Transcript 2.4 涡流检测应用

涡流检测应用
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一、 基本试验技术
二、 穿过式
三、 放置式探头
四、 非常规涡流
1 多频技术
2 远场涡流技术
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一、 基本试验技术
ET，了解特点、原理、仪器设备、被检工
件、制定规程、有效调节、正确使用，取
得可靠结果。
1．试验规范
2．试验准备、内容
3．试验条件选择
4．试验结果与处理
5．对比试件和标准伤
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1．试验规范
为了有效检测得到可靠结果，实验前应根据检验种
类、目的和要求就实验方法、仪器设备、检测条件及验收
标准等一系列实验有关的细则做明确规定
a编制依据 ：检测种类 主要内容 方法
目的要求
仪器设备 试验有关细则制定
检测条件
验收标准
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规范
b．通用内容
探伤
①试验目的 材质鉴别
测厚
名称
②试件
材质规格
数量
③标准
检验
仪器
④检测装置 探头
附加装置
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f
⑤试验条件 灵敏度
速度
表面状况
材料
⑥标准、对比样 形状
尺寸
人工伤类型、种类尺寸、加工方法
⑦记录内容、人员、审核
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2．试验准备、内容
目的
1）方法和设备的选择、考虑因素 工作材质、规格、测点、形状大小
检测参数及其大小
试件形状大小
2）探头选择、考虑因素 探头与仪器匹配
适合主检缺陷
3）工件状况、表面制备
金属粉
氧化垢
油垢
磁性吸附物
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材料、规格、、热处理、表面状况
4）对比试样 人工缺陷 主检对象
加工方法
5）仪器调节：正式实验前预调，通常实验条件的选
择在予调、性能稳定后
6）附加装置 自动、传递、给电
磁饱和
I  I 0e   f
 
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1
f
3．试验条件选择
准备工作完成后，主要为频率
渗透深度(超肤效应) (低深/耦合率低)
阻抗特性 检测因素所致阻抗变化最大f
试验频率f
与干扰相位差最大
速度→高速→新→灵
平衡
空载
测厚
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f/fg(15~50)(浅/深)
4~20埋藏
15内外兼顾
f/fg=5~20(电导率)
测直径变化-较高f
灵敏度 :
验
a da

x  0 x
dx
s  Lm
频率）
（仪表读数变化量/被测变化量,主要依赖检
一般设在
50%~60%
相位（移相器） 信噪比最大时相位 可降低输出中抖动噪声
区分缺陷种类、位置
滤波 最大信噪比时滤波器的中心频率和频宽
抑制器—去电噪声，相位设定和滤波调节时置0，上述操作之
后进行
附加装置 磁保和80% :磁饱和时，电流值根据磁通密度80%以上试
件磁特性影响并对比实验
报警
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4．试验结果与处理
试验条件选择合适后即可正式检验
①重复试验
②退磁
怀疑
条件改变
剩磁在各续加工带来不良者
磨损部位转动
影响各读计量、试验
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合、不合、待复检
标记
正、次、废品、待复检
待退磁、已退磁
名称、日期、规格、材质、数量
③标准与记录
仪器-探头
记录 实验条件
标准
结果
签字
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5．对比试件和标准伤
①不能对试件自然伤的深度，作直接定性定
量，是相对法。
目的要求
②依据 材料
制定对比件
相应标准规范
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内外
灵敏度 直径
应力
减薄
③ 性能校准伤 设备性能 分辨力
人工标准伤
末端长度
调节和检查设备
验收
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形状
人工缺陷 易做
与主检部位相似
不变型、应力、物理性能
V槽
形状
瓦状
平底孔
自然伤
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④加工与测量
材质成份，热处理状态相同
a．选材 尺寸、规格、类型一致
加工、程序、表面与试件相同
成型、弯曲及机加工引起残余应力相近
显然，理想是同一批选取，先肉眼或其它NDT
确认无自然缺陷，再试验确认，避免选用磁化未退
磁件。
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变形
机械
材质变化
b.加工方法 化学 不允许 残余应力
电火花
加热
金属粉嵌入
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二、 穿过式
1、穿过式线圈
2．穿过式线圈应用
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1、穿过式线圈
①线圈长度越大→灵敏度越高→分辨力↓
截面尺寸：考虑（分辨力、信号幅度）选择线
圈长度和厚度，等于缺陷深度
1
→线圈（长、厚）→近似等于壁厚
差动式间距近似缺陷深度或管厚度
②间隙 尽量小
内穿式，间隙1/2T
保证传 动
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2．穿过式线圈应用
1）管子在线、离线探伤
化学成份
材料 物理性能 应为连续单纯均匀，
许可形状
否则缺陷断
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a．产生过程及缺陷形成（例金属管道在离线检验）
无缝管为圆棒-管→穿孔机挤压机成毛管→轧管机压
延→成形（小管还需反复冷轧→退火）
夹渣、冶炼炉渣、
折叠→轧制
常见缺陷 结疤（条块状表面附着）
直道（内外表面纵向凸凹）
裂纹→材质不良，加热不当、应力、热处理、
皮下气泡
分层
焊管：夹渣、裂纹、气孔、未熔、形状缺陷
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b．设备探头选择： 尽量多通道多频、给出多信息
外 内 自动、新旧管
探头 组合、旋转-大直径
焊管，扇型
尽量使检测范围内高的涡流密度，且使电流垂直缺陷，
（因检出性决定于缺陷对涡流的阻抗程度）
注意电缆谐振（工作频率高于100MHZ，或长电缆大于30m）
磁饱和，（铁磁性材料检测应附加，通常用直流电磁饱和，不宜过强否
则推进困难），通常80%直流磁饱和80%
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c．设定和调节仪器
机械传动、报警
f一般为唯一可变的参数
直径变化宜用高f→提高灵敏度
检测对象给定后 缺陷-/差
速度快-f↑
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d．f90
①缺陷信号与其它足够的相位差；
②内外壁缺陷区分相位差大
实践证明，选择f使填充因素变化（或内缺陷信号）
和外壁缺陷信号之间产生90相移，对内外壁均有较
高灵敏度 。
f90经验公式：根据管子厚和趋肤深度一定比例而得
一般选f90=3ρ/t2
ρ---μΩcm t----mm
t/=1.1 一般选，t壁厚，mm ；趋肤深mm
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2）棒丝材探伤
①棒材 坯材轧制成 坯缺陷
a．
轧缺陷
②棒材 涡流分布与管材不同，δ更小，故选f较管低。
磁饱和更难。
端头效应取决 于直径和速度
丝材，直径小，缺陷统计 缺陷数/m
b．
缺陷长/10米，100米
直径小，高频率，数十兆，上百兆
外穿式
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3）在役管道探伤
应力裂纹窄深--环境、应力、材质
裂纹 疲劳裂纹，冷热交变
a．常见缺陷 腐蚀→磨损腐蚀
b．设备探头 双、多f→P131
由内过式
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三、 放置式探头
叶片、中心孔、螺孔、板材
涡流及磁通正比于到线圈中心的距离，中心为零，
检不出
1．特性 探头（电感）阻抗与仪器、电流、阻抗匹配
敏感区Deff=Dc+4，加铁氧环可使集中
表面缺陷
2．用途 厚度测量
材料鉴定
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3．影响缺陷检测灵敏度因素(主要是频率和直径，直径大深度大 )
f  阻抗/相位 提离→磁通小，D小=小快→灵下降快
响应
深度的增加,灵敏度下降(主要决定于探头尺寸而非趋肤衰减 )
缺陷埋藏深度 表面探头局限于厚度小工件5mm（大多数缺陷长
比工件厚小，而一定长缺陷检测灵敏度随探头直径增大而减低)
磁通密度减小,→灵敏度下降(趋肤效应)
涡流变化局限于磁场变化区
缺陷长度 区域的大小是线圈尺寸和几何形状的函数
放置式探头灵敏度，反比于线圈直径，故直
径要小于检测管
探头敏感区——有效直径deff=DC+4
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4．应用例
飞机音乐缺陷孔
叶片
大轴
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四、 非常规涡流
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1 多频技术
1．阻抗分析法（相位分析法）——单频技术
仅此鉴别两个参数（抑制一个）
2．多频——同时用几个f激励探头——更多信息
香农哈特莱C=Wlog2（1+S/N )
C—信号量，N—信噪比，W—频宽
3．多频涡流化及其应用
缺陷信号与干扰对探头反应是独立的，共同作用时，
为矢量是迭加，通过改变f，改变涡流大小分布，使同缺
陷或干扰在不同f下对涡流不同反应，矢量跌加消除干扰。
多频技术就是用几个不同f同时激励，不同f对不同参
数变化,拾取信号，处理，提取所需信号。
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2、 远场涡流技术
1．是一种能穿透金属管壁的低频涡流技术，
探头为内通过式，由激励线圈和检测线圈组
成,两者两距约2倍管内径，低频激励，拾取
二次穿过管壁的涡流信号。
远场区——相位改变幅值变化趋缓区
2．过渡区——近远间相位较大改变区
近场区——近激励区，幅值下降剧烈
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3．磁通分配
90%束缚在激励处
9%一倍区
1%远处磁场
0.1%对远场涡流反
应—弱场效应
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3．检测线圈电压特点
近区电压↑
①f↑(f=10-160HZ) 远区↓
相位↑
过渡区多离激励
②内径增加（壁厚不变） 感应电压↓
相位不变
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近区电压变小
远区衰减大
③壁厚增加 相位滞后增大
过渡区移离激励
④缺陷——内外壁等同
⑤速度 在10m/s下磁场畸变不明显
>50m/s畸变大，响应曲线变
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长，难弯头
5．远场探头 幅值低，提离难
低频激励，速度要求
线圈间加设屏蔽盘高，缩短直接\过渡区，
解决 即缩短外—管内的压倒管内向—外的能量流
途径，探头小
磁饱和技术，减小趋肤效应，过渡区向激励
线圈移近
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