阅读说明：本技术 一种用于gis壳体d类焊缝检测的acfm探头及方法 (ACFM probe and method for detecting GIS shell D-type weld joint ) 是由 冯云国 陈聪 宋瑞凤 李正利 蒲英俊 李圣争 刘�文 于 2019-08-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于GIS壳体D类焊缝检测的ACFM探头及方法,包括壳体、第一L型磁芯、第二L型磁芯和检测探头,第一L型磁芯、第二L型磁芯结构相同,各自包括水平臂和竖直臂；在第一L型磁芯的水平臂上缠绕有第一激励线圈,在第二L型磁芯的水平臂上缠绕有第二激励线圈；两个水平臂通过连接轴连接在一起,形成一个U型结构,且第一L型磁芯和第二L型磁芯相对于连接轴对称设置,第一激励线圈和第二激励线圈相对于连接轴对称设置；第一L型磁芯的竖直臂和第二L型磁芯竖直臂之间通过水平设置的张紧弹簧相连；所述的检测探头通过竖直设置的连接弹簧与壳体内的刚性结构件相连。(The invention discloses an ACFM probe and a method for detecting a D-type weld joint of a GIS shell, wherein the ACFM probe comprises a shell, a first L-shaped magnetic core, a second L-shaped magnetic core and a detection probe, wherein the first L-shaped magnetic core and the second L-shaped magnetic core have the same structure and respectively comprise a horizontal arm and a vertical arm; a first excitation coil is wound on the horizontal arm of the first L-shaped magnetic core, and a second excitation coil is wound on the horizontal arm of the second L-shaped magnetic core; the two horizontal arms are connected together through a connecting shaft to form a U-shaped structure, the first L-shaped magnetic core and the second L-shaped magnetic core are symmetrically arranged relative to the connecting shaft, and the first excitation coil and the second excitation coil are symmetrically arranged relative to the connecting shaft; the vertical arm of the first L-shaped magnetic core is connected with the vertical arm of the second L-shaped magnetic core through a horizontally arranged tension spring; the detection probe is connected with a rigid structural member in the shell through a vertically arranged connecting spring.)

一种用于GIS壳体D类焊缝检测的ACFM探头及方法

技术领域

本发明涉及一种ACFM探头以及用于GIS铝合金壳体D类焊缝的检测方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

GIS是一种先进的高压电气配电装置，由断路器、隔离开关、接地开关、互感器、避雷器、母线、连接件及出线终端等部件组成，这些部件封闭在金属接地的外壳中，在壳体内部充有0.4～0.8MPa工作压力的SF₆绝缘气体。GIS壳体在制造过程中可能带有未熔合、未焊透、气孔等原始缺陷，在使用过程中可能会产生细微裂纹，这类缺陷的存在会削弱壳体的承载能力，产生漏气甚至断裂的可能性。在GIS壳体焊缝中，筒节与筒节之间的相贯焊缝占据了很大一部分比例，将铝合金制GIS视为压力容器，这类焊缝可分类为D类焊缝。

目前，发明人发现各类变电站对铝合金GIS壳体D类焊缝无损检测方法主要限于射线检测和渗透检测，其中渗透检测仅限于表面开口缺陷对于D类焊缝内部缺陷检测，目前主要方法还是射线检测。由于D类焊缝结构原因以及GIS空间和构件的限制，无论是胶片射线还是数字射线都很难做到对D类焊缝100％检测。此外，射线检测存在设备复杂、效率偏低的缺点也难以保证对GIS大量D类焊缝全面普查。

发明内容

为了解决铝合金GIS壳体D类焊缝在不做表面处理条件下，快速、有效检验，本发明的目的是提供一种适用于不同规格铝合金GIS壳体D类焊缝检测的ACFM探头及检测方法，该探头及方法克服了D类焊缝肩部位置空间小，探头横向扫描时耦合不良的问题，通过全面扫查D类焊缝，在尽可能深的检测范围内发现D类焊缝存在的未焊透、未熔合、气孔、裂纹等缺陷。

为了达成上述目的，本发明设计了一种用于GIS壳体D类焊缝检测的ACFM探头，包括壳体、第一L型磁芯、第二L型磁芯和检测探头，第一L型磁芯、第二L型磁芯结构相同，分别各自包括水平臂和竖直臂；在第一L型磁芯的水平臂上缠绕有第一激励线圈，在第二L型磁芯的水平臂上缠绕有第二激励线圈；两个水平臂通过连接轴连接在一起，形成一个U型结构，且第一L型磁芯和第二L型磁芯相对于连接轴对称设置，第一激励线圈和第二激励线圈相对于连接轴对称设置；第一L型磁芯的竖直臂和第二L型磁芯竖直臂之间通过水平设置的张紧弹簧相连；所述的检测探头通过竖直设置的连接弹簧与壳体内的刚性结构件相连。

作为进一步的技术方案，第一L型磁芯、第二L型磁芯各自包括多个L型的片状磁芯组成，多个L型的片状磁芯平行设置，通过第一激励线圈或者第二激励线圈固定在一起。

作为进一步的技术方案，第一L型磁芯、第二L型磁芯的水平臂上各设有一个连接孔，水平臂部分搭接在一起后，两个连接孔同轴，通过所述的连接轴相连。

作为进一步的技术方案，所述的检测探头的底部外壳材料为柔性材料。

利用所述的ACFM探头进行GIS壳体D类焊缝检测的方法，如下：

1)根据GIS的D类焊缝宽度和结构选择大尺寸的激励探头，以获得较大的检测范围和较深的有效透入深度；

2)沿D类焊缝纵向扫查一周，观察B_X、B_Z或蝶形图；注：此时B_X为焊缝纵向磁感应分量值，方向为焊缝中心线切线，B_Z为垂直于焊缝表面磁感应分量值，方向垂直于焊缝表面向上，确认有无纵向缺陷；

3)横向Z字型扫查D类焊缝一周；扫查时，保证探头垂直于焊缝，在靠近肩部位置和肩部位置时，按压探头，使探头尽量接触焊缝表面，同时观察B_X、B_Z或蝶形图；(注：此时B_X为焊缝横向磁感应分量值，垂直于焊缝中心线，B_Z为垂直于焊缝表面磁感应分量值，方向垂直于焊缝表面向上)，确定有无横向缺陷。

4)确认整圈D类焊缝是否存在可检透入深度范围内的各类纵向、横向缺陷。

本发明的有益效果如下：

1)实际检测中，通过手部按压，两部分L型磁芯能够张开一定角度，保证激励探头的两端能够和检测面充分接触的情况下，检测探头在弹性作用下和焊缝充分接触。

2)探头底部外壳使用柔性材料制作，能保证在磁芯张开角度的情况下，能够产生一定形变，除去外力时，探头能恢复原状，以保证激励探头和检测探头底部与被检对象的良好接触。

3)检测探头可以制作的足够小，大的激励探头保证检测范围和较深的透入深度，小的检测探头保证较高空间分辨率。本发明中设计的竖直方向上的两根弹簧能够保证检测探头在移动时，弹簧在扫查方向产生相对容易的形变，而垂直于扫查方向上形变相对较小，同时垂直于检测面方向，弹簧完全自由形变。如此，可保证检测探头同步和ACFM探头移动并与检测面保持良好接触，克服了刚性检测探头提离效应带来的不稳定的缺点；以保证灵敏度要求。

4)横向扫查D类焊缝肩部位置时，通过探头的外形改变，能保证探头与焊缝充分接触。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是根据一个或多个实施方式的D类焊缝肩部示意图；

图2是根据一个或多个实施方式的ACFM探头示意图；

图3是根据一个或多个实施方式的ACFM探头的磁芯部分的结构示意图；

图中：1-1第一L型磁芯、1-2第二L型磁芯、2-1激励线圈、2-2激励线圈，3连接轴、4张紧弹簧、5连接检测探头的两根弹簧，6检测探头，7连接孔。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中各类变电站对铝合金壳体D类焊缝非表面开口型无损检测方法主要限于射线检测，由于D类焊缝结构原因以及GIS空间和构件的限制，无论是胶片射线还是数字射线都很难做到对D类焊缝100％检测。此外，射线检测存在设备复杂、效率偏低的缺点也难以保证对GIS大量D类焊缝全面普查，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种用于GIS壳体D类焊缝检测的ACFM探头及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，一种用于GIS壳体D类焊缝检测的ACFM探头，包括壳体、第一L型磁芯1-1、第二L型磁芯1-2和检测探头6，第一L型磁芯1-1、第二L型磁芯1-2结构相同，分别各自包括水平臂和竖直臂；在第一L型磁芯1-1的水平臂上缠绕有第一激励线圈2-1，在第二L型磁芯1-2的水平臂上缠绕有第二激励线圈2-2；两个水平臂通过连接轴3连接在一起，形成一个U型结构，且第一L型磁芯1-1和第二L型磁芯1-2相对于连接轴3对称设置，第一激励线圈2-1和第二激励线圈2-2相对于连接轴3对称设置；第一L型磁芯的竖直臂和第二L型磁芯竖直臂之间通过水平设置的张紧弹簧4相连；所述的检测探头6通过竖直设置的连接弹簧5与壳体内的刚性结构件相连。

在实际检测中，通过手部按压，两部分L型磁芯由于是通过连接轴连接在一起的，因此能够张开一定角度，保证激励探头的两端能够和检测面充分接触的情况下，检测探头在连接弹簧的弹性作用下和焊缝充分接触；同时，在去除外力的前提下，两部分L型磁芯可以在张紧弹簧的作用下可以恢复到原样。

张紧弹簧4在探头不受外力的情况下，处于张紧状态；张紧弹簧4在探头受外力的情况下，为拉伸状态。

上述的第一L型磁芯1-1、第二L型磁芯1-2各自由多个L型的片状磁芯组成，多个L型的片状磁芯平行设置，通过第一激励线圈或者第二激励线圈固定在一起。第一L型磁芯、第二L型磁芯的水平臂上各设有一个连接孔7，即对应的每个L型的片状磁芯上均设有连接孔7，第一L型磁芯、第二L型磁芯的L型的片状磁芯依次搭接在一起后，多个连接孔同轴，然后通过所述的连接轴3相连，使得第一L型磁芯、第二L型磁芯可相对于连接轴3可以旋转。

作为进一步的技术方案，所述的检测探头的底部外壳材料为柔性材料，能保证在磁芯张开角度的情况下，能够产生一定形变，除去外力时，探头能恢复原状，以保证激励探头和检测探头底部与被检对象的良好接触。

作为进一步的技术方案，所述的连接弹簧5包括两个，两个弹簧均竖直设置。

利用所述的ACFM探头进行GIS壳体D类焊缝检测的方法，如下：

1)根据GIS的D类焊缝宽度和结构选择大尺寸的激励探头，以获得较大的检测范围和较深的有效透入深度；

2)沿D类焊缝纵向扫查一周，观察B_X、B_Z或蝶形图，注：此时B_X为焊缝纵向磁感应分量值，方向为焊缝中心线切线，B_Z为垂直于焊缝表面磁感应分量值，方向垂直于焊缝表面向上，确认有无纵向缺陷；

3)横向Z字型扫查D类焊缝一周；扫查时，保证探头垂直于焊缝，在靠近肩部位置和肩部位置时，按压探头，使探头尽量接触焊缝，同时观察B_X、B_Z或蝶形图注：此时B_X为焊缝横向磁感应分量值，垂直于焊缝中心线，B_Z为垂直于焊缝表面磁感应分量值，方向垂直于焊缝表面向上，确定有无横向缺陷。

4)确认整圈D类焊缝是否存在可检透入深度范围内的各类纵向、横向缺陷。

对D类焊缝肩部检测，增加Z字形横向扫查，保证了横向缺陷的检出率，做到了对整圈焊缝的纵向、横向100％扫查。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。