交通大學_無損檢測_渦流檢測實例

1、渦流檢測測控技術與儀器（1）班 魏永徵1、 渦流檢測的原理 將通有交流電的線圈置于待測的金屬板上或套在待測的金屬管外，這時線圈內及其附近將產生交變磁場，使試件中產生呈旋渦狀的感應交變電流，稱為渦流。渦流的分布和大小，除與線圈的形狀和尺寸、交流電流的大小和頻率等有關外，還取決于試件的電導率、磁導率、形狀和尺寸、與線圈的距離以及表面有無裂紋缺陷等。因而，在保持其他因素相對不變的條件下，用一探測線圈測量渦流所引起的磁場變化，可推知試件中渦流的大小和相位變化，進而獲得有關電導率、缺陷、材質狀況和其他物理量(如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。但由于渦流是交變電流，具有集膚效應，所檢測到的信息僅能反

2、映試件表面或近表面處的情況。2、 渦流檢測儀器及設備渦流檢測儀器是渦流檢測裝置最核心的組成部分，根據(jù)應用目的不同，渦流檢測儀器可分為渦流探傷儀、渦流電導儀和渦流測厚儀等三種類型，它們的電路型式也各不相同。但在檢測時他們需要完成一些相同任務：產生激勵信號；檢測我留信息；鑒別影響因素；指示檢測結果。渦流檢測的電子電路主要分為基本電路和信號處理電路兩大部分?；倦娐钒ㄕ袷幤?、信號檢出電路、放大器、顯示器和電源。，這些幾乎是所有渦流檢測儀都具有的；信號處理電路是鑒別影響因素和抑制干擾的電路，隨檢測目的不同而不同。針對不同檢測對象的應用，不僅各類渦流檢測設備在構成完整的檢測系統(tǒng)上有所不同，而且同類檢測

3、設備也會因檢測對象不同有所差異，特別是渦流探傷系統(tǒng)表現(xiàn)得尤為明顯。一般而言，渦流檢測裝置包括檢測線圈、檢測儀器、輔助裝置。1. 渦流檢測線圈 渦流檢測線圈通常又稱探頭。從制作方式和檢測信號產生原理兩方面考慮，“檢測線圈”這一名稱比“探頭”要更準確、合理。“探頭”是各種小尺寸探測器的俗稱，在電磁檢測中，有幾種原理不同的“探頭”，如霍爾元件、磁敏二極管及電磁線圈等。渦流檢測中通常所稱的“探頭”即其中的“電磁線圈”，它是用直徑非常細的銅線按一定方式纏繞而成，在通以交流電時能夠產生交變的磁場，并在與其接近的導電體中激勵產生渦流；同時，“電磁線圈”還具有接收感應電流（即渦流）所產生的感應磁場、將感應磁場

4、轉換為交變的電信號的功能，并將檢測信號傳輸給檢測儀器。雖然霍爾元件、磁敏二極管都具有將磁場信號轉換成電信號的性能，但二者不具有激勵產生磁場的作用。 檢測線圈與采用霍爾元件、磁敏二極管等其他基于磁電轉換原理的測試探頭相比，具有以下優(yōu)點：（1）同時具備激勵和拾取信號兩項功能；（2）可根據(jù)被檢測對象的外形結構、尺寸和檢測目的，設計、制作成不同纏繞方式、不同大小且形狀各異的線圈，能夠更好地適應不同的檢測對象和滿足檢測要求；（3）受溫度影響較小，可適用于高溫條件下的檢測。2. 對比試樣對比試樣主要用于檢測和鑒定渦流檢測儀的性能，例如靈敏度、分辨率、端部不可檢測長度等。利用對比試樣選擇檢測條件，

5、調整檢測儀器以及在檢測中利用對比試樣定期檢查儀器的工作正常與否。還可以利用對比試樣的人工缺陷作為調整儀器的標準當量，以此來判斷被檢工件是否合格。采用對比試樣調整儀器時，首先將探頭放在對比試樣的無缺陷處，用補償和調零按鈕調好儀器零點，然后將探頭放在不同深度的人工缺陷處調節(jié)靈敏度旋鈕。渦流檢測用的對比試樣，一般都采用與被測工件同樣牌號和狀態(tài)的材料，用同樣的加工方法制作。試樣上加工有一定規(guī)格的人工缺陷，有時也可以直接從工件中選取具有典型缺陷的工件作對比試樣。由于對比試樣隨著檢測目的及被檢工件的材質、形狀、大小等有所不同，因此，種類繁多。3、 渦流檢測的應用1.1000高溫連鑄板坯表面缺陷的檢測

6、60; 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)的渦流檢測技術在高溫條件下檢測溫度可達550，如果采用水冷探頭檢測，溫度還可以提高。研究人員采用特殊材料研制的高溫渦流探頭，借助風冷與水冷相結合的辦法，使傳感器內部溫度始終保持在40以下，能夠長時間承受強烈的高溫輻射。試驗表明，利用該高溫探頭能夠對1100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。該技術能夠有效抑制鑄坯表面振動斑痕所產生的噪聲影響，并借助計算機信號處理技術，實現(xiàn)對熱態(tài)鑄坯表面缺陷的定位、定量分析和打印記錄，為實現(xiàn)對連鑄坯在線無損檢測提供了技術依據(jù)。   又據(jù)資

7、料介紹，瑞典一家公司根據(jù)渦流技術，設計制造一種能檢查1000左右的鋼和其他金屬板材和坯材表面缺陷的設備。該設備可以保證鋼材表面的兩個幾乎垂直的方向都掃描到。利用計算機所組成的分析儀，把輸入的信號分為嚴重缺陷、無害缺陷和未認清三種主要類別，并能夠找出任何缺陷的位置。該裝置能夠精確測定毛坯表面上0.5mm深的刻痕位置。2.材質分選渦流檢測是, 試件的電導率和磁導率是影響線圈阻抗的重要因素, 因此, 可以通過對不同試件電導率或磁導率變化的測定, 評價某些試件的材質。對非磁性金屬材料的材質試驗一般是通過電率的測定來進行。測試時不需將試件再加工, 只要試

8、件表面有較小的平面( 如7501型渦流導電儀要求為 1020mm) 以放置探頭就可以了, 檢測簡單易行, 適合對金屬材料或零件的某些性質作快速無損的檢查。通過對電導率的測定, 可以實現(xiàn)對金屬成分及雜質含量的鑒別, 對金屬熱處理狀態(tài)和硬度的鑒別, 對各種金屬材料或零件的混料的分選?？梢? 應用渦流法測定的電導率為材料的品質管理、質量檢驗提供了一個有效的方法。對鐵磁性材料的材質試驗一般是通過磁特性的測定來進行。例如, 強磁化方法是利用磁性材料磁滯回線中的某些量作為檢測變量。由于這些量( 如

9、飽和磁感應強度Bm、剩磁Br、矯頑磁力Hc 等) 都是試件材質的敏感量, 與試件的組織成分、熱處理狀態(tài)和力學性能等之間的可能存在對應關系。因此, 只要檢測出磁滯回線中某些變量的數(shù)值, 就可以根據(jù)這種對應關系來推斷材質的熱處理狀態(tài)和分選混料。弱磁化方法是利用初始磁導率作為檢測變量, 可以直接利用某些渦流探傷儀( 如FQR7505) 來進行材質分選。 3. 金屬表面銹蝕檢測金表面發(fā)生銹蝕時，銹蝕產物(主要是金屬氧化物)具有與基體金屬不同的物理性能。它們物理性能尤其是電導率、磁導率之間的差異，會影響渦流探頭線圈

10、的反映電阻和反映電感，從而使采用渦流法檢測金屬表面的銹蝕成為可能為了檢測金屬表面的銹蝕狀況，可用雙線圈渦流傳感器，采用實驗確定的最佳檢測率激勵和相應的檢測電路，可以檢測金屬表面的銹蝕狀況。根據(jù)實驗，固定頻率下銹蝕試塊的提離效應曲線近似為直線，從直線斜率的變化可以實性判定金屬表面的銹蝕程度，對碳鋼件而言，其表面銹蝕越嚴重則直線斜率越小。在采用微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)后，能很方便地完成對檢測信號的采集、轉換和處理。只要使檢測探頭在試樣上方上下移動一下，就可以在屏幕上顯示出該試樣的提離效應曲線，再通過線性回歸處理畫出其擬合直線，再通過線性回歸處理畫出其擬合直線，計算出直線的斜率。然后，再把這個斜率與標樣的檢測結果相比較，斜率值較小者銹蝕較為嚴重。作為一種新型無損檢測方法，渦流檢測技術和理論研究進展很快。隨著電子技術，尤其是計算機