金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头及定量评估方法技术

本发明专利技术公开了一种金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头及定量评估方法，所述探头包括矩阵式排布的正方体透明密封舱阵列、矩阵式排布的正方形线圈阵列构成；所述每个密封舱内均充满白色溶液与多个均匀喷涂黑色磁粉的空心塑料圆球；所述密封舱中心底部均有一个正方形线圈；所述空心塑料圆球几何尺寸一致；本发明专利技术还提供上述探头的检测方法，能够对在役金属构件腐蚀减薄进行快速、高精度检测，具有重要的工程应用价值。用价值。用价值。

【技术实现步骤摘要】
金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头及定量评估方法


[0001]本专利技术属于无损检测
，涉及一种金属构件缺陷检测探头及定量评估方法。

技术介绍

[0002]由于高温差、潮湿等复杂的服役环境，金属构件在服役过程中易产生腐蚀缺陷，进而会降低金属构件使用寿命，严重影响设备运行安全，因此对金属构件腐蚀缺陷进行高精度、快速检测具有重要意义。目前针对金属构件腐蚀缺陷检测多采用涡流检测、脉冲涡流检测等技术，其检测效率较低，利用新型检测传感器进行腐蚀缺陷快速检测的研究和工程应用尚存空白。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提出一种金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头及定量评估方法，能够对金属构件腐蚀缺陷进行快速、高精度定量评估，具有重要的工程应用价值。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头，包括矩阵式排布的正方体透明密封舱阵列1、矩阵式排布的正方形线圈阵列4，正方体透明密封舱阵列1内的白色溶液3与空心塑料圆球2；所述正方形线圈阵列4固定于正方体透明密封舱阵列1底面中心位置且一个正方体密封舱底部固定一个正方形线圈。
[0006]所述正方体透明密封舱阵列1由透明材料加工而成，正方体透明密封舱阵列1之间紧密贴附且底面在同一平面内；正方形线圈阵列4边长l为正方体密封舱阵列1边长L的一半，且正方形线圈阵列4边与正方体密封舱阵列1的对应边平行。
[0007]所述空心塑料圆球2外层为均匀分布的黑色磁粉涂层；空心塑料圆球2外径均为D，且20D<L；正方体密封舱阵列1中每个正方体密封舱内的空心塑料圆球2的数量为n，且n>4L2/D2。
[0008]一种金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头进行腐蚀减薄缺陷定量评估方法，包括金属构件腐蚀减薄缺陷标定曲线的建立以及金属构件腐蚀减薄缺陷定量评估；
[0009](1)金属构件腐蚀减薄缺陷标定曲线的建立，具体方法如下：
[0010]依次连接信号发生器、功率放大器、所述的检测探头的正方形线圈阵列4，构成检测系统；在正方形线圈阵列4中通入周期为T、占空比为50％、幅值为I的激励电流信号；将检测探头分别紧密贴附于厚度为d、0.9d、0.8d、0.7d、0.6d、0.5d、0.4d、0.3d、0.2d和0.1d的金属构件表面，由于检测探头在不同厚度金属构件中会生成感应涡流场强度不同，感应涡流引起的次级磁场不同，总磁场强度亦不同，因此不同厚度金属构件对应空心塑料圆球2受到向下的磁力不同；在任一时刻，不同厚度金属构件对应空心塑料圆球2在正方体透明密封舱阵列1中所处高度不同，当采用相机获取其图像时，体现为不同厚度金属构件对应图像的灰
度图存在差异；将镜头表面与正方体透明密封舱阵列1表面平行的相机固定于正方体透明密封舱阵列1中央上方L0处并于激励电流0.5T时进行拍照，分别获取10个金属构件在正方体透明密封舱阵列1区域内的灰度图G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G8、G9和G
10
，并分别计算灰度图中所有像素点的平均灰度值g1、g2、g3、g4、g5、g6、g7、g8、g9和g
10
；以g1、g2、g3、g4、g5、g6、g7、g8、g9和g
10
为横坐标，以0、0.1d、0.2d、0.3d、0.4d、0.5d、0.6d、0.7d、0.8d和0.9d为纵坐标，得到金属构件腐蚀减薄缺陷深度d
n
与平均灰度值g的关联曲线，对该曲线进行二次拟合得到拟合公式d
n
＝ag2+bg+c，其中a、b、c分别为常数；
[0011](2)金属构件腐蚀减薄缺陷定量评估，具体方法如下：
[0012]依次连接信号发生器、功率放大器、所述的检测探头的正方形线圈阵列4，在正方形线圈阵列4中通入周期为T、占空比为50％、幅值为I的激励电流信号。将检测探头紧密贴附于待测金属构件表面，将镜头表面与正方体透明密封舱阵列1表面平行的相机固定于正方体透明密封舱阵列中央上方L0处并于激励电流0.5T时进行拍照，分别计算正方体透明密封舱阵列1中各密封舱区域内的平均灰度值g
1，1
、g
1，2
、g
1，3
、g
1，4
、g
1，5
…
g
h，j
，其中h与j分别为密封舱阵列的行与列。将任意密封舱对应的平均灰度值g
i，k
代入公式d
n
＝ag2+bg+c可得任意密封舱所在位置处金属构件腐蚀减薄缺陷深度d
i，k
，由d
1，1
、d
1，2
、d
1，3
、d
1，4
、d
1，5
…
d
h，j
可得正方体密封舱阵列1处金属构件腐蚀减薄缺陷深度的二维分布图。
[0013]本专利技术和现有技术相比较，具备如下优点：
[0014]1、本专利技术的探头将磁场信号直接转化为图像灰度信号，可实现对金属构件腐蚀减薄缺陷的快速响应，相比传统电磁无损检测技术系统更为简化，提升检测的可靠性。
[0015]2、本专利技术方法采用本专利技术所述探头，实现了金属构件腐蚀减薄缺陷标定曲线的建立；在采用本专利技术所述探头对待测金属构件进行检测时，可由本专利技术提出的金属构件腐蚀减薄缺陷定量评估方法对金属构件不同区域内的腐蚀减薄缺陷进行高效定量评估。
附图说明
[0016]图1为本专利技术探头结构正视图。
[0017]图2为本专利技术探头结构俯视图。
[0018]图3为本专利技术探头结构仰视图。
[0019]图4为检测系统示意图。
[0020]图5为采用本专利技术腐蚀减薄定量评估方法得到的腐蚀缺陷分布图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术作进一步详细说明。
[0022]如图1、图2和图3所示，本专利技术金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头，包括矩阵式排布的正方体透明密封舱阵列1、矩阵式排布的正方形线圈阵列4，正方体透明密封舱阵列1内的白色溶液3与空心塑料圆球2。正方体透明密封舱阵列1由透明材料加工而成，正方体透明密封舱阵列1之间紧密贴附且底面在同一平面内；正方形线圈阵列4固定于正方体密封舱阵列1底面中心位置且一个正方体密封舱底部固定一个正方形线圈，正方形线圈阵列4边长l为正方体密封舱阵列1边长L的一半，且正方形线圈阵列4边与正方体密封舱阵列1的对应边平行。空心塑料圆球2外层为均匀分布的黑色磁粉涂层；空心塑料圆球2外径均为D，且20D<L；
正方体密封舱阵列1中每个正方体密封舱内的空心塑料圆球2的数量为n，且n>4L2/D2。
[0023]本专利技术所述的金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头进行腐蚀减薄缺陷定量评估方法，包括金属构件腐蚀减薄缺陷标定曲线的建立以及金属构件腐蚀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头，其特征在于：包括矩阵式排布的正方体透明密封舱阵列(1)、矩阵式排布的正方形线圈阵列(4)，正方体透明密封舱阵列(1)中每个正方体透明密封舱内的白色溶液(3)与空心塑料圆球(2)；所述正方形线圈阵列(4)固定于正方体透明密封舱阵列(1)底面中心位置且一个正方体密封舱底部固定一个正方形线圈；所述空心塑料圆球(2)外层为均匀分布的黑色磁粉涂层，所述空心塑料圆球(2)的密度小于白色溶液(3)的密度。2.根据权利要求1所述的一种金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头，其特征在于：所述正方体透明密封舱阵列(1)由透明材料加工而成，所述正方体透明密封舱阵列(1)之间紧密贴附且底面在同一平面内；正方形线圈阵列(4)边长l为正方体密封舱阵列(1)边长L的一半，且正方形线圈阵列(4)边与正方体密封舱阵列(1)的对应边平行。3.根据权利要求1所述的一种金属构件腐蚀减薄缺陷检测探头，其特征在于：所述空心塑料圆球(2)外径均为D，且20D<L；所述正方体密封舱阵列(1)中每个正方体透明密封舱内的空心塑料圆球(2)的数量为n，且n>4L2/D2。4.一种金属构件腐蚀减薄缺陷定量评估方法，其特征在于：包括金属构件腐蚀减薄缺陷标定曲线的建立以及金属构件腐蚀减薄缺陷定量评估；(1)金属构件腐蚀减薄缺陷标定曲线的建立，具体方法如下：依次连接信号发生器、功率放大器、权利要求1至3任一项所述的检测探头的正方形线圈阵列(4)，构成检测系统；在正方形线圈阵列(4)中通入周期为T、占空比为50％、幅值为I的激励电流信号；将检测探头分别紧密贴附于厚度为d、0.9d、0.8d、0.7d、0.6d、0.5d、0.4d、0.3d、0.2d和0.1d的金属构件表面，由于检测探头在不同厚度金属构件中会生成感应涡流场强度不同，感应涡流引起的次级磁场不同，总磁场强度亦不同，因此不同厚度金属构件对应空心塑料圆球(2)受到向下的磁力不同；。在任一时刻，不同厚度金属构件对应空心塑料圆球(2)在正方体透明密封舱阵列(1)中所处高度不同，当采用相机获取其图像时，体现为不同厚度金属构件对应图像的灰度图存在差异，将镜头表面与正方体透明密封舱阵列(1)表面平行的相机固定于正方体透明密封舱阵列(1)中央上方L0处并于激励电流0.5T时进行拍照，分...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫贝，吕晓洲，史尧光，张维强，姚斌，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：