本發(fā)明屬于無損檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于渦流信號特征的熱交換管缺陷檢測方法。

背景技術(shù)：

蒸汽發(fā)生器傳熱管是核電站一回路壓力邊界完整性的關(guān)鍵部件，同時它又是整個回路中最薄弱的環(huán)節(jié)，目前對傳熱管進(jìn)行檢測最有效的方式為渦流無損檢測。整個渦流檢測系統(tǒng)通常由多個子系統(tǒng)構(gòu)成，可劃分為信號系統(tǒng)、定位掃查系統(tǒng)以及輔助系統(tǒng)三大部分。其中信號系統(tǒng)主要包括渦流信號采集系統(tǒng)、渦流信號分析軟件、渦流儀器、探頭等相關(guān)組件組成。渦流檢測過程中，信號采集是整個過程的先決條件，信號采集軟件集成了定位器控制子系統(tǒng)、渦流儀器控制模塊、推拔器控制軟件等軟件系統(tǒng)，通過控制這些子系統(tǒng)，協(xié)調(diào)定位器、推拔器有序運動，實現(xiàn)渦流信號的采集。采集完成后，由分析軟件對信號進(jìn)行判傷分析并生成檢測報告，從而實現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器傳熱管的檢測。在整個渦流檢測系統(tǒng)中，信號分析是整個檢測系統(tǒng)的核心，也是整個分析系統(tǒng)最難和最耗時的環(huán)節(jié)，國外無損檢測公司開發(fā)了渦流信號自動化分析系統(tǒng)，取代部分分析人員取得成功，事實證明使用渦流信號自動分析軟件可以大幅度的減少分析人員、節(jié)約人力成本、縮短檢測工期，目前國外一些自動分析模塊實現(xiàn)方法不同，檢測效果各有優(yōu)缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于渦流信號特征的熱交換管缺陷檢測方法，在滿足現(xiàn)場渦流檢測需求同時大大節(jié)約人力成本和檢測時間。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

一種基于渦流信號特征的熱交換管缺陷檢測方法，包括如下步驟：

步驟一：依據(jù)各類渦流信號，進(jìn)行信號特征分析，形成特征庫；

所述信號特征包括電壓、相位、長度、信號8字形特征、信號變化趨勢、信號變化快慢；

步驟二：將上述信號特征組合形成缺陷識別規(guī)則：

提取每一類缺陷——包括通孔、內(nèi)傷、劃痕、磨損、點蝕的所有信號特征，將所有信號特征的數(shù)字范圍作為一個判別規(guī)則；同一類缺陷根據(jù)不同分布區(qū)域——包括分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管和自由區(qū)域，渦流信號特征不同，生成不同的判別規(guī)則，將每個信號特征定義為規(guī)則單元，規(guī)則單元的組合即為規(guī)則；分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管處的缺陷，從渦流混頻通道提取信號特征，自由區(qū)域——管子的空白區(qū)域缺陷則從渦流非混頻通道提取信號特征；

步驟三：讀入一根傳熱管渦流檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)行渦流信號歸一化與信號標(biāo)定，確定標(biāo)定曲線；

步驟四：對結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位，包括管端、分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管段，提取各個結(jié)構(gòu)的信號特征，與特征庫中信號特征進(jìn)行匹配，確定結(jié)構(gòu)位置及長度；

步驟五：按照上步結(jié)構(gòu)定位結(jié)果，將整根傳熱管劃分為不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域和自由區(qū)域，不同區(qū)域采用步驟二生成的規(guī)則進(jìn)行分析，針對結(jié)構(gòu)區(qū)域與自由區(qū)域的交界區(qū)，采用過渡區(qū)域處理，過渡區(qū)域的長度設(shè)置為5-30mm；

步驟六：依據(jù)步驟五的分區(qū)，對每個區(qū)域進(jìn)行掃描，提取一定長度窗口的信號，依據(jù)每一類缺陷識別規(guī)則包括的規(guī)則單元，對信號進(jìn)行測量，并匹配其特征范圍，當(dāng)某類缺陷識別規(guī)則中包括的所有規(guī)則單元都匹配成功，則發(fā)現(xiàn)某 類缺陷；

步驟七：歷史數(shù)據(jù)比對分析：在確定已發(fā)現(xiàn)缺陷和歷史記錄缺陷一致性時，首先讀入當(dāng)前傳熱管分析報告；第二步，設(shè)置一定的冗余量，為信號特征的5％-20％，比較內(nèi)容包括：缺陷位置、測量電壓、相位；第三步，進(jìn)行報告對比，比較內(nèi)容包括缺陷位置、測量電壓、相位，確定當(dāng)前缺陷類型，包括新增缺陷、未發(fā)現(xiàn)缺陷、以及同一缺陷，將比較結(jié)果記錄到報告中；

步驟八：全自動分析流程：重復(fù)步驟三到步驟七，直到完成整個蒸汽發(fā)生器傳熱管缺陷檢測工作。

所述的信號8字形特征，依據(jù)探頭線圈運動方向?qū)⑿盘柗譃樗膫€區(qū)域：分段一：bobbin線圈1接近缺陷，分段二：bobbin線圈1離開缺陷，分段三：bobbin線圈2接近缺陷，分段四：bobbin線圈2離開缺陷；其中分段一對應(yīng)前下降沿，分段二、三對應(yīng)上升沿，分段四對應(yīng)后下降沿；表征指標(biāo)包括：8字形前后角度：8字形前后下降沿上的數(shù)據(jù)點相對兩個端點連線的角度；8字形前后幅值：8字形前后下降沿上的數(shù)據(jù)點到鄰近端點的距離；8字形前后位置：8字形前后下降沿上的數(shù)據(jù)點相對于端點連線的位置。

本發(fā)明所取得的有益效果為：

本發(fā)明通過分析特征和總結(jié)缺陷識別規(guī)則，能夠提高分析人員分析水平；分析結(jié)果客觀，忽略了人為因素的影響；分析速度更快；目前依照此方法的自缺陷檢測系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用于國內(nèi)部分渦流檢測現(xiàn)場，包括福清核電廠、方家山核電廠等。

附圖說明

圖1為各種特征信號示意圖；

圖2為缺陷信號的8字形數(shù)字表征示意圖；

圖3為缺陷信號夾角變化特征示意圖；

圖4為結(jié)構(gòu)信號定位示意圖；

圖5為分析區(qū)間劃分示意圖；

圖6為缺陷識別規(guī)則示意圖；

圖7為全自動分析流程示意圖；

圖8為自由領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)的信號示意圖；

圖9為缺陷對應(yīng)的規(guī)則的測量結(jié)果示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

依據(jù)渦流檢測原理，探頭在管壁產(chǎn)生渦流，當(dāng)探頭運動時，管壁形狀、缺陷、尺寸或電磁特性變化引起線圈阻抗發(fā)生變化，渦流儀器通過檢測這一變化形成渦流數(shù)字信號，傳熱管管端、分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管段、通孔、內(nèi)傷、劃痕、磨損、點蝕等都會引起電磁場變化從而導(dǎo)致不同形狀的渦流信號，如圖1所示。

本發(fā)明所述基于渦流信號特征的熱交換管缺陷檢測方法包括如下步驟：

步驟一：依據(jù)各類渦流信號，進(jìn)行信號特征分析，形成特征庫；

所述信號特征包括電壓、相位、長度、信號8字形特征、信號變化趨勢、信號變化快慢量等；

所述信號8字形特征，依據(jù)探頭線圈運動方向?qū)⑿盘柗譃樗膫€區(qū)域，參照圖2:

分段一：bobbin線圈1接近缺陷，分段二：bobbin線圈1離開缺陷，分段三：bobbin線圈2接近缺陷，分段四：bobbin線圈2離開缺陷；其中分段1對應(yīng)前下降沿，分段2、3對應(yīng)上升沿，分段4對應(yīng)后下降沿；主要表征指標(biāo)包括：8 字形前后角度：8字形前后下降沿上的數(shù)據(jù)點相對兩個端點連線的角度，如圖3中ad和ab的夾角；8字形前后幅值：8字形前后下降沿上的數(shù)據(jù)點到鄰近端點的距離，如圖3中ad的長度；8字形前后位置：8字形前后下降沿上的數(shù)據(jù)點相對于端點連線的位置，如圖中c點處于ab的下方?？捎?字形前后角度的方向(順時針或逆時針)表征，如圖3中到夾角為順時針，到夾角為順時針。

步驟二：將上述信號特征組合形成缺陷識別規(guī)則：

提取每一類缺陷(通孔、內(nèi)傷、劃痕、磨損、點蝕)的所有信號特征，將所有信號特征的數(shù)字范圍作為一個判別規(guī)則；同一類缺陷根據(jù)不同分布區(qū)域(分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管和自由區(qū)域)，渦流信號特征不同，生成不同的判別規(guī)則，將每個信號特征定義為規(guī)則單元，規(guī)則單元的組合即為規(guī)則；分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管處的缺陷，從渦流混頻通道提取信號特征，自由區(qū)域(指管子的空白區(qū)域)缺陷則從渦流非混頻通道提取信號特征，參照圖6，采用列表顯示每個規(guī)則單元，圖中包括了4個識別單元。

步驟三：讀入一根傳熱管渦流檢測數(shù)據(jù)，進(jìn)行渦流信號歸一化與信號標(biāo)定，確定標(biāo)定曲線；

步驟四：對結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位，參照圖4，包括管端、分流板、各支撐結(jié)構(gòu)、防震條、彎管段等，提取各個結(jié)構(gòu)的信號特征，與特征庫中信號特征進(jìn)行匹配，確定結(jié)構(gòu)位置及長度；

步驟五：按照上步結(jié)構(gòu)定位結(jié)果，將整根傳熱管劃分為不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域和自由區(qū)域，參照圖5，不同區(qū)域采用步驟二生成的規(guī)則進(jìn)行分析，針對結(jié)構(gòu)區(qū)域與自由區(qū)域的交界區(qū)，采用過渡區(qū)域處理，分析時，覆蓋一定的長度，通常設(shè)置為5-30mm；

步驟六：依據(jù)步驟五的分區(qū)，對每個區(qū)域進(jìn)行掃描，提取一定長度窗口的信號，依據(jù)每一類缺陷識別規(guī)則包括的規(guī)則單元，對信號進(jìn)行測量，并匹配其特征范圍，當(dāng)某類缺陷識別規(guī)則中包括的所有規(guī)則單元都匹配成功，則發(fā)現(xiàn)某類缺陷；

步驟七：歷史數(shù)據(jù)比對分析：在確定已發(fā)現(xiàn)缺陷和歷史記錄缺陷一致性時，首先讀入當(dāng)前傳熱管分析報告；第二步，設(shè)置一定的冗余量，通常為信號特征的5％-20％，比較內(nèi)容包括：缺陷位置、測量電壓、相位；第三步，進(jìn)行報告對比，比較內(nèi)容包括缺陷位置、測量電壓、相位，確定當(dāng)前缺陷類型，包括新增缺陷、未發(fā)現(xiàn)缺陷、以及同一缺陷，將比較結(jié)果記錄到報告中；

步驟八：全自動分析流程：重復(fù)步驟三到步驟七，直到完成整個蒸汽發(fā)生器傳熱管缺陷檢測工作，主要流程參照圖7。

舉例說明，參照圖6。圖中定義了自由區(qū)間外傷缺陷的識別規(guī)則。自動分析的流程如下：1.完成信號的設(shè)置和初始化處理；2.對當(dāng)前傳熱管數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)定位和分析區(qū)域劃分，確定自由區(qū)間領(lǐng)域；3.設(shè)置自由區(qū)間外傷的識別規(guī)則，參照圖6，總共四條規(guī)則：規(guī)則一：vpp測量，要求深度10％—100％；規(guī)則二：vpp測量，要求相位30度—155度；規(guī)則三：vpp測量，要求幅值0.5v—50v；規(guī)則四：vsl測量，要求測量結(jié)果0.055—50。只有四條規(guī)則都滿足，則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)了缺陷，參照圖8發(fā)現(xiàn)的信號，其測量結(jié)果參照圖9，滿足4條規(guī)則。