脉冲涡流检测中核电运行机组电磁干扰研究

脉冲涡流主要应用于壁厚的腐蚀检测工作,因其可在带保温的情况下进行检测工作而受到无损检测行业的关注。由于脉冲涡流对于在役运行的核电机组的检测,更容易受到电磁环境的干扰,研究从脉冲涡流检测信号的频谱分析入手,论证了核电在役机组低频电磁场干扰对检测信号的强干扰作用。研究在役机组空间电磁干扰的频谱识别,并通过实验验证了其对脉冲涡流时域检测信号的影响。根据研究结果,提出用检测信号与空间参考信号作差,来消除空间电磁干扰的差分检测模式,可较好地抑制在役机组的电磁干扰问题。在核电机组运行状态下,通过现场实验验证了探头差分模式下脉冲涡流在役检测效果。

线圈放置方式对脉冲涡流检测的影响分析

[目的]核电厂汽水管线一般在管道外壁加装保温层,从而提高换热效率。目前对于铁磁性管道的检测手段主要为常规超声及超声导波,检测前需要将管道外壁保温层拆除,导致检测工期延长,人力成本增加,无法达到核电厂高质量发展的要求。核电厂脉冲涡流技术的应用可以省去保温层的拆装,实现不停机在线筛查。检测线圈的放置方式对缺陷的检出能力是脉冲涡流技术重要指标。[方法]文章利用ANSYS中的Maxwell模块进行管件建模及仿真,分别设计同轴式与垂直式检测线圈,保持提离距离、材料一致及其他条件一致下,模拟脉冲涡流对平底缺陷的检测能力。选取核电厂样管进行同轴式与垂直式脉冲涡流测试,将脉冲涡流(Pulsed Eddy Current Testing,PECT)测试结果与超声测厚进行复核,对比两种线圈放置方式对脉冲涡流检测的影响。[结果]研究表明:垂直式线圈相对于同轴式线圈对缺陷检出效果更佳。[结论]核电厂脉冲涡流技术的应用对脉冲涡流技术在核电领域实施具有重要意义。

脉冲涡流检测在核电厂管道的应用

[目的]为了提高换热效率,核电厂的凝结水管线、主给水管线、疏水管线及部分抽气管线管道外侧均加装了包覆层,目前对于铁磁性管道的检测手段主要为常规超声技术及超声导波技术。上述检测技术受限于检测环境及前提条件,检测难度较大。文章旨在提高带保温层管道的检测效率,丰富技术手段,缩短检修工期,提高核电厂经济效益。[方法]通过研究核电站低频电磁干扰下脉冲涡流检测方法的可行性和可靠性,利用感应电压测量值与计算值建立最优化参数反演问题,并结合参数之间的耦合关系式,根据管道脉冲涡流场时域解析解的基础上,建立感应电压测量值与计算值特定关系式,建立最优化参数反演问题,并结合参数之间的耦合关系式,提出1种针对核电厂带保温管道在役运维的脉冲涡流检测技术。[结果]利用文章提出的铁磁管道相对壁厚脉冲涡流检测方法对核电厂在役样管进行检测,并将检测结果与常规超声检测结果进行对比,得出二者检测结果误差在5%左右。[结论]脉冲涡流检测结果可靠,适用于核电厂铁磁管道壁厚腐蚀减薄的无损检测与评估。

脉冲涡流检测频域提离交叉点的测厚研究

针对时域LOI在铁磁性和非铁磁性材料的脉冲涡流检测信号中的获取方法不统一问题,并致使时域LOI信号特征的提取标准统一性受到限制.文章通过分析铁磁性和非铁磁性材料的脉冲涡流差分信号,研究探头提离变化对脉冲涡流差分信号幅值谱、相位谱、实部谱的影响规律,获取脉冲涡流差分信号频谱中的频域LOI,并进一步分析频域LOI的厚度测量的可行性,为统一和扩展LOI的获取方法及改善LOI的测量范围提供方法指导.

高压管汇冲蚀缺陷脉冲涡流检测数值分析

压裂作业中长周期运行的高压管汇在恶劣工况下极易产生冲蚀损伤,高压管汇的在线检测对保障安全生产尤为重要。为此,针对高压管汇冲蚀缺陷,基于脉冲涡流检测技术,采用Maxwell软件对高压管汇下表面缺陷检测模型进行数值模拟,分析磁感应强度矢量法向和切向分量,探究冲蚀缺陷脉冲涡流检测规律。研究结果表明:一定条件下,脉冲涡流检测高压管汇冲蚀缺陷时,激励电流为1.5 A,激励频率为500 Hz,线圈内径为10 mm时具有较高灵敏度;对于不同角度冲蚀缺陷,可根据差分信号梯度云图中的亮斑形状获得缺陷形状信息;法向检测信号差值与缺陷半径和缺陷深度呈三次多项式关系;线圈中设置铁芯可增加检测信号幅值,一定范围内,铁芯半径对检测效果影响较小。所得结论可为高压管汇冲蚀缺陷脉冲涡流检测装置的研制提供参考。

异质金属构件埋深缺陷正交激励脉冲涡流检测探头

提出一种基于平面电流线圈的正交激励脉冲涡流(OPEC)检测探头,在仿真分析所提探头检测信号对多层异质金属构件(LMH)埋深缺陷响应特性的同时,提出相关信号特征及缺陷定量评估方法。搭建了LMH脉冲涡流检测平台,进一步实验探究基于OPEC检测的埋深缺陷可视化定量检测方法。仿真和实验结果均表明了所提检测探头、信号特征及定量评估方法在LMH构件埋深缺陷定量检测中的有效性和优势性。

金属保护层对脉冲涡流检测影响实验研究

石化设备为保温会包裹一层由隔热层与金属保护层组成的包覆层,应用脉冲涡流检测技术可实现不拆包覆层条件下设备的壁厚检测。但在实际检测中由于金属保护层材质与厚度不一致,会对检测结果与检测误差产生影响。本文搭建了脉冲涡流实验平台,分析不同类型、厚度金属保护层在不同隔热层厚度下对脉冲涡流检测信号影响,结果表明:当金属保护层为铝板与不锈钢板时,其厚度或隔热层厚度增加会增大特征值离散程度,但不影响特征曲线趋势,可通过特征曲线计算被测试件厚度;当金属保护层为镀锌钢板时,其高磁导率特性产生的屏蔽效应与感生涡流会对检测信号衰减及特征曲线产生影响。随着镀锌钢板厚度增加,不同厚度试件检测信号后期衰减差异越小。当隔热层厚度增大到50 mm时,检测信号基本重合,无法通过特征曲线计算被测试件厚度。

脉冲涡流检测技术在炼化装置腐蚀隐患排查中的应用

脉冲涡流检测技术是一种涡流无损检测新技术,具有操作便捷、在线检测、覆盖全面及结果直观等优势。介绍了脉冲涡流检测技术的原理、特点、应用范围及检测要求,气体精制装置胺液线、航煤加氢装置空冷器注水点的脉冲涡流检测及腐蚀原因分析实例证明,通过脉冲涡流检测可以快速全面检测设备/管线的剩余壁厚,并及时制定针对性的整治计划和预防措施,为大检修策略的优化完善提供数据支撑。脉冲涡流检测技术弥补了在线监测系统覆盖范围不广、定点测厚布点不足的问题,具有创新性、全面性和科学性,已经成为炼化企业提高腐蚀问题诊断和设备运行预知预判能力的新手段。

基于参数反演算法的铁磁构件腐蚀减薄缺陷脉冲涡流检测方法

为减小脉冲涡流检测技术在承压设备壁厚腐蚀减薄检测中的误差,基于铁磁平板脉冲涡流场的时域解析式,建立时域感应电压测量值与理论计算值之间的最小二乘参数反演。将被检构件的电导率设为固定常数,然后将2处检测点壁厚的反演结果作对比,得到2处检测点之间壁厚相对变化量。在钢板上加工矩形槽缺陷,实验验证了文中相对壁厚检测方法,可消除构件电导率设定值的影响。当腐蚀区域面积大于探头足底面积时,可准确扫查出腐蚀区域的剩余壁厚,且对腐蚀区域的边缘有较好的识别能力;当减薄区域面积小于探头足底面积时,局部腐蚀缺陷的减薄程度会被低估。利用脉冲涡流法检测铁磁构件相对壁厚,无须与被检构件接触,检测结果直观,重复精度高,可用于工业上带包覆层铁磁构件壁厚腐蚀减薄的无损检测与评估。

脉冲涡流检测的谱分析方法与缺陷分类识别

脉冲涡流检测技术采用周期矩形波作为传感器的激励信号,其检测信号可以在时域进行分析,也可以在频域进行分析。在频域分析中,目前的研究主要对其幅频谱进行特征提取分析。将矩形波激励信号看作一种多频不等幅正弦合成信号,分别对脉冲涡流检测信号的幅频特性和相频特性进行分析。结合脉冲涡流检测信号的频谱特点,在幅频谱中,提出谱相对变化用于不同类型缺陷的分类;在相频谱中,提出相位过零点对不同类型缺陷进行分类。通过脉冲涡流检测试验,验证了所采用方法的正确性。

基于脉冲涡流检测技术的铁磁性材料厚度的测量

脉冲涡流检测是一种新型的无损检测技术,脉冲涡流产生磁场的频谱宽、穿透能力强,检测时可以获得更多的缺陷信息.铁磁材料的磁导率很高,其测量厚度是通过检测电压的特征衰减时间来确定的,而特征衰减时间与厚度的关系建立在被测试件比检测线圈大得多的基础上.当被测试件比较小时,就不可避免地出现测量误差.本文根据脉冲涡流检测的工作原理,计算了铁磁试件的大小、提离高度和试件厚度对测量的影响.结果表明:试件越小,测量的相对误差越大;试件较小时提离高度越大、试件的厚度越大,产生的相对误差也越大,相对于提离高度,试件厚度对测量结果有更大的影响.

激励电流对脉冲涡流检测的影响研究

在采用脉冲涡流技术进行缺陷检测时,不同激励线圈中的电流会存在一定的差异。为研究不同线圈内激励电流对检测结果的影响,首先分析了不同线圈内激励电流的时频特征,然后研究了被测试件缺陷尺寸和材料属性不同时,不同激励电流作用下差分检测信号的频谱特征,分析了激励电流对检测信号频谱特征的影响规律。最后通过实验对分析结果进行了验证,结果表明:当被测试件缺陷尺寸不同时差分检测信号频谱特征受激励信号影响的规律也不同。

承压设备脉冲涡流检测技术研究及应用

承压设备是千万吨炼油、百万吨乙烯和超(超)临界电站锅炉等大型成套装置的核心设备,利用脉冲涡流(Pulsed eddy current,PEC)检测技术可对其因腐蚀引起的均匀壁厚减薄进行快速不停机检测,对保障大型成套装置长周期安全运行具有重要意义。介绍承压设备PEC检测技术的研究背景,指出PEC检测技术在承压设备不停机检测方面的优势;在PEC检测原理、钢的PEC信号特征及变化规律等研究基础上,介绍为实现和优化检测功能而进行的钢的PEC检测理论研究工作;通过研究现场检测中各因素的影响机理,指出PEC检测技术的特点与适用条件;介绍基于上述研究成果和结合实际检测需求先后研制的首个国家、能源行业和国际标准,以及开发的PEC检测仪器;通过两个典型的现场检测应用,说明PEC检测技术在承压设备壁厚减薄检测应用中的实用性和可靠性。

基于三维磁场测量的脉冲涡流检测探头的设计

为了获取更多的特征信息以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,设计一种新型的脉冲涡流检测探头,该探头包含一个矩形激励线圈和三个用于测量三维磁场分量的感应线圈。利用有限元法建立三维瞬态涡流问题的计算模型,研究当矩形线圈切向放置在平板导体上方时,其尺寸变化对导体内部感应涡流流动模式的影响,在线圈的长、宽和高之比为1:0.625:0.625情况下涡流分布具有如下特征:在线圈正下方的导体区域内,感应涡流同向平行流动且其密度近似相等,这种近似均匀的场分布对缺陷的尺寸和形状变化极为敏感,且十分有利于实现三维场分量的独立测量,因此脉冲涡流检测技术中传统的单维测量方式可扩充为三维检测,有效地增加可用的信息量,试验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维方向上的响应信号可直观地反映缺陷参数的变化,两者结果吻合,证明了新型探头的有效性和实用性。

脉冲涡流检测中三维磁场量的特征分析与缺陷定量评估

为获取更多更明显的特征量以提高脉冲涡流检测技术对缺陷的检测能力,采用一种新型的均匀脉冲涡流探头能将三维磁场量分离开来实现各自的独立测量,将传统的仅利用一维分量进行检测扩充到同时利用三维分量实现检测,大大地增加了可用的信息量,且该探头在平行涡流流向的方向和垂直于导体表面的方向上还具有自差分的特点,使它对缺陷的几何参数变化具有很高的检测灵敏度。实验和数值结果均表明在有缺陷存在时,三维响应信号能直观地反映缺陷深度的大小变化,取信号的幅值作为检测特征量,分析不同时刻信号幅值按空间位置的分布特征发现,通过三个信号幅值变化的特征位置和幅值变化的程度可以实现缺陷深度和边缘轮廓的定量评估,这为进一步实现飞机机身上多层结构中缺陷(如腐蚀、坑、铆钉孔附近的裂纹等)的成像检测提供了有实用价值的参考。

基于磁场梯度测量的脉冲涡流检测关键技术研究

提出一种新型脉冲涡流检测技术,将广泛应用于医学核磁共振成像、超导量子干涉仪的磁场梯度测量技术引入到脉冲涡流检测技术中,以提高脉冲涡流检测金属构件表面缺陷灵敏度。通过仿真和试验,着重分析了脉冲涡流检测表面裂纹的扫描结果。研究发现,磁场梯度信号较磁场差分信号具有更高的检测灵敏度,验证了所提出技术的有效性。

层叠导体脉冲涡流检测中探头瞬态响应的快速计算

针对飞机多层金属结构中各类隐藏腐蚀导致的金属层减薄、层离间隙变化等问题,建立任意n层层叠导体结构脉冲涡流检测的电磁场理论模型,应用矢量磁势A推导得到了导体结构对线圈探头的反射系数,将之归纳为n个矩阵相乘的形式。进一步导出了同轴双线圈探头频域响应的积分表达式,并根据低频电磁场传播特性和偏微分方程理论,将二重广义积分转化为级数求和,采用快速傅里叶变换计算探头的瞬态响应,并与有限元时步法进行对比,验证理论推导的正确性,结果表明级数展开结合快速傅里叶变换是一种更快速有效的求解方法。

基于GMFM的脉冲涡流检测亚表面腐蚀缺陷成像技术

将磁场梯度测量技术和脉冲涡流检测技术有效融合,集中探究基于脉冲涡流磁场梯度信号的亚表面腐蚀缺陷成像手段及其优势性。首先,采用三维有限元仿真分析了脉冲涡流磁场梯度信号在亚表面腐蚀缺陷成像中的有效性和优势性,模拟仿真结果显示磁场梯度信号对于缺陷边缘的检测具有优势。基于模拟仿真结果,搭建了一套脉冲涡流检测实验系统,通过成像实验比较了基于两类信号的亚表面腐蚀缺陷扫描结果,并进一步研究了该类缺陷的成像技术。成像结果表明采用磁场梯度信号可实现对缺陷边缘的高效成像,基于磁场梯度测量的脉冲涡流检测技术较传统脉冲涡流检测技术,具有高效、高灵敏度的优势。

脉冲涡流检测技术的研究进展和展望

飞机多层结构中缺陷的检测是目前航空领域无损检测的难点。脉冲涡流检测技术近年来在航空无损检测领域得到了广泛的重视和应用。综述了国内外科研机构在脉冲涡流技术的工程应用、理论计算、缺陷成像以及缺陷识别方法方面的研究进展。指出了脉冲涡流检测技术的发展趋势以及今后的研究热点。

脉冲涡流检测技术的研究

脉冲涡流检测技术作为当前无损检测的一种新技术,能够快速方便地检测金属导体构件中的缺陷。与传统的单频涡流技术相比,宽频谱的脉冲信号激励使得响应信号中包含了更丰富的缺陷信息。对不同深度的表面缺陷进行了检测,分析了差分信号的特征值与缺陷深度之间的关系,试验表明利用峰值不仅可以判断缺陷位置,而且还与缺陷的深度之间呈线性关系。并对一阶微分信号的特征进行了分析,结果发现,采用一阶微分信号分析可提高脉冲涡流检测系统的线性度。