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区；步骤200：采集含有内壁缺陷的标样管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号，合成阻抗图并获得涡流信号的调节系数；以及分别采集管道饱和磁化区和管道非饱和磁化区的涡流电信号；步骤300：根据所述调节系数以及所述涡流电信号判断所述被检测管道是否存在缺陷，以及在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁。所述的调节系数的确定方法包括：根据所述标样管道饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号F标real1和虚部电压信号F标img1，并以实部电压信号为X轴，虚部电压信号为Y轴获得关于采集信号的第一标准阻抗图；根据所述标样管道非饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号F标real2和虚部电压信号F标img2，并获得第二标准阻抗图；根据公式(1)分别计算标样管道内壁中饱和磁化区缺陷的阻抗信号幅值A标1和非饱和磁化区缺陷的阻抗信号幅值A标2：选取标样管道内壁饱和磁化区的缺陷阻抗信号幅值A标1的最大值A标1max，选取标样管道内壁非饱和磁化区的缺陷阻抗信号幅值A标2的最大值A标2max；根据公式K＝A标2max/A标1max确定调节系数K。根据所述调节系数以及所述涡流电信号判断所述被检测管道是否存在缺陷，以及在确定存在缺陷时，判断缺陷的位置，是管道内壁还是外壁的方法包括：根据所述被检管道饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号Freal1和虚部电压信号Fimg1，并根据以下公式获得第一阻抗图幅值F1；根据所述被检管道非饱和磁化区的涡流电信号确定实部电压信号Freal2和虚部电压信号Fimg2，并根据以下公式获得第二阻抗图幅值F2；F1=Freal12+Fimg12F2=Freal22+Fimg22---(2)]]>将第一和第二阻抗图中心重合后，根据公式(3)处理涡流电信号，以得到实部电压信号Freal3和虚部电压信号Fimg3：Freal3=Freal1-Freal2KFimg3=Fimg1-Fimg2K---(3);]]>根据以下公式获得第三阻抗图幅值F3；F3=Freal32+Fimg32---(4);]]>分别比较所述第一阻抗图幅值F1与第一设定阈值A1的大小，以及第三阻抗图幅值F3与第二设定阈值A3的大小：如果F1<A1，则判定无缺陷；如果F1≥A1且F3<A3，则判定该缺陷为内壁缺陷；如果F1≥A1且F3≥A3，则判定该缺陷为外壁缺陷。此外，本发明管道内外壁缺陷检测方法还包括设置编码器，以在管道检测过程中确定管道缺陷的轴向位置。本发明管道内外壁缺陷检测装置及检测方法，利用内壁缺陷在磁化条件下，阻抗图中相位不发生改变的特点，通过数据处理将内壁缺陷和外壁缺陷区分开来(如图6和图7所示)。从结果上来说，本发明管道内外壁缺陷检测方法实现了涡流检测方法铁磁管道区分缺陷内外壁的目的。由于所述检测方法依旧采用对被检测管道边磁化边进行涡流检测的方式，不存在仅用涡流检测方法检测铁磁性管道缺陷时表面磁导率不均匀产生的淹没缺陷信号的现象，因而有效避免了检测过程中产生误判的现象。同时所述检测方法在检测前不需要反复调节磁化电源电流，只需要简单操作就可以实现检测，实施检测过程中操作比较简单。同时该方法采用设定阈值判定缺陷的内壁和外壁以及对缺陷轴向位置定位，易于实现在线自动化检测，检测速度较快。同时该方法依然可以采用成熟的饱和磁化涡流检测对缺陷进行定量评价，因此可靠性较高。本专利中所述的方式也可以在原有涡流检测的基础上采用两组常规涡流线圈，通用性较好。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。当前第1页1 2 3