一种钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量装置的制作方法

本实用新型涉及无损检测领域，具体涉及一种钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量装置。

背景技术：

钢管作业设备广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业。钢管壁厚减薄会造成钢管在多油气井作业过程中承受压力减小，极易造成井下事故。因此，钢管的壁厚参数至关重要。常用的超声测厚方法需耦合剂、速度慢。高速运动中的测厚是钢管测厚的难题。非接触和高速运动中的测厚是钢管测厚的难题。电磁超声测厚能实现非接触小提离测量，但稳定性和可靠性不足，对在役管道测厚较难实现。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量装置，无需耦合、可实现非接触大提离测量、适应高速测厚要求、对钢管表面要求低。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量装置，包括磁化器、脉冲激励源、脉冲涡流测量探头、放大器、滤波器、A/D采集卡和计算机，脉冲涡流测量探头包括激励线圈和接收磁敏元件；所述磁化器用于磁化钢管，所述脉冲激励源分时对脉冲涡流测量探头进行激励，接收磁敏元件测量的涡流响应信号，不同壁厚对应不同的响应信号，依次经放大器放大、滤波器滤波，再通过A/D采集卡传送至计算机进行处理，经过椭圆度修正后得到钢管管体壁厚信息。

基于上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的测厚系统结构简单，适用于钢管壁厚的高速、自动化、非接触测量；

2)本实用新型直接测量工件表层的磁导率变化，对钢管表面清洁状态要求低、测量过程不需要水耦合；

3)本实用新型采用脉冲涡流激励，瞬时能量大，穿透力强，适合大提离测量。

附图说明

图1为本实用新型中测量探头分布示意图；

图2为本实用新型中脉冲方波激励图；

图3为本实用新型中测量装置示意图；

图4为铁磁性钢管B-H曲线及磁导率曲线；

图5为壁厚变化时钢管内部磁力线分布示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型公开了一种钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量装置，如图3所示，包括磁化器1、脉冲激励源2、脉冲涡流测量探头3、放大器4、滤波器5、A/D采集卡6和计算机7，脉冲涡流测量探头包括激励线圈31和接收磁敏元件32。

测量时，所述钢管8经磁化器1磁化后，所述脉冲激励源2分时对脉冲涡流测量探头3进行激励，接收磁敏元件32测量的涡流响应信号，不同壁厚对应不同的响应信号，依次经放大器4放大、滤波器5滤波，再通过A/D采集卡6传送至计算机7进行处理，经过椭圆度修正后得到钢管8管体壁厚信息。

进一步，所述钢管8被磁化器1磁化到一定磁感应强度，该磁感应强度远大于钢管8磁导率最大点对应的管内磁感应强度。

进一步，所述磁化器1是穿过式直流线圈磁化器或环形磁铁磁化器，实现钢管8的轴向磁化。

进一步，所述脉冲激励源2采用可调脉冲宽度的方波激励脉冲涡流测量探头3，如图2所示。

进一步，所述脉冲涡流测量探头3的接收部分采用磁敏感元件。

进一步，所述接收磁敏元件32采用TMR传感器。

进一步，所述脉冲涡流测量探头3采用分时激励使脉冲电流顺序通过各个激励线圈31。

进一步，所述脉冲涡流测量探头3的检测信号幅度通过椭圆度测量后修正。

上述钢管剩余壁厚磁化脉冲涡流测量装置的测量方法，包括以下步骤：

S1：将被检钢管8局部均匀磁化并达到一定强度；

S2：激励线圈31中心线和接收磁敏元件32磁敏感方向正对钢管8表面法向，激励线圈31和接收磁敏元件32组成脉冲涡流测量探头，感应钢管8表层的磁导率变化；

S3：多个阵列布置的脉冲涡流测量探头3的所在平面垂直于钢管8轴心线，多个脉冲涡流测量探头3沿钢管8外壁周向360度均匀布置，如图1所示；

S4：所述钢管8相对于磁化器1和脉冲涡流测量探头3运动，脉冲涡流检测信号幅度与钢管8壁厚变化对应，经处理可得到钢管8管体壁厚信息。

本实用新型主要原理是基于测量壁厚变化导致的铁磁性材料中磁导率分布变化，铁磁性钢管中，内部磁场随着施加直流磁化场的增加而增大，材料中磁导率逐渐增大到最大值后呈现单调下降趋势，铁磁性钢管-曲线及磁导率曲线如图4所示。如图5所示，当存在壁厚变化时，磁感线向钢管内部方向产生扰动，引起畸变磁场，使得壁厚变化上方邻近区域产生较大范围的磁导率畸变，并扩散到钢管内壁缺陷对应的外壁表层，呈现与无壁厚变化处不同的磁导率特性，当脉冲激励场施加到该磁导率畸变区域时，表层涡流产生的感应磁场将发生变化，采用测量用接收磁敏元件直接拾取该畸变的感应磁场，就能实现磁导率畸变区域的测量，得到待测钢管的壁厚信息。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。