不锈钢小径管跑道型脉冲涡流测厚传感器研究*

宋 韵， 武新军

(华中科技大学 机械科学与工程学院，湖北 武汉430074)

0 引 言

不锈钢管广泛应用于石油、化工、电力等行业。在长期服役中，管道内壁容易发生流动加速腐蚀[1]，特别是在一些小直径的连接管道中，由于流量快速变化，更容易发生侵蚀和腐蚀。然而，在复杂现场环境中，无损检测传感器的布置可能会受到限制。脉冲涡流检测(pulsed eddy current testing,PECT)技术可以实现在传感器一定提离的情况下，检测管道内壁的腐蚀情况，在工业工程中得到广泛应用[2]。

目前，PECT的研究主要集中在大直径的管道上，管道可以近似为平板，相应的理论模型和传感器设计研究相对成熟[3,4]。各种传感器结构也被应用于不同检测对象和场景。如矩形激励线圈[5]可在试件中激励出更均匀的涡流，对缺陷更加敏感；圆台型激励线圈[6]相对于圆柱型线圈，对腐蚀性缺陷有更高灵敏度。对于小直径管道，PECT目前仅被用于铁磁性管道的检测中[7]。

本文研究非铁磁性材料小径管的PECT问题，提出一种由跑道型激励线圈和同形状接收线圈组成的传感器，其特点是改变电磁辐射的方向，将电磁能量集中在管道区域。通过改变传感器结构提升管道上的有效电磁辐射分布范围，提高传感器对小径管壁厚的分辨力。

1 小径管脉冲涡流测厚原理

圆柱型线圈检测平板或可以近似为平板的大直径管道时，由线圈激励出的动态磁场在试件中感应出的涡流呈圆形分布，如图1(a)所示。由于涡流在试件中远离圆柱线圈轴线的位置迅速减小，甚至在板的边缘处可以忽略不计。……