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管狀結(jié)構(gòu)在能源、化工等各類工業(yè)領(lǐng)域廣泛運用。在長時間使用過程中，其結(jié)構(gòu)內(nèi)部不可避免地會產(chǎn)生損傷或缺陷。由于損傷或缺陷會對管道結(jié)構(gòu)的安全性帶來嚴重后果，因此對其進行定期無損檢測和評價非常必要。

渦流檢測方法是基于電磁感應現(xiàn)象進行缺陷和損傷檢測的方法，具有對表面缺陷檢測能力高、非接觸、快速掃查等優(yōu)點，是一種對管道結(jié)構(gòu)表面缺陷進行定量無損評價的有效方法。然而現(xiàn)有渦流探頭的激勵線圈和檢出線圈都是通過機械連接，便攜性差，尤其對于長輸管道檢測，普通機械連接很難進入管道深處，很大程度限制了渦流探頭的檢測范圍。

另一方面，傳統(tǒng)渦流探頭為激勵線圈和檢出線圈放在管道同側(cè)的反射式渦流探頭，這種探頭在實現(xiàn)管道檢測時有以下兩方面缺點：一是僅對探頭同側(cè)的表面缺陷檢測靈敏度高，但對探頭異側(cè)的缺陷檢測靈敏度較差；二是對于探頭同側(cè)的深缺陷或異側(cè)的淺缺陷，存在信號飽和、無法定量的問題。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，新疆維吾爾自治區(qū)特種設(shè)備檢驗研究院、中國核動力研究設(shè)計院的研究人員提出并設(shè)計了一種磁力傳動式陣列渦流探頭，并用該探頭對管道結(jié)構(gòu)內(nèi)壁缺陷進行檢測。

圖1 渦流檢測實驗系統(tǒng)

該探頭包含套在管外的帶永磁體的激勵裝置和放置在管內(nèi)同樣攜帶永磁體的檢出裝置，是一種分離式結(jié)構(gòu)（激勵裝置和檢出裝置位于管道內(nèi)外兩側(cè)，以下簡稱異側(cè)），兩個裝置可在磁力作用下在管道內(nèi)外同步移動，實現(xiàn)對管道缺陷的掃查；同時檢出裝置中裝有環(huán)形陣列的檢出線圈，不僅可以對管道缺陷進行軸向定位，還可以對管道缺陷的環(huán)向位置進行有效定位。

相較于傳統(tǒng)的將激勵線圈和檢出線圈放在管道同側(cè)的反射式渦流探頭（激勵裝置和檢出裝置位于管道同側(cè)，以下簡稱同側(cè)），這種磁力傳動式陣列渦流探頭對管道內(nèi)壁和外壁的表面缺陷具有相似的檢測靈敏度，對于外壁深缺陷及內(nèi)壁淺缺陷不存在信號飽和、無法定量的問題，尤其在檢測管道內(nèi)壁缺陷時具有明顯優(yōu)勢。

圖2 磁力傳動式渦流陣列探頭

通過數(shù)值模擬和實驗驗證了這種探頭針對管道內(nèi)壁缺陷檢測的優(yōu)勢，得出以下結(jié)論：

1）通過數(shù)值計算和實驗驗證分離式探頭與反射式探頭對管道內(nèi)壁裂紋檢測的優(yōu)劣。結(jié)果表明，對于管道內(nèi)壁缺陷的檢測，相對于傳統(tǒng)的反射式探頭，分離式探頭由于其檢出信號的不易飽和性以及檢測靈敏度好，表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。

2）通過實驗驗證了這種探頭的激勵裝置和檢出裝置在磁力作用下能夠沿著管道內(nèi)外保持一致移動步調(diào)，說明其對于管道缺陷進行掃查檢測具有可行性。相對于單檢出線圈的渦流探頭，陣列渦流探頭接收信號的范圍大大增加，顯著提高了探頭的檢測靈敏度和檢出效率。

3）應用該探頭檢測帶內(nèi)壁裂紋的鋁管，通過實驗驗證其優(yōu)勢。結(jié)果表明，磁力傳動式陣列渦流探頭不僅可以確定裂紋在管道內(nèi)壁的軸向位置，還可以確定其環(huán)向位置。因此，該研究團隊所提出的這種探頭對于長輸管道內(nèi)壁缺陷的檢測具有廣泛的工業(yè)應用前景。

以上研究成果發(fā)表在2020年第22期《電工技術(shù)學報》，論文標題為“基于磁力傳動式陣列渦流探頭的管道缺陷檢測”，作者為段志榮、解社娟、李麗娟、李驥、陳洪恩、陳振茂。