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。

基于磁场梯度感测的旧油管腐蚀缺陷脉冲涡流可视化检测

油管是油气井管柱中用于直接汲取石油、天然气的最内部管道。服役中的油管长期接触含硫物质,其内壁会出现腐蚀缺陷,影响管柱完整性。基于磁场梯度感测,提出一种结合双传感器差分机制的脉冲涡流检测探头,以实现旧油管内壁腐蚀缺陷的高灵敏度成像。在确定检测探头构型的基础上,通过系列试验,探究下降沿对数曲线斜率和归一化差分信号峰值两类信号特征与腐蚀缺陷尺寸间的关联规律;同时,基于两类信号特征探索腐蚀缺陷成像方法。提出了信号特征融合方法,形成基于融合信号特征的旧油管腐蚀缺陷可视化手段。试验结果表明,相比传统脉冲涡流检测,所提方法得到的基于融合特征的腐蚀缺陷成像结果具有更高的图像信噪比;采用所提检测探头及信号特征融合方法,可对旧油管内壁缺陷实现高灵敏度、高信噪比的可视化检测。

脉冲电磁式EMAT-涡流检测复合系统的研究

常规电磁超声换能器(EMAT)中永磁体难以应用于实际情况、产生的信号幅值较小,根据电磁超声检测和涡流检测在检测范围内的互补性,本文设计了脉冲电磁式EMAT—涡流检测复合传感器结构,采用多物理场耦合技术验证了复合检测方法的可行性,并讨论了影响传感器检测灵敏度的关键参数。结果表明:该复合传感器能够激发用于检测表面缺陷的涡流信号和检测深层缺陷的超声波信号,并且对不同宽度和深度缺陷具有良好的灵敏度;此外,对励磁线圈与涡流线圈进行参数优化设计,为电磁超声和涡流的复合检测应用提供思路。

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。

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。

基于差分脉冲涡流的大提离下坑蚀检测方法研究

针对大提离下铁磁性材料坑蚀检测的难题,提出基于差分脉冲涡流的线圈结构。通过实验定性分析3种差分布置方式对信号的影响,表明外部差分可保证信号对称性。进而对比不同提离下外部180°、90°差分结构缺陷信号幅值,表明外部180°差分结构更优。最后在100 mm提离下采用外部180°差分接收线圈3检测直径20 mm、深2.4 mm平底孔,其幅值为0.3 mV,表明该结构可在大提离下检测坑蚀。

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.

脉冲涡流检测激励电源设计

脉冲涡流检测是当前金属材料无损检测主要的方法,激励电源作为系统中的关键部分,其性能将直接影响到检测结果。针对现有材料缺陷脉冲涡流检测方法中激励电源存在关断时间长、无恒流控制、功率小等问题,对非磁性材料的缺陷检测方法进行了研究,提出了一种新的脉冲电源电路,采用线性调整型恒流源,实现恒流与恒压钳位的复合电路拓扑结构。首先对线性单元进行闭环分析,证明了电路的可行性,再通过样机实证,验证了脉冲电源的稳定性和快速性。脉冲电源的幅值在20 A内可调,幅度误差小于1%,能够快速关断,下降时间可达纳秒级。最后利用该脉冲电源组成了一套脉冲涡流检测系统,并对铝合金进行了裂纹缺陷模拟检测实验。通过提取探测器峰值电压发现系统能够准确地识别不同缺陷深度,且具有较高的分辨率。

某油田分公司储水罐脉冲涡流腐蚀检测与分析

通过对某油田腐蚀分析,发现该油田的主要腐蚀因素是氯离子、溶解氧以及硫酸盐还原菌。通过对以往腐蚀挂片数据统计分析,腐蚀属于极严重程度等级,结合腐蚀分析以及相关标准,对2#储水罐进行脉冲涡流腐蚀检测,发现2#储水罐腐蚀非常严重,对2#储水罐腐蚀缺陷进行等级划分,并提出相关建议。

基于脉冲涡流技术的提离高度和壁厚检测

为了研究脉冲涡流技术在检测带有包覆层的压力容器或管道壁厚时,提离高度和保护层材质对检测结果的影响,分析了提离高度对脉冲涡流信号的影响,并提出了一种利用中期信号截距计算提离高度的方法,研究结果表明,不同保护层材质对脉冲涡流信号的影响各异,其中不锈钢皮影响较小;铝皮增加了信号幅值;而镀锌铁皮降低了信号幅值。在利用晚期信号斜率计算壁厚时,提离高度的影响较小,但对于铝皮保护层,计算壁厚随提离高度的增加而降低,需要用校准公式进行校准。通过试验验证,校准后的计算壁厚与实际壁厚相差不超过2%,表明校准方法是有效的。

脉冲涡流-电磁超声复合检测方法的可靠性评估

金属结构广泛应用于现代工业的各种领域,在其从生产、制造到服役各个阶段都有可能产生各类复杂缺陷。例如金属结构的表面和底部都出现复合缺陷的情况,单一的电磁无损检测方法难以满足所有需求。而使用两种或多种具有针对性的电磁无损检测方法进行检测,又存在检测效率低、成本高等问题。为解决这一难题,本文开发了一种新型的脉冲涡流-电磁超声一体化复合检测方法。该复合检测方法仅需使用一套检测系统和检测探头,基于同时解调出的电磁成分和超声成分,即可同步检测出金属结构的表面缺陷和底部缺陷,大大简化了实验系统,提高了复合缺陷的检测效率。此外,基于检出概率开发了一种可靠性评估方法,对脉冲涡流-电磁超声复合检测方法的检测能力进行评估。通过数值模拟和实验对脉冲涡流-电磁超声复合检测方法进行检出概率分析,以确定复合缺陷检测的最小可检尺寸。

脉冲涡流检测技术在石化管道检测中的应用

为了深入探究脉冲涡流检测技术在石化管道检测中的实际应用效果,以及相较于传统超声检测技术的优势,本文聚焦于不同场景下脉冲涡流对管道检测数据的分析。通过详细研究,旨在揭示脉冲涡流技术的适用范围、发展趋势,并探索其在提高检测效率、准确性方面的潜力。以期为相关从业人员提供有益的参考和借鉴,推动石化管道检测技术的创新与进步。

压力管道缺陷电磁超声/脉冲涡流复合检测方法研究

针对压力管道内、外壁缺陷快速检测的需求,根据电磁超声/脉冲涡流复合检测原理,研究压力管道深层和表层缺陷同步检测方法。首先,利用有限元仿真软件建立电磁超声/脉冲涡流复合检测模型,研究复合式探头的检测原理;接着,研究深层及表层缺陷对电磁超声/脉冲涡流复合信号的影响规律和信号分离方法;最后,制作电磁超声/脉冲涡流复合式探头实物,并对带有深层和表层缺陷的压力管道试件进行试验测试。试验结果表明:论文研究的复合检测方法能够从管道外部有效检出压力管道外表面宽1 mm、深2 mm裂纹和管道内壁2 mm厚度减薄缺陷,弥补了两种检测技术单独使用时存在缺陷检测盲区的不足,且具有较高的检测精度。该检测方法经过进一步优化有望用于压力管道表层和深层缺陷同步快速检测。

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。

基于YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测

带涂层钢结构亚表面缺陷的存在例如腐蚀、钢基体裂纹及涂层脱粘等,会对整体结构的性能产生影响,并加速涂层系统退化过程。因此,提出一种基于YOLO v5的带涂层钢结构亚表面缺陷脉冲涡流热成像智能检测方法。这一方法可以在不移除涂层的情况下自动检测带涂层钢结构亚表面缺陷,具有重要的工程应用价值。通过所提方法,在保留涂层的情况下,对带涂层钢结构中的腐蚀、裂纹、脱粘等亚表面缺陷进行智能检测。检测结果表明,本文所提方法能够精确地识别和分类带涂层钢结构的4种亚表面缺陷类型:钢基体裂纹、脱粘、严重质量损失(如腐蚀凹坑、腐蚀磨损)以及轻微质量损失(如腐蚀薄层)。4种缺陷类型的检测精度分别高达96%、97%、95%和93%,同时满足实时性检测需求。

基于脉冲涡流的TBM盘形滚刀磨损检测方法

为保障TBM高效安全运行,提出一种脉冲涡流检测(PECT)的刀圈径向磨损量无损检测方法。先基于Maxwell时变电磁场理论建立有限元模型,采用控制变量法探究线圈高度、内半径和外半径3个激励线圈参数的优化策略;再搭建刀圈径向梯度化磨损量无损检测有限元模型,研究刀圈径向磨损量与前期电压信号积分值的映射关系,提取可连续反映刀圈磨损程度的特征量,并研究不同提离距离下刀圈径向磨损量与特征量的映射关系。结果表明:在给定激励线圈外半径取值的前提下合理调节内半径取值,可最大程度兼顾对激励线圈高分辨率、强耦合程度的要求;检测线圈与刀圈的最远距离为64 mm,在满足48.26 cm刀圈最大径向磨损量为35 mm的基础上保留了29 mm余量,比传统涡流检测的最远提离距离提高了83%;该方法提高了探头远距离检测能力,保障了探头安装空间,同时显著降低了探头被岩碴刮擦损伤的风险。

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。

基于涡流脉冲热成像的焊缝表面多缺陷检测

焊缝表面气孔缺陷的存在减少了工件的有效截面积,降低了工件抵抗外载荷的能力,严重时会导致工件断裂,为此提出一种基于涡流脉冲热成像技术的焊缝表面多缺陷检测方法。首先,采用一种新型电磁传感器结构,通过涡流脉冲热成像原理对不同直径和深度的碳钢缺陷进行检测,并分析了图像序列中缺陷区域与非缺陷区域的温度信号;为了提高该检测系统的灵敏度,采用主成分分析方法对图像序列进行图像重构,增强原始图像中缺陷特征。最后,通过实验验证了该方法,实验结果表明该方法能够减小焊缝边缘效应的影响,实现对焊缝表面缺陷的大面积检测,并为红外热像仪提供一个开放的视野。

脉冲涡流技术对包覆层管道缺陷检测

包覆层下管道腐蚀引起局部减薄对工业造成重大安全隐患,因此评估带包覆层管道缺陷极为重要。研究主要目的找到一种有效且易于提取的信号特征以评估管道缺陷,利用Comsol仿真软件建立有限元模型,分析了脉冲涡流时域信号特征,提取检出差分电压峰值特征量,分析了差分电压峰值和试件缺陷之间的关系。同时通过20#碳钢管道实验验证,实验结果表明:在时域上,差分电压峰值随着外壁缺陷深度和宽度增加而增加,差分电压峰值随着内壁缺陷深度增加而减小,进而利用差分电压峰值评估铁磁性材料缺陷,该特征量对解决包覆层下管道缺陷评估具有广泛的工程应用价值。

基于刀片式激励线圈旋转的脉冲涡流探头

脉冲涡流检测裂纹时,微裂纹在感应涡流中产生的扰动微弱,检测信号的信噪比低;另一方面,单向扫查下的常规脉冲涡流探头难以获得多向裂纹检测的最大灵敏度和判断裂纹方向。提出一种采用机电旋转脉冲涡流激励线圈的检测方法,实现了多方向微裂纹的高灵敏度检测。刀片式激励线圈具有明显的聚磁性与方向性,机电旋转激励线圈后可以获得不同转角下的接收信号,将该接收信号与基准信号进行差分,提取出微小的峰值变化量,得到角度与峰值变化量之间的图谱。试验验证与测试结果表明:基于刀片式激励线圈在空心接收线圈内旋转的脉冲涡流探头不仅具有亚毫米级裂纹深度区分的检测能力,且能有效分辨裂纹方向,误差为±5°。