撓性渦電流探測器的制造方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]無損探傷通常包括可以被用于檢查物品、材料或系統(tǒng)而不損害其將來用途的那些檢測方法。無損探傷關系到材料及結(jié)構(gòu)的均勻性、品質(zhì)和適用性的諸多方面。諸如超聲波和渦流探傷之類的許多無損探傷技術(shù)是有效的，這是由于它們可以在不從周圍結(jié)構(gòu)中拆除檢測對象的情況下加以使用。無損探傷技術(shù)對于發(fā)現(xiàn)隱蔽缺陷(隱傷)也是有效的，這些隱蔽缺陷無法通過視覺檢驗以別的方式而識別出來。
[0002]無損探傷在某些行業(yè)(例如，航天和發(fā)電)中特別有用，這些行業(yè)需要針對潛在的有關安全或有關質(zhì)量的問題來檢驗金屬部件。在發(fā)電行業(yè)中，利用熱回收蒸汽發(fā)生器(余熱鍋爐)從廢氣中尤其是從燃氣渦輪機中移走熱量以便將能量轉(zhuǎn)化成蒸汽。該蒸汽可以被用于工業(yè)過程或者用來驅(qū)動渦輪發(fā)電機以產(chǎn)生電力。熱回收蒸汽發(fā)生器中的鍋爐管、焊縫和其它部件的失效所導致的泄漏呈現(xiàn)為一個問題。
[0003]在熱回收蒸汽發(fā)生器中出現(xiàn)失效的最普遍位置是在管至總管焊接處(tube-to-header weld)。由于在循環(huán)操作過程中總管和管之間所承受的熱差而使得管至總管焊接附裝特別令人煩惱。附裝到總管上的管子趨向于非?？斓乩鋮s至入水溫度，然而總管的厚壁溫度則由于厚度變化而趨向于非常慢地響應。熱沖擊將會發(fā)生并且可以導致管焊接處(tube weld)的熱疲勞失效。在美國已經(jīng)報導了熱回收蒸汽發(fā)生器和傳統(tǒng)發(fā)電站鍋爐中的管至總管焊接處的熱疲勞裂紋。
[0004]因為管至總管焊接缺陷通常是在多排管或者其它障礙物的后方，所以總是非常難以接近它們。而且，焊接處的幾何形狀復雜并且其特點是位于大直徑圓柱形總管和小直徑圓柱形總管的相交處的焊珠(weld bead)。諸如渦流探傷之類的無損探傷可以被用于檢驗管至總管焊接部位，但是由于焊接部位錯綜復雜并且難以接近，所以獲得準確的檢驗結(jié)果并非易事。需要一種改進的裝置和方法，以便對難以接近的檢測對象以及具有復雜幾何形狀的物品(例如，熱回收蒸汽發(fā)生器的管至總管焊接處)進行精確和有效的無損探傷。
[0005]為了本公開的目的，術(shù)語“渦電流陣列”指的是以有組織模式所設置的多個渦電流線圈。
【附圖說明】
[0006]圖1A為說明性的渦電流掃描的示意圖；
圖1B為說明性的渦電流掃描的示意圖；
圖1C為說明性的渦電流驅(qū)動器/拾取線圈布置的示意性視圖；
圖2為說明性的熱回收蒸汽發(fā)生器的總管、管以及管至總管焊接處的局部正視圖；
圖3為說明性的撓性渦電流探測器的示意圖；
圖4A為與操作者的手套相關聯(lián)的說明性的撓性渦電流探測器的示意圖；
圖4B為與操作者的手套相關聯(lián)的說明性的撓性渦電流探測器的示意圖；
圖5為與操作者的手相關聯(lián)的說明性的撓性渦電流探測器的示意圖；
圖6為接近于熱回收蒸汽發(fā)生器的管至總管焊接處的說明性的撓性渦電流探測器的示意圖。
【具體實施方式】
[0007]提供一種撓性渦電流探測器以及無損探傷的方法。根據(jù)某些說明性的實施例，撓性渦電流探測器包括:(a)能夠測量檢測對象的一部分的電磁狀況的至少一個基本上平面的渦電流陣列，其中，至少一個渦電流陣列被布置在撓性基板上，并且其中，該撓性基板可適應于檢測對象的一部分；(b)能夠?qū)⑺鲋辽僖粋€渦電流陣列電連接到檢測儀器上的至少一個細長電導線；以及(C)可進行操作以便將所述至少一個可撓渦電流陣列可拆裝地附連到操作者手上的至少一個手指或手掌帶箍。
[0008]在其它實施例中，撓性渦電流探測器包括:(a)能夠測量檢測對象的一部分的電磁狀況的至少一個基本上平面的渦電流陣列，其中，至少一個渦電流陣列被布置在撓性基板上，并且其中，該撓性基板可適應于檢測對象的一部分；(b)能夠?qū)⑺鲋辽僖粋€渦電流陣列電連接到檢測儀器上的至少一個細長電導線；以及(C)能夠適合于操作者手的手套，其中該手套能夠攜帶至少一個可撓渦電流陣列并且使該陣列進行適應而與該檢測對象處于探傷耦合狀態(tài)。
[0009]根據(jù)另一些說明性的實施例，無損探傷的方法包括:(a)提供一種撓性渦電流探測器，其具有(i)能夠測量檢測對象的一部分的電磁狀況的至少一個基本上平面的渦電流陣列，其中，所述至少一個渦電流陣列被布置在撓性基板上，并且其中，該撓性基板可適應于檢測對象的一部分；(ii)能夠?qū)⑺鰷u電流陣列電連接到檢測儀器上的至少一個細長電導線；以及(iii)能夠攜帶所述至少一個可撓渦電流陣列的手套；(b)將操作者的手放入手套中；(C)放置操作者戴手套的手，以致所述撓性渦電流探測器與檢測對象處于操作性接觸狀態(tài)；(d)通過對撓性渦電流探測器施加手動壓力而使渦電流陣列適應于檢測對象的表面的一部分，并且在檢測對象中感應渦電流來執(zhí)行檢測；(e)通過接收至少一個反饋信號利用檢測儀器來測量檢測對象的一部分的電磁狀況；以及(f)評估所測量的至少一個反饋信號以識別檢測對象中的一個或多個缺陷。
[0010]渦流探傷是一種基于電磁感應的無損探傷技術(shù)。在渦電流探測器中，交流電流過導電材料的線圈并且產(chǎn)生振蕩磁場。當探測器及其磁場被帶到靠近于導體材料，諸如金屬檢測對象時，被稱為渦電流的電子環(huán)流將開始穿過金屬而移動。穿過該金屬進行流動的渦電流產(chǎn)生它自身的磁場，其將會通過相互感應而與線圈及其磁場相互作用。金屬厚度上的變化或者諸如裂紋或腐蝕之類的缺陷將會改變渦電流以及因而發(fā)生的磁場的振幅和模式。這種中斷或變更又通過改變線圈的電阻抗來影響線圈中電子的運動。
[0011 ] 這些改變可以通過它們對線圈的電阻抗的影響而加以感測。這種方案被稱為絕對線圈布置。用于感測該變化的其它實施例包括使用兩個線圈。第一線圈(驅(qū)動器)可以將渦電流感應進入導體材料中，并且第二感測線圈(拾取)可以根據(jù)被感應進入感測線圈內(nèi)的電壓來探測渦電流。這種方案被稱為驅(qū)動器/拾取布置。在一個實施例中，多個感測線圈可以與單個驅(qū)動線圈使用。多個感測線圈可以圍繞驅(qū)動線圈放置在不同鐘表位置以增加感測區(qū)域。該驅(qū)動器/拾取布置可以具有諸如以下優(yōu)點:例如使對于探測器提離(lift-off)變化以及例如由可撓線圈的撓曲所導致的噪音的靈敏度得以減少。
[0012]用于執(zhí)行渦流檢驗或檢查的傳感器可以由例如為形成線圈所纏繞的銅線構(gòu)成。在一個實施例中，示例性渦流傳感器或線圈可以包括被布置在柔性印刷電路板上的金屬跡線(metal trace)。線圈形狀通常是圓形的，但是可以變化以更好地適合特殊應用。交流電可以由檢測儀器來產(chǎn)生并使之以選定頻率流過線圈，由此產(chǎn)生圍繞線圈的磁場。當線圈被放置得靠近于導電材料時，就在該材料中感應出渦電流。導體材料或檢測對象中的瑕疵可能會干擾渦電流循環(huán)。渦電流循環(huán)的擾動可以改變探測器和檢測對象之間的磁耦合，并且可以通過經(jīng)檢測儀器來測量特征(例如，線圈阻抗變化)并且使該變化與檢測對象中的特征或瑕疵的相關起來而讀取反饋信號。在驅(qū)動器/拾取布置中，渦電流通過驅(qū)動線圈來進行感應，并且反饋信號通過拾取線圈來進行感測。
[0013]在其它實施例中，撓性渦電流探測器可以被構(gòu)建成用于探測在管至總管焊接處中的圓周瑕疵。可替換地，撓性渦電流探測器可以被構(gòu)建成用于探測其它取向上的瑕疵。在另一個實施例中，可以利用被軸向放置的多個渦電流陣列來覆蓋檢測對象或檢驗區(qū)域。
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