渦流檢測技術(shù)

渦流檢測技術(shù)渦流檢測的基本原理

當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)電試件時，由于線圈磁場的作用，試件會感生出渦流。渦流大小、相位及流動性是受到試件導(dǎo)電性能等的影響，渦流的反作用又使檢測線圈的阻抗發(fā)生變化。因此通過測定檢測線圈阻抗的變化，或線圈上感應(yīng)電壓的變化，就可以得到被檢材料有無缺陷。渦流檢測基本原理圖渦流檢測的特點

優(yōu)點：（1）不需耦合劑，對管、棒、線材易于實現(xiàn)自動化。（2）對導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測靈敏度較高。（3）能在高溫、高速下進(jìn)行檢測。（4）應(yīng)用范圍廣，對影響感生渦流特性的各種物理和工藝因素均能實現(xiàn)檢測。（5）工藝簡單、操作容易、檢測速度快。缺點：（1）只適合導(dǎo)電材料表面和近表面的檢測。（2）難以判斷缺陷的種類、形狀和大小。（3）干擾因素較多，需要特殊的信號處理技術(shù)。（4）對形狀復(fù)雜的試件難以進(jìn)行檢測。目的檢測因素典型應(yīng)用探傷試件中的裂紋、腐蝕、凹坑、夾雜、氣泡等管、棒、線、板材等的探傷；機(jī)制件的探傷；飛機(jī)維護(hù)及管道系統(tǒng)的維護(hù)檢查；疲勞裂紋的監(jiān)視。材質(zhì)試驗電導(dǎo)率磁導(dǎo)率測量金屬試件的電磁參數(shù)；金屬熱處理狀態(tài)的鑒別；金屬材料的分選；金屬材料成分含量、雜質(zhì)含量的鑒別。厚度及位移等的測量提離效應(yīng)、厚度效應(yīng)、充填效應(yīng)等金屬試件上涂、鍍等膜層測量；板材測厚；位移、振動測量；液面位置、壓力等的監(jiān)控；試件尺寸、形狀測量等。渦流檢測的主要用途及影響感生渦流的特性的主要因素主要應(yīng)用（1）能檢測出材料和構(gòu)件中的缺陷，例如裂紋、折疊、氣孔和夾雜等。（2）能測量材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、檢測晶粒度、熱處理狀況、材料的硬度和尺寸等。（3）金屬材料或零件的混料分選。通過檢查其成分、組織和物理性能的差異而達(dá)到分選的目的。（4）測量金屬材料上的非金屬涂層、鐵磁性材料上的非鐵磁性材料涂層和鍍層的厚度等。（5）在無法進(jìn)行直接測量的情況下，可用來測量金屬箔、板材和管材的厚度，測量管材和棒材的直徑等。渦流檢測的技術(shù)原理渦流檢測實質(zhì)是檢測線圈阻抗的變化。當(dāng)檢測線圈靠近被檢工件時，其表面出現(xiàn)電磁渦流，該渦流同時產(chǎn)生一個與原磁場方向相反的磁場，并部分抵消原磁場，導(dǎo)致檢測線圈電阻和電感分量變化。若金屬工件存在缺陷，就會改變渦流場的強(qiáng)度及分布，使線圈阻抗發(fā)生變化，通過檢測這個變化就可發(fā)現(xiàn)有無缺陷。渦流檢測示意圖圖為渦電流在檢測工件上流動的情形，垂直于渦電流流向的裂紋阻擋了它的流動，使工件上反射磁場隨之發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致檢測線圈阻抗和電壓改變而被探測出；但是如果裂紋走向與渦電流方向平行，缺陷很難被發(fā)現(xiàn)，因此，一般渦流檢測時必須從多個方向進(jìn)行檢測。趨膚效應(yīng)和滲透深度當(dāng)激勵線圈中通以交流電時，在試件某一深度上流動的渦流會產(chǎn)生一個與原磁場反向的磁場，減少了原來的磁通，并導(dǎo)致更深層的渦流的減少，所以渦流密度隨著離表面距離的增加而減少，其變化取決于激勵頻率、試件的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，在試件中感應(yīng)出的渦流集中在靠近激勵線圈的材料表面附近，這種現(xiàn)象叫做趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)的大小以滲透深度來描述，即電流密度減少到表面電流密度的時的深度。滲透深度與頻率的平方根成反比。渦流阻抗分析

線圈的阻抗用檢測線圈的阻抗變化來測定受檢試件性能影響而產(chǎn)生的渦流的變化。線圈自身的阻抗一個線圈并不是一個純電感，而是需用電阻、電感、電容組合而成的等效電路來表示。線圈自身的復(fù)阻抗：耦合線圈的阻抗表示檢測線圈的自阻抗，即線圈空載阻抗，

為空載的感抗。表示渦流環(huán)的自阻抗，為渦流環(huán)的感抗。表示檢測線圈與渦流環(huán)的耦合阻抗，

稱為耦合電抗。等效阻抗與視在阻抗等效阻抗：表示被測導(dǎo)體上的渦流場對檢測線圈的影響。視在阻抗：檢測線圈的視在阻抗是自阻抗與等效阻抗之和。阻抗圖視在電阻視在電抗阻抗的歸一化

經(jīng)過歸一化處理后的電阻和電抗都是無量綱的量，并且都恒小于1。歸一化阻抗圖的特點（1）它消除了原邊線圈電阻和電感的影響，具有通用性。（2）阻抗圖的曲線簇以一系列影響阻抗的因素作為參量。（3）阻抗圖形定量地表示出各影響阻抗因素的效應(yīng)大小和方向。（4）對于各種類型的工件和檢測線圈，有各自對應(yīng)的阻抗圖。進(jìn)行渦流檢測的步驟：（探針式渦流探傷儀為例）摸清被檢零件的裂紋規(guī)律如零件的材料組織與特性、結(jié)構(gòu)形狀、制造時的加工方法、裝配位置、使用時間、受力狀態(tài)、可能產(chǎn)生或經(jīng)常產(chǎn)生裂紋的部位、裂紋的方向等。參考試件的準(zhǔn)備和制作最好采用報廢的有自然缺陷（裂紋）的相同零件作為參考試件。也可用無自然裂紋的零件，在容易產(chǎn)生疲勞裂紋的部位用機(jī)械加工法，或腐蝕法，或電火花加工人工缺陷的參考試件。渦流探頭的選擇1所選擇的渦流探頭必須與所用的探針式渦流探傷儀相匹配。所選擇的渦流探頭一定要有足夠高的檢測靈敏度。所選擇的渦流探頭一定要便于接近被檢區(qū)域。幾種通用形式的探針式渦流探頭正確標(biāo)定儀器檢測“靈敏度”的選擇“提離”旋鈕的調(diào)整“零位”旋鈕的調(diào)整嚴(yán)格執(zhí)行渦流檢測工藝渦流檢測時，探頭移動的掃描速度不宜太快。探頭兩次間的掃描距離不宜過大。對探頭施加的壓力不宜大，但要均勻，只要輕輕接觸零件表面即可。探頭在掃描過程中，盡可能保持探頭磁芯軸線與被檢零件表面相垂直。裂紋信號的識別1干擾信號的種類被檢零件材料不均勻所產(chǎn)生的干擾信號探頭與被檢零件相對位置的變化所引起的干擾信號受檢區(qū)域的形狀發(fā)生變化所引起的干擾信號對非磁性材料零件進(jìn)行渦流檢測中探頭接近磁性材料零件時引起的干擾信號2裂紋信號的識別當(dāng)探頭在受檢部位掃描移動時，如果儀器的電表指針發(fā)生較小的、緩慢的正偏轉(zhuǎn)，一般都屬于材料不均勻所引起的干擾信號，而不是裂紋等缺陷信號當(dāng)探頭在受檢區(qū)域掃描移動時，如儀器的電表指針在受檢區(qū)發(fā)生大面積報警現(xiàn)象，通常不是裂紋信號，多屬儀器“零位”旋鈕定的太高當(dāng)探頭垂直于裂紋的方向掃描移動時，如果儀器的電表指針發(fā)生突然的正偏轉(zhuǎn)，且探頭移動少許，電表指針又立即恢復(fù)原位，這種突變信號屬裂紋信號，表明探頭下面有裂紋存在。當(dāng)探頭平行于裂紋方向的掃描移動過程中，當(dāng)探頭移動到某一點時，儀器發(fā)生突然的正偏轉(zhuǎn)，其后探頭雖繼續(xù)移動但電表的示值不變，只有探頭移動到另一點后，電表指針才恢復(fù)原位。這種信號也屬于裂紋信號，表明在上述兩點之間有裂紋存在當(dāng)探頭從零件的中間部位移動到零件的邊緣時，儀器所發(fā)生的報警現(xiàn)象，是由于邊緣效應(yīng)所致