無損檢測專業(yè)培訓(xùn)教材-ET渦流檢測

1、渦流檢測渦流檢測 Eddy Current Testing 簡稱簡稱 ET 1 渦流檢測的原理渦流檢測的原理 渦流檢測是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的一種無損檢測方法，渦流檢測是建立在電磁感應(yīng)原理基礎(chǔ)之上的一種無損檢測方法， 它適用于導(dǎo)電材料。當(dāng)把一塊導(dǎo)體置于交變磁場之中，在導(dǎo)體中它適用于導(dǎo)電材料。當(dāng)把一塊導(dǎo)體置于交變磁場之中，在導(dǎo)體中 就有感應(yīng)電流存在，即產(chǎn)生渦流。由于導(dǎo)體自身各種因素（如電就有感應(yīng)電流存在，即產(chǎn)生渦流。由于導(dǎo)體自身各種因素（如電 導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀，尺寸和缺陷等）的變化，會導(dǎo)致渦流的變導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀，尺寸和缺陷等）的變化，會導(dǎo)致渦流的變 化，利用這種現(xiàn)象判定導(dǎo)體性質(zhì)，狀態(tài)

2、的檢測方法，就稱為渦流化，利用這種現(xiàn)象判定導(dǎo)體性質(zhì)，狀態(tài)的檢測方法，就稱為渦流 檢測。檢測。 電磁感應(yīng)現(xiàn)象和渦流的產(chǎn)生見圖電磁感應(yīng)現(xiàn)象和渦流的產(chǎn)生見圖1和圖和圖2。在圖。在圖1中，使中，使 線圈線圈1和線圈和線圈2靠近，在線圈靠近，在線圈1中通過交流電，在線圈中通過交流電，在線圈2中就會有感中就會有感 應(yīng)產(chǎn)生交流電。如果使用金屬板代替線圈應(yīng)產(chǎn)生交流電。如果使用金屬板代替線圈2，同樣也可以使金屬，同樣也可以使金屬 板導(dǎo)體產(chǎn)生交流電，如圖板導(dǎo)體產(chǎn)生交流電，如圖2。這種由交流磁場感生出來的電流就。這種由交流磁場感生出來的電流就 渦流。渦流。 在圖在圖2中，試件中的渦流方法與給試件施加交流磁場線中，試

3、件中的渦流方法與給試件施加交流磁場線 圈的電流相反。由渦流所產(chǎn)生的交流磁場也產(chǎn)生交變磁力線，它圈的電流相反。由渦流所產(chǎn)生的交流磁場也產(chǎn)生交變磁力線，它 通過激勵線圈時又感生出反作用電流。如果工件中渦流變化，這通過激勵線圈時又感生出反作用電流。如果工件中渦流變化，這 個反作用電流個反作用電流更多資料：無損檢測招聘網(wǎng) v 中國無損檢測論壇 v 中國焊接論壇 也變化。測定它的變化，就可以測得渦流的變化，從而得到試件也變化。測定它的變化，就可以測得渦流的變化，從而得到試件 的信息。渦流的分布及其電流大小由線圈的形狀

4、和尺寸，試驗頻的信息。渦流的分布及其電流大小由線圈的形狀和尺寸，試驗頻 率，導(dǎo)體的電導(dǎo)率，磁導(dǎo)率，形狀和尺寸，導(dǎo)體與線圈間的距離率，導(dǎo)體的電導(dǎo)率，磁導(dǎo)率，形狀和尺寸，導(dǎo)體與線圈間的距離 以及導(dǎo)體表面的缺陷所決定的。因此，根據(jù)檢測到的試件中的渦以及導(dǎo)體表面的缺陷所決定的。因此，根據(jù)檢測到的試件中的渦 流，就可以取得關(guān)于試件材質(zhì)，缺陷和形狀尺寸等信息。流，就可以取得關(guān)于試件材質(zhì)，缺陷和形狀尺寸等信息。 由于激勵電流和反作用電流的相位會出現(xiàn)一定差異，這個相位由于激勵電流和反作用電流的相位會出現(xiàn)一定差異，這個相位 差隨著試件的性質(zhì)而改變，因此，常通過測量這相位的變化來檢差隨著試件的性質(zhì)而改變，因此，常

5、通過測量這相位的變化來檢 測試件的有關(guān)信息。這個相位的變化與線圈阻抗的變化密切相關(guān)，測試件的有關(guān)信息。這個相位的變化與線圈阻抗的變化密切相關(guān)， 現(xiàn)在，大多數(shù)的渦流檢測儀器都以阻抗分析法為基礎(chǔ)，來鑒別各現(xiàn)在，大多數(shù)的渦流檢測儀器都以阻抗分析法為基礎(chǔ)，來鑒別各 種引起渦流變化的因素。種引起渦流變化的因素。 由于渦流具有集膚效應(yīng)，因此渦流檢測只能檢測表面和近表面由于渦流具有集膚效應(yīng)，因此渦流檢測只能檢測表面和近表面 的缺陷。的缺陷。 由于試件形狀的不同、檢測部位的不同，所以檢測線圈的形狀由于試件形狀的不同、檢測部位的不同，所以檢測線圈的形狀 與接近試件的方式也不盡相同。為了適應(yīng)各種檢測的需要，人們與

6、接近試件的方式也不盡相同。為了適應(yīng)各種檢測的需要，人們 設(shè)計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。設(shè)計了各種各樣的檢測線圈和渦流檢測儀器。更多資料：無損檢測 招聘網(wǎng) v 中國無損檢測論壇 v 中國焊接論壇 2 渦流檢測儀器渦流檢測儀器 渦流探傷儀的基本原理：信號發(fā)生器（振動器）產(chǎn)生交變電流供渦流探傷儀的基本原理：信號發(fā)生器（振動器）產(chǎn)生交變電流供 給檢測線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場并在工件中感生渦流，渦流受到工給檢測線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場并在工件中感生渦流，渦流受到工 件性能的影響并反過來使線圈阻抗發(fā)生變化，然后通過

7、信號檢出電件性能的影響并反過來使線圈阻抗發(fā)生變化，然后通過信號檢出電 路檢出線圈阻抗的變化。路檢出線圈阻抗的變化。 圖圖3為管、棒、線材渦流檢測儀器框圖。為管、棒、線材渦流檢測儀器框圖。 圖圖4是以線圈的阻抗分析為基礎(chǔ)的渦流檢測儀器，也稱為阻抗分是以線圈的阻抗分析為基礎(chǔ)的渦流檢測儀器，也稱為阻抗分 析儀。析儀。 比較圖比較圖3和圖和圖4兩類儀器，大部分電路是一致的。兩類儀器，大部分電路是一致的。 3 渦流檢測線圈（探頭）渦流檢測線圈（探頭） 在渦流探傷中，是靠檢測線圈來建立交變磁場，把能量在渦流探傷中，是靠檢測線圈來建立交變磁場，把能量 傳遞給被檢導(dǎo)體；同時又通過渦流所建立的交變磁場來獲傳遞給

8、被檢導(dǎo)體；同時又通過渦流所建立的交變磁場來獲 得被檢導(dǎo)體中的質(zhì)量信息。因此，檢測線圈實際上一種換得被檢導(dǎo)體中的質(zhì)量信息。因此，檢測線圈實際上一種換 能器。能器。 檢測線圈的形狀，尺寸和技術(shù)參數(shù)對于最終檢測結(jié)果是檢測線圈的形狀，尺寸和技術(shù)參數(shù)對于最終檢測結(jié)果是 至關(guān)重要的。在渦流探傷中，往往根據(jù)被檢試件的形狀、至關(guān)重要的。在渦流探傷中，往往根據(jù)被檢試件的形狀、 尺寸、材質(zhì)和質(zhì)量要求等來選定檢測線圈的種類，常用的尺寸、材質(zhì)和質(zhì)量要求等來選定檢測線圈的種類，常用的 檢測線圈有三類：穿過式線圈，插入式線圈和探頭式線圈。檢測線圈有三類：穿過式線圈，插入式線圈和探頭式線圈。 圖圖5為穿過式線圈，它用來檢測

9、線材、棒材和管材，主為穿過式線圈，它用來檢測線材、棒材和管材，主 要用在在線檢測。要用在在線檢測。 圖圖6為內(nèi)插式線圈，是放在為內(nèi)插式線圈，是放在 管子內(nèi)部進(jìn)行檢測的線圈，管子內(nèi)部進(jìn)行檢測的線圈， 專門用來檢查厚壁管子內(nèi)壁專門用來檢查厚壁管子內(nèi)壁 或鉆孔內(nèi)壁的缺陷，也用來或鉆孔內(nèi)壁的缺陷，也用來 檢查成套設(shè)備中管子的質(zhì)量，檢查成套設(shè)備中管子的質(zhì)量， 比如熱交換器管的在役檢測。比如熱交換器管的在役檢測。 圖圖7為探頭式線圈，放置在為探頭式線圈，放置在 試件表面上進(jìn)行檢測的線圈，試件表面上進(jìn)行檢測的線圈， 它不僅適用于形狀簡單的板它不僅適用于形狀簡單的板 材、方坯、棒材及大直徑管材的表面掃描探傷，

10、也適用于形狀較為材、方坯、棒材及大直徑管材的表面掃描探傷，也適用于形狀較為 復(fù)雜的機(jī)械零件的檢測。由于其線圈體積小，磁場作用范圍小，一復(fù)雜的機(jī)械零件的檢測。由于其線圈體積小，磁場作用范圍小，一 次檢測范圍和檢測的缺陷都比較小。次檢測范圍和檢測的缺陷都比較小。 4 渦流檢測工藝要點渦流檢測工藝要點 4.1 試件表面的清理試件表面的清理 4.2 探傷規(guī)范的選擇探傷規(guī)范的選擇 （一）線圈的選擇（一）線圈的選擇 a 試件的形狀和尺寸試件的形狀和尺寸 b 線圈的參數(shù)線圈的參數(shù) c 適合于被檢缺陷適合于被檢缺陷 （二）頻率的選擇（二）頻率的選擇 a 集膚深度和檢測靈敏度集膚深度和檢測靈敏度 b 檢測因素的

11、阻抗特性檢測因素的阻抗特性 第一第一 選擇檢測因素產(chǎn)生最大阻抗變化時的頻率選擇檢測因素產(chǎn)生最大阻抗變化時的頻率 第二第二 選擇檢測因素與其它干擾因素所引起的阻抗變選擇檢測因素與其它干擾因素所引起的阻抗變 化之間有最大相位差時的頻率化之間有最大相位差時的頻率（適用具有相位（適用具有相位 分析功能的儀器）分析功能的儀器） （三）對比試件的準(zhǔn)備（三）對比試件的準(zhǔn)備 對比試件（或標(biāo)準(zhǔn)試件）作為調(diào)節(jié)儀器和判廢標(biāo)準(zhǔn)的工對比試件（或標(biāo)準(zhǔn)試件）作為調(diào)節(jié)儀器和判廢標(biāo)準(zhǔn)的工 具，對試驗結(jié)果影響很大，制作時應(yīng)予以足夠重視，如果具，對試驗結(jié)果影響很大，制作時應(yīng)予以足夠重視，如果 標(biāo)準(zhǔn)作了明確規(guī)定，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。標(biāo)準(zhǔn)

12、作了明確規(guī)定，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 （四）平衡電路的調(diào)節(jié)（四）平衡電路的調(diào)節(jié) 指在采用對比試件的無缺陷部位進(jìn)行試驗時，對平衡回指在采用對比試件的無缺陷部位進(jìn)行試驗時，對平衡回 路的調(diào)節(jié)，使對無缺陷部位檢測時，檢測線圈的輸出為零。路的調(diào)節(jié)，使對無缺陷部位檢測時，檢測線圈的輸出為零。 （五）靈敏度的選擇（五）靈敏度的選擇 靈敏度的確定與檢測要求及使用的儀器有關(guān)。一般根據(jù)靈敏度的確定與檢測要求及使用的儀器有關(guān)。一般根據(jù) 要求檢測的缺陷大小，調(diào)節(jié)與之相適應(yīng)的人工缺陷指示的要求檢測的缺陷大小，調(diào)節(jié)與之相適應(yīng)的人工缺陷指示的 大小在指示儀表滿刻度的大小在指示儀表滿刻度的50%60%的位置。的位置。 （六）相位

13、的確定（六）相位的確定 指采用同步檢波進(jìn)行相位分析的檢測儀中移相器的相指采用同步檢波進(jìn)行相位分析的檢測儀中移相器的相 位角。選擇方法有兩種：位角。選擇方法有兩種： a 把缺陷信號置于信噪比最大時的相位把缺陷信號置于信噪比最大時的相位 b 選取能夠區(qū)分并檢測缺陷的種類和位置的相位角：這種選取能夠區(qū)分并檢測缺陷的種類和位置的相位角：這種 選擇方法必須兼顧到缺陷的檢測效果和不同種類、不同選擇方法必須兼顧到缺陷的檢測效果和不同種類、不同 位置缺陷的良好區(qū)分效果。（位置缺陷的良好區(qū)分效果。（如在管子探傷時，內(nèi)、外如在管子探傷時，內(nèi)、外 表面裂紋位置的區(qū)分表面裂紋位置的區(qū)分） （七）濾波器和抑制器的設(shè)定（

14、七）濾波器和抑制器的設(shè)定 4.3 探傷檢測探傷檢測 當(dāng)檢測的準(zhǔn)備工作就緒，檢測條件確定后，便可以對試當(dāng)檢測的準(zhǔn)備工作就緒，檢測條件確定后，便可以對試 件作正式檢驗，然后對試驗結(jié)果進(jìn)行分析、處理。件作正式檢驗，然后對試驗結(jié)果進(jìn)行分析、處理。 通常在下列兩種情況下要求進(jìn)行再試驗：通常在下列兩種情況下要求進(jìn)行再試驗： a 懷疑缺陷信號是否確由缺陷產(chǎn)生；懷疑缺陷信號是否確由缺陷產(chǎn)生； b 在試驗條件發(fā)生了改變，使檢測靈敏度受到了影響。在試驗條件發(fā)生了改變，使檢測靈敏度受到了影響。 5渦流檢測的特點渦流檢測的特點 1）適用于各種導(dǎo)電材料的試件探傷）適用于各種導(dǎo)電材料的試件探傷 ； 2）可以檢出表面和近表

15、面缺陷；）可以檢出表面和近表面缺陷； 3）探測結(jié)果以電信號輸出，容易實現(xiàn)自動化檢測；）探測結(jié)果以電信號輸出，容易實現(xiàn)自動化檢測； 4）采用非接觸式檢測，檢測速度快；）采用非接觸式檢測，檢測速度快； 5）對形狀復(fù)雜的試件很難應(yīng)用；）對形狀復(fù)雜的試件很難應(yīng)用； 6）不能直觀顯示缺陷形狀和性質(zhì)；）不能直觀顯示缺陷形狀和性質(zhì)； 7）檢測干擾因素較多，容易引起雜亂信號）檢測干擾因素較多，容易引起雜亂信號 ； 8）由于集膚效應(yīng)，埋藏較深的缺陷無法檢出；）由于集膚效應(yīng)，埋藏較深的缺陷無法檢出； 9）不能用于不導(dǎo)電的材料。）不能用于不導(dǎo)電的材料。 6 遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)簡介遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)簡介 遠(yuǎn)場渦流（遠(yuǎn)場渦

16、流（RFEC. Remote Field Eddy Current）檢測技檢測技 術(shù)是一種能穿透金屬管壁的低頻渦流檢測技術(shù)。探術(shù)是一種能穿透金屬管壁的低頻渦流檢測技術(shù)。探 頭通常為內(nèi)插入式，由激勵線圈和檢測線圈組成，頭通常為內(nèi)插入式，由激勵線圈和檢測線圈組成， 檢測線圈與激勵線圈相距約兩倍管內(nèi)徑的長度，激檢測線圈與激勵線圈相距約兩倍管內(nèi)徑的長度，激 勵線圈通以低頻交流電，檢測線圈能拾取發(fā)自激勵勵線圈通以低頻交流電，檢測線圈能拾取發(fā)自激勵 線圈穿過管壁后又返回管內(nèi)的渦流信號，從而有效線圈穿過管壁后又返回管內(nèi)的渦流信號，從而有效 地檢測金屬管子的內(nèi)、外壁缺陷和管壁的厚薄情況。地檢測金屬管子的內(nèi)、外

17、壁缺陷和管壁的厚薄情況。 50年代末開始檢測油井的套管，年代末開始檢測油井的套管，80年代中期，理論年代中期，理論 逐步完善，一些先進(jìn)的檢測系統(tǒng)開發(fā)出來，并在核逐步完善，一些先進(jìn)的檢測系統(tǒng)開發(fā)出來，并在核 反應(yīng)堆壓力管，石油及天然氣輸送管和城市煤氣管反應(yīng)堆壓力管，石油及天然氣輸送管和城市煤氣管 道的檢測中得到實際應(yīng)用。目前認(rèn)為遠(yuǎn)場渦流檢測道的檢測中得到實際應(yīng)用。目前認(rèn)為遠(yuǎn)場渦流檢測 是管道在役檢測最有前途的技術(shù)。是管道在役檢測最有前途的技術(shù)。 遠(yuǎn)場渦流檢測的特點：遠(yuǎn)場渦流檢測的特點： （1）采用內(nèi)通過式線圈，檢測線圈與激勵線圈分開，且兩者的距）采用內(nèi)通過式線圈，檢測線圈與激勵線圈分開，且兩者的距 離是所檢測管道內(nèi)徑的二至三倍；離是所檢測管道內(nèi)徑的二至三倍； （2）采用低頻渦流技術(shù)能穿透管壁；）采用低頻渦流技術(shù)能穿透管壁； （3）需要檢測的不是線圈阻抗變化，通常是測量檢測線圈的感應(yīng)）需要檢測的不是線圈阻抗變化，通常是測量檢測線圈的感應(yīng) 電壓與激勵電流之間的相位差；電壓與激勵電流之間的相位差； （4）能以相同的靈敏度檢測管壁內(nèi)外表面的缺陷和管壁變薄情）能以相同的靈敏度檢測管壁內(nèi)外表面的缺陷和管壁變薄情 況，不受集膚效應(yīng)的影響；況，不受集膚效應(yīng)的影響； （5）檢測信號與激勵信號的相位差與管壁厚度近似成正比，）檢測信號與激勵信號的