西安不銹鋼管渦流探傷檢測標(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)場的要求，有待于大力發(fā)展。

檢測缺陷，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)場渦流檢測方法;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，并借助于導(dǎo)套等高導(dǎo)磁部件將磁場疏導(dǎo)到被檢測鋼管的探傷部位，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，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)大的直流磁場外，檢測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，其方向與線圈磁場方向相反。

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)，使得渦流磁場對(duì)線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化，通過渦流檢測儀器測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。

影響渦流場的因素有很多，諸如探頭線圈與被測材料的耦合程度，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

渦流檢測作為五大常規(guī)無損檢測方法之一，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、測量金屬薄板的厚度等諸多方面。近年來，隨著對(duì)渦流檢測技術(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，將傳統(tǒng)的渦流檢測對(duì)象的溫度提高了幾百度，而瑞典一家公研制出了檢測1000℃高溫鋼和其他金屬板材、坯材的渦流檢測設(shè)備。此外，渦流檢測的應(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)晶器液位檢測等方面。

渦流檢測是利用電磁感應(yīng)原理，通過測定被檢工件內(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，如果該磁場靠近金屬工件表面，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，其強(qiáng)度取決于渦流的大小，其方向與線圈電流磁場相反，它與線圈磁場疊加后形成線圈的交流阻抗。渦流磁場變化會(huì)引起線圈阻抗的變化，測量出該阻抗變化的幅值與相位即能間接地測量出工件表面與近表面材質(zhì)異?；蛉毕莩叽?o:p>

1、渦流檢測高溫制品的局限性主要在于探頭所能承受的溫度，傳統(tǒng)的渦流檢測技術(shù)在高溫條件下檢測溫度可達(dá)550℃，如果采用水冷探頭檢測，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，只能通過外穿過式探頭進(jìn)行檢測。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，均獲得了較好的效果。

3、鋼絲在線檢測一般使用兩種方法：一種是旋轉(zhuǎn)探測式，即渦流探測器繞鋼絲高速旋轉(zhuǎn)。這種方法主要用來檢測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)，探測器的軌跡這螺旋狀。使用多個(gè)探測器并列高速旋轉(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。檢測速度快，檢測直徑范圍大。

環(huán)繞線圈式的驅(qū)動(dòng)電流比旋轉(zhuǎn)探測式高，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，其檢測速度超過500km/h。

4、結(jié)晶器液位的**檢測是連鑄生產(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。該測量系統(tǒng)采用渦流式傳感器測量鋼水液位，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)生交變磁場隨液位高度變化。在次級(jí)線圈(測量線圈)內(nèi)將產(chǎn)生與通過線圈磁場的強(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。