一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统，其由传感装置，定位及标记装置，驱动模块，上位机，主机组成：其中传感装置包含磁轭，激励线圈，霍尔传感器；主机包含电源模块，激励信号源，数据采集卡，功率放大模块。接入待测钢管后，电源模块供电给驱动模块、激励信号源和功率放大模块，驱动模块驱使设备前进，定位及标记装置记录相对钢管移动距离并实时传输到上位机显示，对检测到信号异常时的可疑位置进行记号笔标记；激励信号源产生正弦信号经过功率放大模块后接入激励线圈，装置移动带动霍尔传感器进行扫描,对漏磁场进行捕捉探测，数据采集卡将模拟信号转换成数字信号传到上位机，得到壁厚减薄缺陷的具体信息并显示。

A magnetic field detection system for 20 \u00d7 steel tube wall thickness reduction

【技术实现步骤摘要】
一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统
本技术属于低频漏磁检测领域，尤其涉及一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统。
技术介绍
20#钢表示表示平均含碳量为0.20％的钢，由于其碳素结构导致的强度,韧性,延展性,可焊性,温度影响,疲劳断裂等性质相比于其他钢制材料更适合用于承压设备，因此现代化学品工厂，特殊燃料制造工厂等常将其用于输送管道，锅炉等设备的制造，其中20G是专门为锅炉压力容器生产的,特殊用途的"20号碳素钢"。其特殊的工业用途意味着一旦由于钢材的问题导致发生事故，必将产生重大的后果和惨重的损失。据不完全统计，2018年全国发生承压设备事故和相关事故219起，其中锅炉事故8起，压力容器事故9起，气瓶事故5起，压力管道事故1起。造成死亡人数多达224人，受伤68人，经济损失高达400多亿元。在频发的承压设备事故中，由长期的输液储液高压和化学腐蚀造成的钢管壁厚减薄引发的事故占了很大一部分。因此,定期对这些设备和管道进行快速的壁厚减薄检测和早期诊断意义重大。为了保证承压设备的正常运行，防止恶性事故发生，发展行之有效的20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统是必要且迫在眉睫的。对壁厚减薄的检测，现有无损检测方法如射线、超声、磁粉和渗透等在适应现场的高低温环境、设备表面状况等方面都有各自的不足，比如：①需要和金属本体进行良好的耦合，以使超声波能够实现在传感器与金属本体之间的传播和接收；②一般是针对某点壁厚的测量，不适用于大面积的扫查检测，因此检测速度非常缓慢。同样基于电磁感应的涡流检测系统，也因其复杂繁多的影响因素和较高趋肤效应的影响而致其使用起来还有很大的局限性。低频漏磁检测是基于检测铁磁性材料被磁化后其缺陷处产生的漏磁场来发现缺陷的一种无损检测方式，通过改变其频率可以改变探测深度，采用非接触方式检测被检设备的表面和埋藏缺陷，特别是腐蚀等体积性缺陷有较高的检测灵敏度，因此非常适用管道等承压设备的在线检测。目前市面上广泛存在和使用的低频漏磁检测装置普遍存在检测效率低下、漏检率高、自动化程度底、检测信息不精确等缺陷。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本技术的目的是：提供一种高效率、覆盖率高、自动化程度高的20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统。本技术的技术方案是：所述的一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统，其特征在于：由传感装置(1)，定位及标记装置(2)，驱动模块(3)，上位机(4)，主机(5)组成：其中传感装置(1)包含磁轭(101)，激励线圈(102)，霍尔传感器(103)；主机(5)包含电源模块(501)，激励信号源(502)，数据采集卡(503)，功率放大模块(504)。接入待测钢管后，电源模块(501)将国标电压220V降压后给驱动模块(3)、激励信号源(502)和功率放大模块(504)供电，驱动模块(3)驱使设备前进，定位及标记装置(2)开始工作，其中定位装置为旋转刻度尺，能够记录相对钢管移动距离并实时传输到上位机显示，标记装置能够对检测到信号异常时的可疑位置进行记号笔标记；激励信号源(502)产生正弦信号经过功率放大模块(504)放大后接入激励线圈(102)使被测钢管达到磁饱和，装置移动带动霍尔传感器(103)进行扫描,对漏磁场进行捕捉探测，数据采集卡(503)将模拟信号转换成数字信号传到上位机(4),上位机(4)为基于C++语言开发的成像系统，能够结合相位算法和幅值算法对壁厚减薄处磁场和未到达缺陷处的正常信号进行比对运算，从而得到壁厚减薄缺陷的具体信息，如形状、深度、位置等并实时显示。其中驱动模块(3)为径向尺寸可调节结构，能够适应不同直径的待测钢管；传感装置(1)为旋转式前进驱动方式，能够对钢管进行360度全面检测。本技术的有益效果是：该系统的传感装置旋转前进方式能够极大扩大检测效率，降低漏检率。该系统将相位比较算法和幅值对比算法相结合，提高了探测准确性和可探测深度。该系统的驱动模块能够适应不同直径的钢管，灵活性高。该系统的信号频率可调性能够适应厚度不同的各种钢管和钢质管道，更加灵活。附图说明：图1是该20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统总体架构示意图；图2是该20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统的激励频率与趋肤深度的关系；图3是该20#钢管磁化曲线；具体实施方式以下结合附图具体说明本新型实用的实施方式。图1所示的一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统，其特征在于：由传感装置(1)，定位及标记装置(2)，驱动模块(3)，上位机(4)，主机(5)组成：其中传感装置(1)包含磁轭(101)，激励线圈(102)，霍尔传感器(103)；主机(5)包含电源模块(501)，激励信号源(502)，数据采集卡(503)，功率放大模块(504)。根据图2试验所得的趋肤深度与激励频率的关系和图3所示的20#钢管的磁饱和条件选择最佳的激励源频率接入待测钢管后，电源模块(501)将国标电压220V降压后给驱动模块(3)、激励信号源(502)和功率放大模块(504)供电，驱动模块(3)驱使设备前进，定位及标记装置(2)开始工作，其中定位装置为旋转刻度尺，能够记录相对钢管移动距离并实时传输到上位机显示，标记装置能够对检测到信号异常时的可疑位置进行记号笔标记；激励信号源(502)产生正弦信号经过功率放大模块(504)放大后接入激励线圈(102)使被测钢管达到磁饱和，装置移动带动霍尔传感器(103)进行扫描,对漏磁场进行捕捉探测，数据采集卡(503)将模拟信号转换成数字信号传到上位机(4),上位机(4)为基于C++语言开发的成像系统，能够结合相位算法和幅值算法对壁厚减薄处磁场和未到达缺陷处的正常信号进行比对运算，从而得到壁厚减薄缺陷的具体信息，如形状、深度、位置等并实时显示。其中驱动模块(3)为径向尺寸可调节结构，能够适应不同直径的待测钢管；传感装置(1)为旋转式前进驱动方式，能够对钢管进行360度全面检测。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统，其特征在于：由传感装置(1)，定位及标记装置(2)，驱动模块(3)，上位机(4)，主机(5)组成：其中传感装置(1)包含磁轭(101)，激励线圈(102)，霍尔传感器(103)；主机(5)包含电源模块(501)，激励信号源(502)，数据采集卡(503)，功率放大模块(504)；根据试验所得的趋肤深度与激励频率的关系和20#钢管的磁饱和条件选择最佳的激励源频率接入待测钢管后，电源模块(501)将国标电压220V降压后给驱动模块(3)、激励信号源(502)和功率放大模块(504)供电，驱动模块(3)驱使设备前进，定位及标记装置(2)开始工作，其中定位装置为旋转刻度尺，能够记录相对钢管移动距离并实时传输到上位机显示，标记装置能够对检测到信号异常时的可疑位置进行记号笔标记；激励信号源(502)产生正弦信号经过功率放大模块(504)放大后接入激励线圈(102)使被测钢管达到磁饱和，装置移动带动霍尔传感器(103)进行扫描,对漏磁场进行捕捉探测，数据采集卡(503)将模拟信号转换成数字信号传到上位机(4),从而得到壁厚减薄缺陷的具体信息并实时显示；其中驱动模块(3)为径向尺寸可调节结构，能够适应不同直径的待测钢管；传感装置(1)为旋转式前进驱动方式，能够对钢管进行360度全面检测。/n...

【技术特征摘要】
1.一种20#钢管壁厚减薄的磁场探测系统，其特征在于：由传感装置(1)，定位及标记装置(2)，驱动模块(3)，上位机(4)，主机(5)组成：其中传感装置(1)包含磁轭(101)，激励线圈(102)，霍尔传感器(103)；主机(5)包含电源模块(501)，激励信号源(502)，数据采集卡(503)，功率放大模块(504)；根据试验所得的趋肤深度与激励频率的关系和20#钢管的磁饱和条件选择最佳的激励源频率接入待测钢管后，电源模块(501)将国标电压220V降压后给驱动模块(3)、激励信号源(502)和功率放大模块(504)供电，驱动模块(3)驱使设备前进，定位及...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓彬，沈常宇，徐玮鑫，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33