西安不銹鋼管渦流探傷檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

西安不銹鋼管渦流探傷概述

渦流探傷是由交流電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)作用于待探傷的導(dǎo)電材料，感應(yīng)出電渦流。如果材料中有缺陷，它將干擾所產(chǎn)生的電渦流，即形成干擾信號(hào)。用渦流探傷儀檢測(cè)出其干擾信號(hào)，就可知道缺陷的狀況。渦流的因素很多，即是說渦流中載有豐富的信號(hào)，這些信號(hào)與材料的很多因素有關(guān)，如何將其中有用的信號(hào)從諸多的信號(hào)中一一分離出來，是目前渦流研究工作者的難題，多年來已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，在一定條件下可解決一些問題，但還遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的要求，有待于大力發(fā)展。

檢測(cè)缺陷，這個(gè)就是探傷的終始目的。不過渦流探傷對(duì)導(dǎo)電材料作用較顯著，對(duì)鐵磁材料的效果就比較差。另外，工件表面的光潔度、平整度等對(duì)渦流探傷都有較大影響，所以有其一定的缺陷性。

西安不銹鋼管渦流探傷工作原理

渦流探傷檢測(cè)適用于導(dǎo)電材料探傷，常見的金屬材料可分為兩大類：非鐵磁性材料和鐵磁性材料。后者為銅、鋁、鈦及其合金和奧氏體不銹鋼;前者為鋼、鐵及其合金。它們的本質(zhì)差別是材質(zhì)磁導(dǎo)率μ約為1或遠(yuǎn)大于1 。在發(fā)電廠，除復(fù)水器等少量管道使用銅、鈦、奧氏體不銹鋼非鐵磁性材料外，大量管道都采用鋼管等鐵磁性材料，典型的應(yīng)用有省煤器、水冷壁等。

常規(guī)渦流探傷應(yīng)用于非鐵磁性管子，已是非常成熟的技術(shù)，它不單能探測(cè)出缺陷，并可以利用阻抗平面技術(shù)分析出缺陷所在的位置與深度。然而，將它簡單地應(yīng)用于鐵磁性材料的鋼管，卻得不到預(yù)期的結(jié)果，其原因何在?這是由于鐵磁性材料μ>>1，根據(jù)渦流標(biāo)準(zhǔn)滲透公式：

δ=503.3/√fμrσ

可知在這種情況下，渦流探傷只能集中在表面，無法滲透到材料的內(nèi)部。除此以外，鐵磁性材料的磁疇結(jié)構(gòu)，將對(duì)渦流檢測(cè)信號(hào)產(chǎn)生極大的干擾，足以把缺陷信號(hào)完全淹沒，而無法得到有用的信息。

克服鐵磁性金屬磁導(dǎo)率對(duì)探傷影響的方法有兩種：其一，采用遠(yuǎn)場(chǎng)渦流檢測(cè)方法;其二，對(duì)鋼管進(jìn)行飽和磁化后再探傷。前一種方法需要更新儀器，后一種方法只需在原有常規(guī)儀器的基礎(chǔ)上增加磁飽和裝置即可對(duì)鋼管等進(jìn)行探傷，具有投資少的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過磁飽和處理后的鐵磁性材料可以以非鐵磁材料對(duì)待。

通常鋼管渦流探傷采用通過式磁飽和器。它是由通有直流電的線圈來產(chǎn)生穩(wěn)恒強(qiáng)磁場(chǎng)，并借助于導(dǎo)套等高導(dǎo)磁部件將磁場(chǎng)疏導(dǎo)到被檢測(cè)鋼管的探傷部位，使之達(dá)到磁飽和狀態(tài)。為了充分利用線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)，裝置一般都有由鐵磁性材料(如純鐵)制作的外殼。由于純鐵的μ值很大，磁阻很小，泄漏在空間中的磁力線會(huì)被鐵殼收集，也被疏導(dǎo)到鋼管的檢測(cè)部位。

由于強(qiáng)大的磁化電流通過磁飽和器線圈，會(huì)使線圈發(fā)熱，因此要有良好導(dǎo)熱措施，以防線圈燒毀。

磁飽和裝置除了用來產(chǎn)生強(qiáng)大的直流磁場(chǎng)外，檢測(cè)線圈也常常用它來夾持，所以磁飽和裝置的結(jié)構(gòu)與檢測(cè)線圈的外形有著密切關(guān)系。在穿過式渦流探傷中，磁飽和裝置中的導(dǎo)套與檢測(cè)線圈必須保持同心，否則會(huì)造成較大的周向靈敏度差，導(dǎo)致漏檢和誤檢。

渦流探傷方法應(yīng)使檢測(cè)線圈附近的磁通密度達(dá)到使鋼管飽和磁化所需磁通密度的80%以上。為此，探傷前應(yīng)根據(jù)鋼管的材質(zhì)和規(guī)格選擇磁化電流。磁化電流的選擇通常也是在通過對(duì)比試樣的狀態(tài)下進(jìn)行。從理論上講，選擇前應(yīng)首先計(jì)算出所檢測(cè)鋼管達(dá)到飽和磁化所需的磁通密度，然后按上述要求調(diào)整磁化電流，此種方法要進(jìn)行繁瑣的計(jì)算。在實(shí)際操作中，可采用簡便的調(diào)整方法，即在往返通過對(duì)比試樣中，隨著逐步增大磁化電流的同時(shí)，觀察儀器顯示的噪聲信號(hào)和人工缺陷信號(hào)的變化。當(dāng)噪聲信號(hào)*小，人工缺陷信號(hào)*大時(shí)，磁化電流即為基本合適。按一般規(guī)律，口徑越大，壁厚越厚，材料磁特性越軟，所需磁化電流就越大，反之則越小

Nortec 500系列，為Olympus NDT*新的渦流探傷儀，集合了**的特性，內(nèi)部平衡線圈，VGA輸出接口(用于眼鏡顯示器，監(jiān)視器，和投影儀)，和一個(gè)USB接口用于快速數(shù)據(jù)傳輸，Nortec 500也包含了PowerLink功能，可進(jìn)行自動(dòng)探頭識(shí)別和程序設(shè)定。

西安不銹鋼管渦流探傷的特點(diǎn)

渦流探傷的顯著特點(diǎn)是對(duì)導(dǎo)電材料就能起作用，而不一定是鐵磁材料，但對(duì)鐵磁材料的效果較差。其次，待探工件表面的光潔度、平整度、邊介等對(duì)渦流探傷都有較大影響，因此常將渦流探傷用于形狀較規(guī)則、表面較光潔的銅管等非鐵磁性工件探傷。

西安不銹鋼管渦流探傷與超聲波探傷的區(qū)別

超聲波探傷是利用超聲能透入金屬材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來，在熒光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

渦流檢測(cè)就是運(yùn)用電磁感應(yīng)原理，將正弦波電流激勵(lì)探頭線圈，當(dāng)探頭接近金屬表面時(shí)，線圈周圍的交變磁場(chǎng)在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。對(duì)于平板金屬，感應(yīng)電流的流向是以線圈同心的圓形，形似旋渦，稱為渦流。同時(shí)渦流也產(chǎn)生相同頻率的磁場(chǎng)，其方向與線圈磁場(chǎng)方向相反。

渦流通道的損耗電阻，以及渦流產(chǎn)生的反磁通，又反射到探頭線圈，改變了線圈的電流大小及相位，即改變了線圈的阻抗。因此，探頭在金屬表面移動(dòng)，遇到缺陷或材質(zhì)、尺寸等變化時(shí)，使得渦流磁場(chǎng)對(duì)線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化，通過渦流檢測(cè)儀器測(cè)量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無缺陷或其它物理性質(zhì)變化。

影響渦流場(chǎng)的因素有很多，諸如探頭線圈與被測(cè)材料的耦合程度，材料的形狀和尺寸、電導(dǎo)率、導(dǎo)磁率、以及缺陷等等。因此，利用渦流原理可以解決金屬材料探傷、測(cè)厚、分選等問題。

西安不銹鋼管渦流探傷技術(shù)的新應(yīng)用

渦流檢測(cè)作為五大常規(guī)無損檢測(cè)方法之一，在鋼鐵行業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，包括金屬棒、線材探傷、結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋探傷、材料成分及雜質(zhì)含量的鑒別、熱處理狀態(tài)的鑒別、混料分選、測(cè)量金屬薄板的厚度等諸多方面。近年來，隨著對(duì)渦流檢測(cè)技術(shù)認(rèn)識(shí)的深入以及計(jì)算機(jī)、儀器儀表和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，渦流無損檢測(cè)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用取得了一定突破，對(duì)于某些以往認(rèn)為是檢測(cè)極限或“不可能”的難題，找到了解決的辦法或思路。例如，目前有人提出了1100℃以上高溫連鑄板坯表面缺陷模擬在線檢測(cè)，將傳統(tǒng)的渦流檢測(cè)對(duì)象的溫度提高了幾百度，而瑞典一家公研制出了檢測(cè)1000℃高溫鋼和其他金屬板材、坯材的渦流檢測(cè)設(shè)備。此外，渦流檢測(cè)的應(yīng)用還延伸到了不銹鋼毛細(xì)管、直徑小于1mm的絲材及結(jié)晶器液位檢測(cè)等方面。

渦流檢測(cè)是利用電磁感應(yīng)原理，通過測(cè)定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測(cè)方法。當(dāng)線圈流過高頻交變電流時(shí)會(huì)在其中產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，如果該磁場(chǎng)靠近金屬工件表面，則在工件中能感應(yīng)出電流，簡稱渦流。渦流的大小與金屬材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、幾何尺寸及其中的缺陷形態(tài)有關(guān)。渦流本身也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，其強(qiáng)度取決于渦流的大小，其方向與線圈電流磁場(chǎng)相反，它與線圈磁場(chǎng)疊加后形成線圈的交流阻抗。渦流磁場(chǎng)變化會(huì)引起線圈阻抗的變化，測(cè)量出該阻抗變化的幅值與相位即能間接地測(cè)量出工件表面與近表面材質(zhì)異常或缺陷尺寸

1、渦流檢測(cè)高溫制品的局限性主要在于探頭所能承受的溫度，傳統(tǒng)的渦流檢測(cè)技術(shù)在高溫條件下檢測(cè)溫度可達(dá)550℃，如果采用水冷探頭檢測(cè)，溫度還可以提高。賈慧明等采用特殊材料研制的高溫渦流探頭，借助風(fēng)冷與水冷相結(jié)合的辦法，使傳感器內(nèi)部溫度始終保持在40℃以下，能夠長時(shí)間承受強(qiáng)烈的高溫輻射。試驗(yàn)表明，利用該高溫探頭能夠?qū)?100℃以上鑄坯在線檢測(cè)出深度為1.5mm，寬度為0.3mm，長為10mm的表面缺陷。該技術(shù)能夠有效抑制鑄坯表面振動(dòng)斑痕所產(chǎn)生的噪聲影響，并借助計(jì)算機(jī)信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱態(tài)鑄坯表面缺陷的定位、定量分析和打印記錄，為實(shí)現(xiàn)對(duì)連鑄坯在線無損檢測(cè)提供了技術(shù)依據(jù)。

又據(jù)資料介紹，瑞典一家公司根據(jù)渦流技術(shù)，設(shè)計(jì)制造一種能檢查1000℃左右的鋼和其他金屬板材和坯材表面缺陷的設(shè)備。該設(shè)備可以保證鋼材表面的兩個(gè)幾乎垂直的方向都掃描到。利用計(jì)算機(jī)所組成的分析儀，把輸入的信號(hào)分為嚴(yán)重缺陷、無害缺陷和未認(rèn)清三種主要類別，并能夠找出任何缺陷的位置。該裝置能夠**測(cè)定毛坯表面上0.5mm深的刻痕位置。

2、對(duì)極其細(xì)小管徑如不銹鋼毛細(xì)管離線或在線無損探傷，采用電磁渦流檢測(cè)方法雖然可行，但必須配置特種探頭才能達(dá)到滿意效果。因毛細(xì)管極其細(xì)小的管徑，目前的工藝水平尚無法制作內(nèi)穿探頭，也無法使用點(diǎn)式探頭進(jìn)行檢測(cè)，只能通過外穿過式探頭進(jìn)行檢測(cè)。西安交通大學(xué)與愛德森(廈門)電子有限公司聯(lián)合研制的差動(dòng)式外穿探頭，在對(duì)線圈的寬度、厚度、兩線圈之間的跨度、探頭和毛細(xì)管之間的間隙、線徑等多方面進(jìn)行計(jì)算及優(yōu)選后，配置了特制的上等外穿式特種探頭，在檢測(cè)頻率為666kHz時(shí)，對(duì)Φ1mm及Φ0.45mm的不銹鋼毛細(xì)管進(jìn)行檢測(cè)，均獲得了較好的效果。

3、鋼絲在線檢測(cè)一般使用兩種方法：一種是旋轉(zhuǎn)探測(cè)式，即渦流探測(cè)器繞鋼絲高速旋轉(zhuǎn)。這種方法主要用來檢測(cè)沿鋼絲縱向延伸的裂紋、刮傷和拉絲劃痕。相對(duì)于鋼絲的運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器的軌跡這螺旋狀。使用多個(gè)探測(cè)器并列高速旋轉(zhuǎn)，可以達(dá)到100%的檢查，但其表面探傷的靈敏度有限。在探測(cè)器和鋼絲之間不易保持恒定的間距，間隙增加時(shí)靈敏度減少，如果鋼絲偏心，間隙就會(huì)變化。采用高速處理器可以自動(dòng)感知間隙，并不斷地進(jìn)行補(bǔ)償，使系統(tǒng)的靈敏度得到提高。另一種是環(huán)繞線圈式。鋼絲從環(huán)形線圈中穿過，換能器有效地檢查渦流在一個(gè)剖面的分布，并與前一個(gè)剖面對(duì)比，適合檢測(cè)點(diǎn)狀缺陷和圓周方向的裂紋，對(duì)于橫裂紋、V型裂紋、夾雜物、凹坑和折疊有很高的靈敏度。檢測(cè)速度快，檢測(cè)直徑范圍大。

環(huán)繞線圈式的驅(qū)動(dòng)電流比旋轉(zhuǎn)探測(cè)式高，有更好的深度穿透性。系統(tǒng)穩(wěn)定性好，不受溫度變化和其他因素的影響。當(dāng)磁鐵材料在居里點(diǎn)800℃以下時(shí)，磁飽和后會(huì)使信號(hào)受到抑制，但可以通過調(diào)節(jié)磁場(chǎng)強(qiáng)度避免磁飽和，提高靈敏感。目前大都使用環(huán)繞線圈式，也可以將上述兩種方法結(jié)合使用。渦流技術(shù)在拉絲、油回火生產(chǎn)線、冷鐓鋼或彈簧鋼絲生產(chǎn)中得到了很好的應(yīng)用。水冷環(huán)繞線圈對(duì)溫度超過1100℃的盤條進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)速度超過500km/h。

4、結(jié)晶器液位的**檢測(cè)是連鑄生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制的關(guān)鍵。渦流式鋼水液位計(jì)具有反應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、不需特殊**防護(hù)、安裝維護(hù)方便等顯著優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用化進(jìn)展很快。宋東飛介紹了攀鋼改造采用國內(nèi)生產(chǎn)的RAM系列渦流型鋼水液位控制儀的情況。該測(cè)量系統(tǒng)采用渦流式傳感器測(cè)量鋼水液位，由振蕩器產(chǎn)生的50kHz高頻信號(hào)供給傳感器的初級(jí)線圈(激勵(lì)線圈)，由于受鋼水內(nèi)渦流電流的影響，由初級(jí)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)隨液位高度變化。在次級(jí)線圈(測(cè)量線圈)內(nèi)將產(chǎn)生與通過線圈磁場(chǎng)的強(qiáng)度成正比例變化的電壓VγV2，從而差動(dòng)電壓(V1-V2)隨液位高度變化。通過對(duì)V1-V2進(jìn)行放大、相位、頻率、振幅分析及線性化，送給16位的高性能單片機(jī)80C196KC處理，即得于液位高度測(cè)量信號(hào)，經(jīng)控制儀轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)送到結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)PLC。該控制儀測(cè)量范圍為0～150mm，分辯力為0.1mm。運(yùn)行表明，該液位控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，使用精度達(dá)±3mm，不但減少了鑄坯表面裂紋，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。