第3章渦流探傷

第3章渦流檢測技術利用電磁感應原理，通過測定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地評定導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。給線圈通以變化的E交v流a電lu,a根t據(jù)i電on

only.1th

磁A感sp應o原s理e.，S穿li過d金e屬s

塊f中or若干.N個ET

3.5

Client

Profi同心圓截面的磁通量將發(fā)生變化，因而Co會p在y金ri屬g塊ht內(nèi)感20應00出4交-2流0電11。

Aspose

Pty

Ltd.由于這種電流的回路在金屬塊內(nèi)呈旋渦狀，故稱為渦流。渦流是根據(jù)電磁感應原理產(chǎn)生的，所以渦流是交變的。同樣，交變的渦流會在周圍空間形成交變磁場。3.1渦流檢測簡介2線圈的阻抗發(fā)生變化。因此，在工件形狀尺寸及探測距離等固定的條件下，通過測定探測線圈阻抗的變化，可以判斷被測工件有無缺陷存在。3.1.1渦流檢測的基本原理當載有交變電流的檢測線圈靠近導電工件時，由于線圈E磁va場lu的a作ti用on，工on件ly中.將會感生th

As出po渦s流e.（S其li大de小s等f參or數(shù)與.N工ET件中3.的5

缺C陷li等en有t

ProfiC關op）y，ri而g渦ht流2產(chǎn)0生04的-2反0作11用A磁s場po又se將使Pt檢y

測Ltd.3.1.2渦流檢測的特點3用途及影響感生渦流的主要因素1.探傷：缺陷形E狀va、l尺ua寸ti和o位n

置only.th

2A.s材p質os分e.選S：li電de導es率for

.NET

3.5

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ProfiC測o厚py：ri檢g測ht距2離0和04薄-2板20厚11度Aspose

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Ltd.尺寸檢測：工件的尺寸和形狀物理量測量（徑向振幅、軸向位移及運動軌跡的測量）：工件與檢測線圈間的距離特點4對導電材料表面和近表面缺陷的檢測靈敏度較高；檢測線圈不必與被檢材料或工件緊密接觸，不需耦合劑，檢測過程不影響被檢材料的性能；應用范圍廣，對E影va響lu感a生ti渦on流特on性ly的.各種物理和工th藝因As素po均s能e.實Sl施i監(jiān)de測s；for

.NET

3.5

Client

Profi在C一op定y條ri件gh下t，2能00反4映-2有0關11裂A紋s深po度se的信Pt息y

；Ltd.

5.可在高溫、薄壁管、細線、零件內(nèi)孔表面等其它檢測方法不適應的場合實施監(jiān)測；6.檢測形狀復雜零件，效率低；難于區(qū)分缺陷的種類和大小。3.1.3發(fā)展過程51879年，英國人休斯對合金進行了判斷實驗；

發(fā)展緩慢，直到20世紀50年代，德國的福斯特等人提出了利用阻抗分析方法來鑒別渦流實驗中各個影像因素的新見解，渦流檢測技術得到了實質性的突破E；valuation

only.th

渦As流p儀os器e.的S發(fā)li展de：es模f擬or類r

機.N器ET－T

數(shù)3.字5式C儀li器en－nt智ProfiC能o儀py器right

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Ltd.當前渦流檢測技術主要研究熱點：多頻渦流檢測技術；遠場渦流檢測技術；深層渦流技術；磁光/渦流成像技術。3.2渦流檢測基礎知識63.2.1電磁感應現(xiàn)象1.電磁感應磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感生電流。2.自感應交變電流產(chǎn)生交變磁通量，產(chǎn)生自感電動勢。

3.互感應兩個相互靠近的線圈，其中的一個電流發(fā)生變化，都會引起另一個線圈內(nèi)磁通量的變化，從而在另一個線圈中產(chǎn)生感生電動勢的現(xiàn)象。Evaluation

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Ltd.3.2.2渦流檢測渦流檢測的組成Evaluation

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Asp檢po測se線.圈Sl、id檢e測s

電fo流r的.儀NET

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Profi器Co和p被yr檢ig的gh金t

屬20工00件4-。2011

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Ltd.裂紋走向與渦流平行，難于檢測，須從多個方向進行檢測。7趨膚效應和滲透深度趨膚效應的存在，使交變電流激勵磁場的強度及1.趨膚效應感應出的渦流集中在靠近激勵線圈的材料表面附近的現(xiàn)象。渦流密度隨著距離表面的距離增加而減小。2.滲透深度Evaluation

only.8th

感As生po渦s流e.的S密li度de，s從f被or檢材.N料ET的表3.面5

到C其li內(nèi)en部t按P指rofi數(shù)C分op布y規(guī)ri律g遞ht減2。0將04渦-2流0密11度A衰s減po為se其表Pt面y

密L度td的.1/e時對應的深度定義為滲透深度：渦流檢測線圈的阻抗的等效阻抗，Zs為有試件時反射到激勵線圈上的附加阻抗，則線圈的阻抗Z可表示為：0X0：激勵線圈的電抗；Rs：反射電阻；Xs：反射電抗。9渦流的大小影響激勵線圈的電流大小。若施加的交變電壓不變，這種影響可等效于激勵線E圈va的l阻ua抗tion

only.th

發(fā)As生p了os變e.化.S。lides

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3.5

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ProfiC設opZy0為ri沒gh有t試2件00時4線-2圈011R

A：As激p勵o線s圈e的電Pt阻y；

Ltd.1.空間中某點的磁場不再是由一次電流產(chǎn)生的磁場，而是一次電流磁場和渦流磁場迭加而形成的合

成磁場。10渦流的大小影響著激勵線圈中的電流。渦流的大小和分布決定于激勵線圈的形狀和尺寸、交流電頻率、Ev金al屬u塊at的io導on電o率nl、ly磁.導率、金屬th

Asp塊po與se線.圈Sl的id距e離s

、fo金r屬.塊NE表T層3的.5缺陷Cl等ie。nt

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Ltd.因此，檢測線圈中的電流（或阻抗）變化，就可以取得關于試件材質的情況、有無缺陷及其形狀尺寸的變化等信息。渦流檢測相似定律11圈，當撤去外加能量時，線圈與工件的組合系統(tǒng)依靠本身貯存的電磁能量而發(fā)生電振蕩的頻率。當外加交變能量的頻率與固有頻率相同時，系統(tǒng)自身消耗能量最少。1渦流檢測界限頻率在有效磁導率的數(shù)學表達式中，貝塞爾函數(shù)的變量（-j

Kr）1/2的模為1時的頻率，稱為界限頻率，也稱特征頻率或固有頻率，用符號fg表示。Evaluation

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Profi界限Co頻op率yrfig的gh物t

理2意00義4-是2：01對1

和A工sp件os緊e密P耦ty合的Lt工d.作線2渦流檢測相似定律對于兩個形狀相似尺寸不同的工件，如果二者的頻率比f/fg相同，則這兩個工件的有效磁導率就相同，磁導率是描述試件內(nèi)渦流和磁場分布的物理量。這種相似

的現(xiàn)象稱為渦流相似定律。f/fg＝2πfμσr2Evaluation

only.t式h中A：spofs—e.激S磁li頻de率es；f單or位r

，.NHEzT；T

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ProfiCofpgy—r界ig限h頻t

率20；0單4-位20，1H1z；Aspose

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Ltd.μ—磁導率；單位，H/m；亨利每米

σ—電導率；單位，S/m；西門子/米

r—試件半徑；單位，m。如，一根d=10cm、σ=35s/μm的鋁棒（fg=1.45Hz）在f=145Hz的試驗頻率下所顯示的有效磁導率、場強分布及渦流密度分布，與一根直徑d=0.01cm，

σ=10s/μm的鐵絲（fg=50660Hz），在f=5.07Mhz的試驗頻率下所E顯va示l的ua結ti果o完n

全on相l(xiāng)同y.。th

Asp根o據(jù)se相.S似Sl定id律e，s

可fo進r行.對NE比T試3驗.5，C以Cl此ie判n定t

缺Pr陷ofiC的o深py度ri和ig大ht小2。2004-2011

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Ltd.143.3渦流檢測儀器及設備3.3.1渦流檢測儀按檢測目的不同，渦流檢測儀可分為：導電儀、測厚儀和探傷儀等幾種。它們的電路型式不同，但E為v了al將ua試t件io中n的o待nl測y.因素通過檢測th

Asp線os圈e的.S阻l抗id變es化反fo映r

出.來NE，T

它3們.5需C要l完ie成nt一些ProfiCo相py同r任ig務h：t

2010）4產(chǎn)-2生0激11勵A信s號po；se2）P檢ty測L渦t流d.信息；3）鑒別影響因素；4）指示檢測結果。因此，組成大致相同，由振蕩器、探頭（檢測線圈及其裝配件）、信號輸出電路、放大器、信號處理器、顯示器、電源等幾部分組成。15Evaluation

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Ltd.振蕩器產(chǎn)生各種頻率的振蕩電流通過檢測線圈，線圈產(chǎn)生交變磁場并在工件中感生渦流。當試件存在缺陷或物性變化時，線圈電壓發(fā)生變化，通過信號檢出電路將線圈電壓變化量輸入放大器放大，經(jīng)信號處理器消除各種干擾信號，最后將有用的信號輸入顯示器顯示檢測結果。16振蕩器振蕩器的作用是給電橋電路提供電源，當作為電橋橋臂的檢測線圈移動到有缺陷的部位時，電橋輸出信號，信號經(jīng)放大后輸入檢波器進Ev行al相u位at分io析n，o再nl經(jīng)y濾.波和幅th

Asp度o分se析.S后Sl，id送e到s

顯fo示r和.記NE錄T裝3置.5。Client

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Ltd.11/8/202017檢出電路檢出電路可用E幅va度l探ua測t器io、n

相o敏nl探y(tǒng).測器來實現(xiàn)。th

A相sp敏os探e測.S器li可d用es于f辨o別r

由.N不E同T

源3.引5起C的li信e號nt改P變r。ofiC典op型yr的ri相gh敏t渦2流00檢4測-2系01統(tǒng)1常A采sp用o兩se個P相t敏y

探Lt測d.器。3.3.2渦流檢測探頭.渦流檢測儀的檢測線圈分類由按檢測線圈與被測工件的相互位置關系可分為如下三類：Evaluation

only.t1h）A穿sp過po式se線.圈Sl：id將e工s

件fo插r

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Profi入C并o通py過ri線ig圈ht內(nèi)2部20進04行-2011

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Ltd.檢測。內(nèi)通過式線圈：插入工件內(nèi)部進行檢測。放置式線圈（探頭）：檢測時將線圈置于工件表面。18檢測線圈的使用方式進行渦流檢測要先在被檢工件或材料上激勵出交變磁場，因而需要一個激勵線圈。與此同時，為了Ev計al量ua渦at流io磁n

場on的ly變.化，還要有th

A一sp個os測e.量S線li圈de。s

激fo勵r

線.N圈ET和3測.量5

線Cl圈ie可nt以P分rofi開Co裝py置ri，g也ht可2以00是4-一20個11線A圈sp兼po具se激P勵ty和L測td量.兩種功能。在不需要區(qū)別線圈功能的場合，可把激勵和測量線圈統(tǒng)稱為檢測線圈。19按電聯(lián)方式不同，檢測線圈有絕對式和差動式兩種。1.絕對式 只用一個檢測線圈進行渦流檢測的方式稱為絕對式。

2.差動式的方式稱為差動式。又分為標準比較式和自比較式。兩個檢Ev測a線lu圈at反i接on在o一n起ly進.行工作th

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Ltd.圈同時對同一工件或材料的相鄰部分進行檢測時，被測部位材料的影響通常較為微弱，而被檢部位若存在裂紋，則線圈的自比較工作方式特別適用于檢測管（棒）材的局部缺陷。標準比較式：兩個參數(shù)完全相同，反向聯(lián)接的線圈分別放置在標準試樣和被檢工件或材料上。根據(jù)兩個檢測線圈的輸出信號有無差異來判斷被檢工件或材料的性能。自比較式：是標準比較式的特例。比較的標準為同E一va被l檢ua工tion

only.th件A或s材p料os上e不.S同l部i分de。s用f兩o個r

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Profi參數(shù)C完o全py相r同ig，h差t動2聯(lián)0接04的-線2011

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Ltd.Evaluation

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Ltd.223.3.3對比試樣23主要用于檢測和鑒定渦流檢測儀的性能，例如靈敏度、分辨力、端部不可檢測長度

等。然缺陷尺寸并不相同。材料應與被檢工件Evaluation

only.th

Aspose人.工Sl加i工de缺s

陷f：or對.比N試ET樣3人.工5

缺Cl陷i與en自t

ProfiCo一py致ri。ight

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Ltd.不允許試件產(chǎn)生變形、材質變化、留有殘余應力，也不允許加熱、研磨。不允許有金屬粉末等雜質進入人工缺陷內(nèi)。3.4渦流檢測方法24屑等；確定檢測方法；根據(jù)相應的技術條件或標準來制備對比試樣；調(diào)整傳送裝置，使試件通過線圈時無偏心、無擺動。渦流檢測一般步驟檢測前的準備根據(jù)試件的性質、形狀、尺寸及欲檢出缺陷種類和大小選擇檢測方法及設備。對小直徑、大批量焊管或棒材的表面Ev探al傷u，at一io般n選o用nl配y有.穿過式自比較th

A線sp圈o的se自.S動Sl探id傷e設s

備fo。r

.NET

3.5

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Profi1.對Co被p檢yr工ig件h進t

行20預0處4-理20，01除1

去As表sp面os污e物P及ty吸L附Lt的d.鐵確定檢測頻率200

Hz-6MHz。由被檢工件厚度、所希望的透入深度、要達到的靈敏度等來選擇。頻率越低，透入深度越大，但降低頻Evaluation

only.25th

Aspo率s的e.同S時li，de檢s測f靈or敏度.N也ET隨之3.降5

低C。lient

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Ltd.調(diào)整儀器26選定儀器的平衡形式：自動、手動，或不需要選定靈敏度相位調(diào)節(jié)Evaluation

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?A選sp擇os濾e波.S器li形d式es及f頻o率r

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Profi調(diào)Co節(jié)py報r警ig電ht瓶2004-2011

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Ltd.調(diào)節(jié)好記錄器的靈敏度調(diào)節(jié)標記裝置的延遲時間決定自動分選檔級.檢測27在選定規(guī)范下進行檢測，應盡量保持固定的傳送速度，同時保持線圈與試件的距離不變。經(jīng)1h-2h生產(chǎn)檢E驗va，lu并a對ti標on準傷on進ly行.一次復探，合th

A格sp后o可se繼.S續(xù)Sl進id行e檢s

驗fo。r

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Profi對Co標p準yr傷ig進h行t

反20復0探4-測20，1看1

能As否p滿os足e檢P測ty要L求td.記錄28試件情況探測條件根據(jù)驗收結Ev構a評lu定at探i測on標o準nly.th

As4p.o檢se測.人Sl員id有de關s

事fo宜or

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Ltd.3.5渦流檢測的應用3.5.1探傷1

金屬管材探E傷valuation

only.th成A批s管po材se一.般Sl采id用de渦s

流fo自or

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Profi動C探op傷yr裝ri置gh，t可2以00自4動-2011

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Ltd.報警、自動記錄、自動分選和自動停車。速度快，效率高，對管件縱向裂紋檢出靈敏度高。29Evaluation

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Ltd.302在役管道維修檢查腐蝕開裂或腐蝕減薄。內(nèi)通式檢測線Ev圈aluation

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Ltd.313.5.2

材質檢驗因材料的電導率是影響檢測線圈阻抗的重要因素，故而在渦流檢測中，可以據(jù)此來評價材料的材質及Ev其aluation

only.th它A性s能po。se.Slides

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Profi金C屬o雜py質ri含g量ht的2鑒0別04：-2011

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Ltd.純度與電導率密切相關。材料硬度材料分選測厚32測厚在渦流測厚時，提離效應是需要檢測的變量。提離效應如果我們將點式E探va頭l放ua在ti試o件n

表on面l，y.就會得到一個較th

大As的po信s號e.指S示li，de而s當f探or頭慢.N慢ET離開3.試5

件C時li，en隨t著P距rofi離C的op增y加ri，g指ht示2值0將04會-2逐0漸11減A小s，po這se一現(xiàn)Pt象y

就L稱td為.提離效應。1渦流試驗的原理是（Ｂ）:A．磁致伸縮；B．電磁感應；C．壓電能量轉換；D．磁通勢2渦流檢測技術可以用來測量（Ｄ）:A．涂層厚度；B．鍍層厚度；C．薄板厚度；D．以上都是3