钢管涡流检测系统设计及孔类缺陷辨识研究

发布时间：2017-07-16 12:01

  本文关键词：钢管涡流检测系统设计及孔类缺陷辨识研究

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【摘要】：在工程实践中,常采用涡流检测法对钢管进行质量检测,我国也制定了相应的涡流检测标准GB/T 7735-2004。本文以检测标准GB/T 7735-2004作为参考,为了完善其对钢管缺陷的评价体系,针对标准中已涉及的通孔缺陷和未涉及的内外盲孔缺陷,加工了相应的钢管试样,开展不同磁化强度下钢管涡流检测试验,深入分析了通孔和内外盲孔随磁化电流的信号变化特征。本文首先考虑到钢管涡流检测的试验需求,设计了相应的涡流检测系统。在系统设计中,除涡流检测线圈、激励模块及放大模块采用必要的硬件来实现,后续信号处理都是数字化操作,主要基于Python语言编制了数字化相敏检波、信号合成及界面显示等功能。利用上述涡流检测系统和相关机械装置组建了涡流检测试验平台,在该平台下对含不同直径通孔的钢管开展试验。试验结果表明,通孔直径一定时,在非饱和磁化区内,通孔信号幅值随电流的增加先增大后减小,相位角随电流的增加逐步上升。在饱和磁化区内,对于直径较小的通孔(如Φ1.5、2、2.5mm通孔),信号幅值随电流的增加呈现递减的趋势,相位角随电流的增加起伏不定、但波动差异较小;而对于直径较大通孔(如Φ4.5、6、10、15mm通孔),信号幅值随电流的增加略有上升,相位角随电流的增加发生大幅度减小、变化杂乱。在材质相同的钢管上加工直径一致、深度不同的内外盲孔,对钢管开展非饱和及饱和磁化下涡流检测试验发现,内外盲孔缺陷均可有效检出。但本试验采用外穿过差动式检测线圈,由涡流的有效渗透深度可知,位于钢管内壁的盲孔缺陷理应无法被检出。针对该试验现象,通过理论分析推知的钢管磁导率与磁化电流的关系曲线,得出内盲孔能够被检出的原因是由缺陷周围处的非均匀磁导率扩散至钢管表面,对线圈阻抗产生影响,这才使得内盲孔被检出。最后,系统研究了不同深度的内外盲孔在磁化电流一定时的信号特征,提出一种非饱和磁化区内区分内外壁缺陷的新方法,即在非饱和磁化区内,选取使内外壁缺陷相位角之间有较大夹角的磁化电流范围,并以内外壁缺陷相位角的不同变化范围在涡流仪中设置两个报警区,用于区分内外壁缺陷的检出。该方法可望用于指导钢管涡流检测工程实践
【关键词】：钢管 涡流检测 通孔 内外盲孔 磁化区
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG115.28
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景及意义8-10
• 1.2 铁磁管道涡流检测的国内外研究现状和进展10-12
• 1.3 课题研究主要内容12-14
• 第二章 钢管涡流检测理论基础14-27
• 2.1 引言14
• 2.2 涡流检测电磁场理论基础14-23
• 2.2.1 趋肤效应和涡流渗透深度16-17
• 2.2.2 检测线圈的等效电路模型及归一化阻抗分析17-21
• 2.2.3 影响涡流检测的因素及线圈阻抗变化特性21-23
• 2.3 钢管涡流检测原理和模型23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 涡流检测系统设计27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 系统硬件模块设计27-34
• 3.2.1 涡流探头27-29
• 3.2.2 激励电源29
• 3.2.3 功率放大电路29-31
• 3.2.4 交流电桥31-32
• 3.2.5 前置放大电路32-34
• 3.3 系统软件34-39
• 3.3.1 Python与C34-35
• 3.3.2 系统软件编制35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 钢管通孔缺陷涡流检测的评价方法研究40-49
• 4.1 引言40
• 4.2 材料和试验40-42
• 4.2.1 钢管试样及缺陷40-41
• 4.2.2 试验平台41-42
• 4.3 钢管通孔缺陷对涡流检测信号的影响42-45
• 4.3.1 通孔涡流检测信号42-44
• 4.3.2 通孔直径对检测信号的影响44-45
• 4.4 分析与讨论45-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 钢管内外壁盲孔缺陷涡流检测的区分辨识方法研究49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 材料和试验49-50
• 5.3 钢管内外盲孔缺陷对涡流检测信号的影响50-54
• 5.3.1 内外盲孔涡流检测信号50-51
• 5.3.2 内外盲孔深度对检测信号的影响51-54
• 5.4 分析与讨论54-56
• 5.5 钢管内外壁缺陷区分辨识方法56-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 结论与展望59-61
• 6.1 主要研究结论59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 发表论文情况说明64-65
• 致谢65-66

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本文编号：548533