曹愛(ài)松，付躍文，楊 浩

(無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南昌航空大學(xué))， 南昌 330063)

小徑管周向裂紋脈沖渦流檢測(cè)仿真和試驗(yàn)研究

曹愛(ài)松，付躍文*，楊 浩

(無(wú)損檢測(cè)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(南昌航空大學(xué))， 南昌 330063)

針對(duì)小徑管周向裂紋缺陷，通過(guò)有限元仿真及試驗(yàn)，研究了利用磁導(dǎo)體環(huán)形激勵(lì)脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)小徑管周向裂紋缺陷的問(wèn)題。仿真給出了管道在有缺陷和無(wú)缺陷狀態(tài)下磁場(chǎng)分布、渦流分布以及接收線圈的電壓值。從仿真結(jié)果可以觀察出，周向裂紋端頭處的磁場(chǎng)分布以及渦流分布會(huì)發(fā)生明顯變化，產(chǎn)生沿管壁法向的磁場(chǎng)，檢測(cè)線圈位于裂紋端頭處正上方時(shí)檢測(cè)靈敏度最高。實(shí)際檢測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果一致，表明磁導(dǎo)體環(huán)形激勵(lì)軸向渦流對(duì)小徑管周向缺陷具有顯著的檢測(cè)效果。

小徑管；脈沖渦流；周向裂紋；有限元

0 引言

小徑管廣泛應(yīng)用于鍋爐設(shè)備以及航空器輸油管路中。由于長(zhǎng)期處于高溫、高壓環(huán)境下，小徑管是最常見(jiàn)的失效部件，極易產(chǎn)生蠕變、疲勞和腐蝕，引起嚴(yán)重的工程事故[1]。管材在惡劣環(huán)境下產(chǎn)生的周向裂紋極易引起管子爆裂以及爆炸，對(duì)小徑管的正常使用構(gòu)成極大威脅。因此，為了保證設(shè)備安全運(yùn)行，對(duì)小徑管周向裂紋缺陷檢測(cè)尤為重要[2]。

目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)小徑管的無(wú)損檢測(cè)方法有很多種，各種檢測(cè)方法依據(jù)的物理原理各不相同，因此在對(duì)小徑管進(jìn)行檢測(cè)時(shí)也都具有相應(yīng)的局限性。在實(shí)際檢測(cè)中通常有漏磁法、遠(yuǎn)場(chǎng)渦流法、超聲導(dǎo)波法等。漏磁檢測(cè)對(duì)傳感器與檢測(cè)表面的間隙非常敏感，間隙變化會(huì)引起較大的檢測(cè)誤差。遠(yuǎn)場(chǎng)渦流法對(duì)于小體積缺陷、周向裂紋缺陷檢測(cè)靈敏度較低。超聲導(dǎo)波法檢測(cè)效果受缺陷的深度影響較大；對(duì)于深度小于1 mm的缺陷，超聲導(dǎo)波法的檢測(cè)能力較差[3]。

幾十年來(lái)，國(guó)外大量研究機(jī)構(gòu)和科研院所利用渦流檢測(cè)技術(shù)對(duì)小徑管等工件的周向缺陷進(jìn)行了廣泛深入的研究，目前主要的檢測(cè)技術(shù)為機(jī)械旋轉(zhuǎn)掃描技術(shù)、陣列技術(shù)。GE Inspection Technologies針對(duì)熱交換器薄壁管的檢測(cè)，開(kāi)發(fā)了Apollo多通道/多頻率渦流檢測(cè)系統(tǒng)，除傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)渦流探頭和遠(yuǎn)場(chǎng)渦流探頭外，使用了多達(dá)1 024個(gè)通道支持多通道與陣列技術(shù)，解決管道缺陷的全面檢測(cè)問(wèn)題。Olympus開(kāi)發(fā)了TXE系列渦流陣列探頭(部分技術(shù)為原R&D Tech公司所有)用于針對(duì)管道的周向裂紋的檢測(cè)。由于陣列的使用，加快了檢測(cè)速度，所以可以取代旋轉(zhuǎn)掃描的扁平探頭技術(shù)。Zetec公司在熱交換器管道的檢測(cè)中投入了研發(fā)力量。其電動(dòng)旋轉(zhuǎn)扁平探頭(Motorized Rotating Pancake Coil，MRPC ) 針對(duì)周向裂紋使用了扁平探頭機(jī)械掃描技術(shù)，X-Probe探頭使用了陣列探頭技術(shù)[4]。Eddyfi公司也推出了自己的陣列渦流探頭DefHi，該探頭使用了陣列探頭的結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)子探頭出現(xiàn)垂直于周向缺陷的渦流，專(zhuān)用于檢測(cè)周向缺陷，從而可以全面檢測(cè)缺陷。近年來(lái)，J. Xin等給出了應(yīng)用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)激勵(lì)和內(nèi)穿線圈，接收的組合探頭進(jìn)行管道缺陷高速檢測(cè)的一種方法[5-8]。Kim Y J等應(yīng)用傾斜繞制的穿過(guò)式探頭對(duì)小徑管的周向缺陷進(jìn)行了研究[9]。

本研究采用磁導(dǎo)體環(huán)形線圈產(chǎn)生軸向渦流場(chǎng)激勵(lì)的探頭，對(duì)小徑管的周向裂紋進(jìn)行仿真及試驗(yàn)研究，論證檢測(cè)方法的可行性，對(duì)比傳感器TMR放置在小徑管缺陷不同位置時(shí)的檢測(cè)靈敏度。這種基于磁導(dǎo)體線圈小徑管周向裂紋缺陷的脈沖渦流檢測(cè)技術(shù)將為渦流檢測(cè)儀器研究和開(kāi)發(fā)提供新方法。

1 檢測(cè)原理

脈沖渦流檢測(cè)是通過(guò)對(duì)激勵(lì)線圈兩端施加電流脈沖激勵(lì)，在金屬試件內(nèi)部感應(yīng)出渦流，測(cè)量渦流感應(yīng)磁場(chǎng)和線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的疊加磁場(chǎng)大小來(lái)獲得金屬試件內(nèi)部信息[10]。圖1為傳統(tǒng)穿過(guò)式渦流檢測(cè)方法檢測(cè)小徑管缺陷時(shí)的探頭布置示意圖。探頭與小徑管同軸，激勵(lì)線圈沿小徑管周向繞制，施加激勵(lì)后在小徑管表面感應(yīng)出周向渦流。這種檢測(cè)方法可以有效檢出小徑管的軸向缺陷，但是對(duì)周向裂紋的檢測(cè)沒(méi)有明顯效果。

為了有效解決小徑管周向裂紋檢測(cè)問(wèn)題，改變激勵(lì)線圈的繞制方向，將激勵(lì)線圈沿小徑管的軸向繞制，施加激勵(lì)后小徑管表面感應(yīng)出軸向渦流。周向裂紋將阻礙渦流走向，在裂紋的2個(gè)端頭處感應(yīng)出垂直于小徑管表面的二次磁場(chǎng)，通過(guò)接收裝置可有效地檢測(cè)小徑管的周向裂紋缺陷。圖2為激勵(lì)線圈沿小徑管軸向繞制時(shí)探頭布置示意圖。為了將激勵(lì)線圈產(chǎn)生的一次磁場(chǎng)聚集在小徑管周?chē)?，激?lì)線圈纏繞在鐵氧體磁芯上，鐵氧體磁芯與小徑管同軸放置。

圖1 穿過(guò)式探頭與小徑管位置示意圖Fig.1 Schematic diagram of through probe and the small diameter pipe

圖2 激勵(lì)線圈沿小徑管軸向繞制時(shí)探頭布置示意圖Fig.2 Schematic diagram of probe when excitation coil wounded along the axial direction of small diameter tube

2 小徑管脈沖渦流檢測(cè)仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析

2.1 仿真模型構(gòu)建及網(wǎng)格劃分

應(yīng)用有限元軟件ANSYS15.0進(jìn)行仿真計(jì)算。圖3為小徑管脈沖渦流檢測(cè)仿真模型示意圖。激勵(lì)線圈沿軸向纏繞在鐵氧體磁芯上，為簡(jiǎn)化仿真模型，鐵氧體分6片建立成環(huán)狀模型。由于管道周向裂紋長(zhǎng)度為1/6管道周長(zhǎng)，因此采用三維有限元模型進(jìn)行仿真。被檢小徑管外徑為26 mm，內(nèi)徑為22 mm，長(zhǎng)度為200 mm。裂紋缺陷位于管道正中央，缺陷長(zhǎng)度為1/6管道周長(zhǎng)，寬度為1 mm，深度為1 mm。為了簡(jiǎn)化仿真模型，鐵氧體建立為正六面筒狀模型，長(zhǎng)度為150 mm，內(nèi)寬為30 mm，厚度為5 mm；檢測(cè)線圈外徑為12 mm，內(nèi)徑為8 mm，線圈厚為2 mm；激勵(lì)線圈沿小徑管軸向纏繞于每塊鐵氧體的正中央處，每個(gè)激勵(lì)線圈寬均為20 mm，厚均為5 mm，共6個(gè)激勵(lì)線圈；管內(nèi)外以空氣填充，鐵氧體外的自由區(qū)域建模時(shí)設(shè)置了圓柱狀空氣層，整體空氣層的直徑為120 mm；模型整體長(zhǎng)度為200 mm。查閱相關(guān)文獻(xiàn)可知，激勵(lì)線圈施加脈沖電流激勵(lì)后，鐵氧體內(nèi)形成的是一個(gè)較穩(wěn)定磁場(chǎng)，因此,鐵氧體的相對(duì)磁導(dǎo)率選取其初始磁導(dǎo)率3 000，電阻率ρ=9 Ω·m；激勵(lì)線圈和接收線圈的相對(duì)磁導(dǎo)率為1，電阻率ρ=1.724×10-8Ω·m；激勵(lì)線圈線徑為1 mm，每個(gè)激勵(lì)線圈匝數(shù)均為130匝；接收線圈線徑為0.1 mm，匝數(shù)為500匝。

圖3 小徑管脈沖渦流檢測(cè)仿真模型Fig.3 Simulation model of small diameter pipe in pulsed eddy current testing

進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，對(duì)小徑管周向裂紋缺陷附近區(qū)域(磁場(chǎng)或者渦流場(chǎng)主要影響區(qū)域)網(wǎng)格加密處理。同時(shí)為排除因網(wǎng)格劃分不同而導(dǎo)致的仿真結(jié)果差異，完好管道和有周向裂紋缺陷管道在劃分網(wǎng)格時(shí)，具有相同的網(wǎng)格形狀和單元數(shù)。建模時(shí)將預(yù)設(shè)為缺陷的體單獨(dú)建模，再統(tǒng)一進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分。對(duì)預(yù)設(shè)為缺陷的體進(jìn)行屬性設(shè)置時(shí)，賦予空氣屬性表示缺陷，賦予管道材質(zhì)屬性表示管道。圖4為管道部分有限元網(wǎng)格劃分示意圖。

2.2 激勵(lì)加載

仿真計(jì)算時(shí)，有限元模型激勵(lì)加載通過(guò)耦合外接電路的方式實(shí)現(xiàn)，使用CIRCU124單元外接獨(dú)立電流源對(duì)激勵(lì)線圈施加載荷。CIRCU124單元脈沖加載實(shí)常數(shù)設(shè)置如表1。圖5為激勵(lì)電流波形示意圖。

圖4 管道部分網(wǎng)格劃分模型Fig.4 Mesh model of pipe表1 脈沖電流激勵(lì)實(shí)常數(shù)設(shè)置Table 1 Parameter settings of excitation pulse current source

ParameterValueFrequencyf/Hz100PulseCurrentIH/A1RiseTimeTR/μs1PulseWidthTW/ms4．999ParameterValueInitialCurrentIL/A0DelayTimeTD/s0FallTimeTF/μs1PeriodTimeT/s0．010

圖5 激勵(lì)電流波形圖Fig.5 Waveform of excitation current

2.3 仿真試驗(yàn)結(jié)果與分析

仿真試驗(yàn)共建立2個(gè)模型，分為檢測(cè)線圈位于缺陷設(shè)置位置正上方模型和檢測(cè)線圈位于缺陷設(shè)置位置端頭正上方模型，通過(guò)賦予仿真模型體不同屬性來(lái)區(qū)分完好和缺陷兩種情況。由于2個(gè)模型中激勵(lì)線圈與小徑管周向裂紋缺陷的相對(duì)位置是一樣的，在相同管道模型狀態(tài)下磁場(chǎng)和渦流場(chǎng)分布是相同的，而檢測(cè)線圈上的感應(yīng)電壓不同。因此，分別對(duì)完好和有缺損情況下小徑管磁場(chǎng)分布，渦流場(chǎng)分布以及檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓進(jìn)行分析。

1)渦流分布及分析。

圖6分別為完好管材和有損管材在t=3 ms時(shí)刻小徑管渦流分布主視圖?？梢钥闯?，當(dāng)小徑管存在周向裂紋時(shí)，裂紋處的渦流分布存在明顯的畸變。周向裂紋改變了渦流的正常走向，管道表面的渦流向缺陷底部聚集，經(jīng)過(guò)缺陷底部的管道通過(guò)缺陷；因此，缺陷底部的渦流密度最大，而缺陷頂部2個(gè)上角處的渦流密度最小，而且兩個(gè)區(qū)域的渦流密度存在顯著差異。完好管和有損管在完好管道處的渦流密度大致相同，而缺陷處和無(wú)缺陷處的渦流密度有較大不同，前者約為后者的兩倍。同時(shí)，由于渦流特定走向，在缺陷底部會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沿裂紋延伸方向的二次磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向與管道中原有的二次磁場(chǎng)方向相同，因此不易測(cè)得這一變化。進(jìn)一步比較可知，渦流在裂紋的2個(gè)端頭處存在半環(huán)形的偏折聚集，渦流密度大于完好處的數(shù)值，而在端頭周向兩側(cè)不會(huì)發(fā)生這樣的畸變，這一變化會(huì)在端頭處產(chǎn)生垂直于小徑管表面的法向二次磁場(chǎng)。

圖6 管道渦流分布主視圖Fig.6 Eddy current distribution of pipe in the main view

2)磁場(chǎng)分布及分析。

圖7分別給出了t=3 ms時(shí)刻完好管道和有損管道磁場(chǎng)強(qiáng)度矢量圖正視圖。觀察圖7a可以看出，當(dāng)小徑管處于完好狀態(tài)時(shí)，磁場(chǎng)的傳播方向沿管道方向，與管壁的切向相同。由于渦流趨膚效應(yīng)的影響，管道外表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于內(nèi)表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，二者有數(shù)量級(jí)的差異。比較圖7a、圖7b可以看出，當(dāng)管壁上有周向裂紋時(shí)，裂紋2個(gè)端頭處的磁場(chǎng)會(huì)發(fā)生畸變，分別產(chǎn)生沿管壁法向和與管壁法向相反的磁場(chǎng)分量。畸變磁場(chǎng)的分布和變化特點(diǎn)與渦流的變化是類(lèi)同的，這也就為檢測(cè)線圈的形狀設(shè)計(jì)以及檢測(cè)線圈放置位置的選擇提供了依據(jù)。

圖8給出了t=3 ms時(shí)刻完好管道和有損管道磁通量密度Bz分布圖。由圖8可知，在缺陷管的2個(gè)端頭處，分別對(duì)稱(chēng)存在著B(niǎo)z的最大值和最小值，并且2個(gè)端頭處的磁通量密度Bz對(duì)稱(chēng)分布。這一現(xiàn)象與交流電磁場(chǎng)(ACFM)的相關(guān)理論相吻合[11-12]。由于空氣場(chǎng)網(wǎng)格劃分采取了自由網(wǎng)格劃分的方式，因此在計(jì)算時(shí)管道部個(gè)別區(qū)域的計(jì)算結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一些偏差，這也為下一步的工作提出來(lái)更高的要求。

圖7 管道磁場(chǎng)分布正視圖Fig.7 Magnetic field distribution of pipe in the front view

圖8 磁通量密度Bz分布圖Fig.8 Distribution of magnetic flux density Bz

3)檢測(cè)線圈電壓分析。

仿真計(jì)算時(shí)，建立了檢測(cè)線圈位于缺陷端頭處正上方和缺陷中心正上方兩種模型，分別分析小徑管在完整和有損狀態(tài)下檢測(cè)線圈電壓值。設(shè)小徑管完好處的檢測(cè)線圈電壓值為u，缺陷處檢測(cè)線圈電壓值為u0，令Δu=u-u0，因此，檢測(cè)靈敏度為

圖9a為接收線圈位于缺陷設(shè)置位置端頭處正上方的檢測(cè)電壓值，圖9b為接收線圈位于缺陷設(shè)置位置中心正上方的檢測(cè)電壓值。圖10為接收線圈檢測(cè)靈敏度示意圖。對(duì)比圖9a、圖9b可以看出，當(dāng)接收線圈位于缺陷位置端頭處正上方時(shí)，有損時(shí)和完好檢測(cè)電壓有明顯的區(qū)分，有損時(shí)感應(yīng)電壓峰值遠(yuǎn)大于完好時(shí)檢測(cè)電壓峰值，兩者有數(shù)量級(jí)差異；當(dāng)接收線圈位于缺陷設(shè)置位置中心正上方時(shí)，有損時(shí)和完好時(shí)檢測(cè)電壓幾乎重合，峰值均不到1 mV。圖10進(jìn)一步顯示了接收線圈放置位置對(duì)檢測(cè)靈敏度產(chǎn)生的影響。當(dāng)接收線圈位于缺陷端頭處時(shí)，檢測(cè)靈敏度約為39；當(dāng)接收線圈位于缺陷中心正上方時(shí)，檢測(cè)靈敏度約為0，對(duì)小徑管周向裂紋缺陷幾乎沒(méi)有檢測(cè)能力。當(dāng)管道完好時(shí)，管道內(nèi)的磁場(chǎng)沿管道周向，不會(huì)產(chǎn)生沿管道徑向的的二次磁場(chǎng)，接收線圈檢測(cè)不到管道內(nèi)的磁場(chǎng)，微弱的感應(yīng)電壓是由模型誤差產(chǎn)生的；

圖9 接收線圈感應(yīng)電壓曲線Fig.9 Induced voltage curve of receiving coil

當(dāng)管道上存在周向裂紋缺陷時(shí)，缺陷端頭處會(huì)產(chǎn)生沿管道徑向的二次磁場(chǎng)，而缺陷中心處不會(huì)產(chǎn)生這樣的二次磁場(chǎng)。因此接收線圈位于缺陷端頭處時(shí)能有效檢測(cè)出缺陷，并且有損時(shí)檢測(cè)電壓遠(yuǎn)大于完好時(shí)檢測(cè)電壓。這一結(jié)果與渦流分布以及磁場(chǎng)分布結(jié)果相吻合。

圖10 接收線圈檢測(cè)靈敏度曲線Fig.10 Sensitivity curve of receiving coil

3 實(shí)際檢測(cè)結(jié)果及分析

3.1 試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

為驗(yàn)證所建立有限元模型的效果，制作了與仿真模型相類(lèi)似的激勵(lì)裝置。磁傳感器對(duì)于磁場(chǎng)的測(cè)量更加靈敏，因此試驗(yàn)采用TMR隧道磁阻傳感器作為接受裝置。為了方便測(cè)量、減小管道的提離效應(yīng)，采用雙線圈同向激勵(lì)，激勵(lì)線圈與管道緊密貼合，TMR垂直放置于2個(gè)激勵(lì)線圈中間，檢測(cè)裝置如圖11所示。實(shí)際檢測(cè)試驗(yàn)中的激勵(lì)參數(shù)與仿真時(shí)的激勵(lì)參數(shù)相同，采用1 V、100 Hz脈沖方波做為激勵(lì)信號(hào)。

圖11 雙磁導(dǎo)體線圈激勵(lì)裝置Fig.11 Detection device

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

圖12為T(mén)MR位于管道完好處時(shí)的電壓信號(hào)，圖13為T(mén)MR位于管道缺陷端頭處時(shí)的電壓差分信號(hào)。

圖12 TMR位于管道完好處時(shí)的電壓信號(hào)Fig.12 Voltage signal of TMR sensor without defect

圖13 TMR位于管道裂紋端頭處時(shí)的電壓差分信號(hào)Fig.13 Differential voltage signal of TMR sensor located at the end of crack

由圖12可知，TMR磁阻傳感器在管道完好處接收到一個(gè)脈沖方波型電壓信號(hào)。這是因?yàn)樵诩?lì)磁環(huán)裝置上纏繞線圈時(shí)，由于不能保證線圈嚴(yán)格均等的纏繞在磁環(huán)上，同時(shí)TMR磁阻傳感器放置在2個(gè)磁環(huán)傳感器中間時(shí)可能存在角度偏差，因此當(dāng)激勵(lì)裝置位于管道完好區(qū)域時(shí)，TMR傳感器也會(huì)接收到背景磁場(chǎng)信號(hào)，接收到的背景磁場(chǎng)約為3 Gs，地球磁場(chǎng)約為0.5～0.6 Gs，對(duì)比其他磁材料傳感器產(chǎn)生的背景磁場(chǎng)約為15～20 Gs，因此背景磁場(chǎng)相對(duì)很小，管道上產(chǎn)生的法向二次磁場(chǎng)是管道表面軸向渦流作用的結(jié)果。由圖13可知，在缺陷端頭處電壓差分信號(hào)的峰值約為3.5 mV，對(duì)比其他檢測(cè)情況下的電壓差分信號(hào)，此種檢測(cè)方法對(duì)小徑管的周向裂紋缺陷有較高的檢測(cè)靈敏度。因此，建立的磁導(dǎo)體線圈檢測(cè)模型與驗(yàn)證結(jié)果良好吻合，能有效反映實(shí)際小徑管檢測(cè)結(jié)果，證明應(yīng)用基于磁導(dǎo)體線圈結(jié)構(gòu)的傳感器能有效檢測(cè)小徑管周向裂紋缺陷。

4 結(jié)論

1)仿真結(jié)果表明，當(dāng)小徑管存在周向裂紋時(shí)，渦流分布發(fā)生顯著改變，缺陷底部管道表面渦流密度最大，裂紋2個(gè)端頭處以半環(huán)形繞缺陷流過(guò)。磁場(chǎng)分布及其變化規(guī)律與渦流場(chǎng)類(lèi)似。磁通量密度Bx分量在缺陷處最大，約為完好時(shí)的2倍；磁通量密度Bz分量最大值分布在缺陷2個(gè)端頭處。管道完好時(shí)磁場(chǎng)沿周向環(huán)繞分布，在缺陷的2個(gè)端頭處磁場(chǎng)發(fā)生畸變，產(chǎn)生沿管道軸向的二次磁場(chǎng)。由于周向裂紋對(duì)管道渦流分布和磁場(chǎng)分布的特定改變，當(dāng)接收線圈位于缺陷端頭處正上方時(shí)，有損時(shí)和完好時(shí)感應(yīng)電壓區(qū)分顯著，檢測(cè)靈敏度很高；當(dāng)接收線圈位于缺陷中心正上方時(shí)，感應(yīng)電壓曲線近似重合，幾乎沒(méi)有檢測(cè)靈敏度。

2)實(shí)際檢測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果一致，檢測(cè)傳感器TMR可以有效檢測(cè)出裂紋端角效應(yīng)引起的二次感應(yīng)磁場(chǎng)，顯示了磁導(dǎo)體線圈結(jié)構(gòu)傳感器對(duì)小徑管周向裂紋缺陷有較好的檢測(cè)效果。研究結(jié)果對(duì)于探頭和檢測(cè)工藝設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。

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Simulation of Circumferential Crack Pulsed Eddy CurrentTesting in Small Diameter Tube

CAO Ai-song，F(xiàn)U Yue-wen*，YANG Hao

(KeyLaboratoryofNondestructiveTesting(MinistryofEducation),NanchangHangkongUniversity,Nanchang330063,China)

For small diameter pipe circumferential crack detection problem, do the finite element simulation. Utilize an magnetic conductor coil axial eddy current test to detect small diameter tube circumferential crack defect.The simulation shows magnetic field distributions eddy current distribution and the receiving coil voltage,when pipeline in the case of defects and defect-free state. From the simulation results can be observed that the magnetic field and eddy currents distribution of circumferential cracks at the ends changed significantly, and generating a magnetic field along the normal to the wall. The induced voltage reaches the maximum value when the detection coil just above the ends of the crack. The actual testing results are in accordance with the simulation results,showing that magnetic conductor coil axial eddy current technique for small diameter pipe circumferential defect detection effect is remarkable.

small diameter pipe; pulsed eddy current; circumferential crack; FEM

2017年1月4日

2017年3月28日

國(guó)家自然科學(xué)基金(51267016)；國(guó)家自然科學(xué)基金(51667016)；國(guó)家重大儀器設(shè)備開(kāi)發(fā)專(zhuān)項(xiàng)(2013YQ140505)

付躍文(1967年-)，男，博士，教授，主要從事電磁無(wú)損檢測(cè)技術(shù)等方面的研究。

TG115.28

A

10.3969/j.issn.1673-6214.2017.02.002

1673-6214(2017)02-0071-07