第四章 渦流探傷裝

一套渦流探傷裝置主要包括：檢測(cè)線圈、渦流探傷儀和一些輔助的設(shè)備。4.1

檢測(cè)線圈4.1.1檢測(cè)線圈功能和組成①

激勵(lì)功能②

測(cè)量功能4.1.2檢測(cè)線圈的種類和特點(diǎn)隨著檢測(cè)線圈形狀、大小及繞制方法不同，線圈對(duì)試件中的缺陷以及試件材質(zhì)變化等的檢出能力是不同的。⑴檢測(cè)線圈的基本形式（按適用方式分類）①穿過式線圈可一次檢測(cè)試件的整個(gè)圓周并連續(xù)進(jìn)行，檢測(cè)速度快，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化探傷，特別適用于大批量冶金產(chǎn)品的檢查。②

內(nèi)插式線圈③

探頭式線圈⑵

按使用方法分類①絕對(duì)式線圈測(cè)量繞組只是采用一個(gè)繞組進(jìn)行工作的檢測(cè)線圈稱為絕對(duì)式線圈。絕對(duì)式線圈直接測(cè)量線圈阻抗的變化。絕對(duì)式線圈用于渦流探傷時(shí)的檢測(cè)靈敏度較低，只能探測(cè)大的裂縫（如焊管焊縫的開裂②自比式線圈對(duì)突然變化的缺陷信號(hào)有明顯反應(yīng)自比式檢測(cè)線圈按測(cè)量繞組的連接方式有差動(dòng)式和橋式之分在某些場(chǎng)合，多差動(dòng)檢測(cè)線圈的探傷能力優(yōu)于單差動(dòng)線圈。穿過式線圈、內(nèi)插式線圈和探頭式線圈都可以接成自比形式。③他比式（或稱標(biāo)準(zhǔn)比較式）線圈測(cè)量繞組是采用兩個(gè)相同的繞組進(jìn)行工作、一個(gè)放在被測(cè)試件上、另一個(gè)放在標(biāo)準(zhǔn)試樣上的檢測(cè)線圈稱為他比式線圈。他比式線圈的檢出信號(hào)是兩個(gè)試樣存在的差異，當(dāng)被測(cè)試件性能與標(biāo)準(zhǔn)試樣不同時(shí)或被測(cè)試件

有缺陷時(shí)，兩個(gè)線圈給出一個(gè)差值電壓信號(hào)。穿過式線圈、內(nèi)插式線圈和探頭式線圈仍可接成他比形式。⑶按檢出方式分類①自感式線圈激勵(lì)繞組和測(cè)量繞組共用同一個(gè)繞組。自感方式是直接饋電給檢測(cè)線圈，同時(shí)用它獲取感應(yīng)信號(hào)。采用自感檢測(cè)線圈時(shí)，如果激勵(lì)為一恒流源，應(yīng)監(jiān)視線圈的電壓變化；如果激勵(lì)是一恒壓源，就要監(jiān)視線圈的電流變化。由于自感式線圈只有一個(gè)繞組，所以容易繞制。②互感式線圈激勵(lì)繞組和測(cè)量繞組是兩個(gè)分立的繞組。互感方式是給激勵(lì)繞組送入交流電，而從測(cè)量繞組獲得感應(yīng)信號(hào)。4.1.3檢測(cè)線圈中信號(hào)的形成和檢出⑴試件對(duì)檢測(cè)線圈信號(hào)形成的影響①

檢測(cè)線圈中的激勵(lì)繞組在被檢工件中感應(yīng)出渦流。②

檢測(cè)線圈中的測(cè)量繞組受到激勵(lì)繞組的作用，在其中產(chǎn)生一個(gè)正比于激勵(lì)磁場(chǎng)大小的感應(yīng)電壓。另一方面測(cè)量繞組又受到試件中渦流磁場(chǎng)的作用，將會(huì)在其中感應(yīng)出一個(gè)帶有試件質(zhì)量信息的感應(yīng)電壓。在測(cè)量繞組中，總電壓是激勵(lì)繞組感應(yīng)電壓和工件渦流感應(yīng)電壓的矢量和。③

當(dāng)試件中出現(xiàn)缺陷時(shí)，將引起試件中渦流的幅度、相位等發(fā)生變化，這就可以從測(cè)量繞組的感應(yīng)信號(hào)中取得傷的信息。我們把引起檢測(cè)線圈輸出信號(hào)隨試件性能變化的過程稱之為檢測(cè)線圈信號(hào)被試件調(diào)制。當(dāng)檢測(cè)線圈對(duì)試件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，會(huì)引起多種調(diào)制，包括幅度調(diào)制、相位調(diào)制、頻率調(diào)制等。⑵檢測(cè)線圈信號(hào)的檢出方式在渦流檢測(cè)線圈的輸出信號(hào)中，反映被測(cè)因素的是線圈感應(yīng)電壓的變化量（即線圈阻抗的變化量）。在渦流探傷中，抵消V1的辦法是采用自比式檢測(cè)線圈。檢測(cè)線圈的自比連接方式有兩種，一種是取檢測(cè)線圈感應(yīng)電壓隨試件變化的差動(dòng)式，另一種是取檢測(cè)線圈阻抗隨試件變化的電橋式。4.1.4檢測(cè)線圈的性能分析⑴

靈敏度①

檢測(cè)線圈磁場(chǎng)分布的影響②

檢測(cè)線圈電感和感抗的影響我們知道，檢測(cè)線圈產(chǎn)生的磁通量決定試件中的感應(yīng)渦流，而磁通量的大小又和線圈的電感成正比，即φ＝LI

。檢測(cè)線圈的電感和感抗是描述渦流檢測(cè)敏感程度的重要物理量。從式中我們可以看到線圈的電感與直徑和匝數(shù)之積的平方成正比。在用探頭式線圈需要較大的提離間隙時(shí)，為保證檢測(cè)靈敏度，往往采用大直徑多匝數(shù)的線圈來補(bǔ)償磁場(chǎng)的衰減。當(dāng)一個(gè)非鐵磁性金屬試件放在線圈磁場(chǎng)中時(shí)，試件中的感應(yīng)渦流產(chǎn)生一個(gè)反作用磁場(chǎng)，阻礙原磁場(chǎng)的變化。磁通密度的減小導(dǎo)致了線圈電感和感抗的降低，其下降的幅度取決于試件電導(dǎo)率、檢測(cè)頻率以及線圈接近試件的程度。當(dāng)鐵磁性金屬試件置于線圈磁場(chǎng)中時(shí)，其感抗的變化方式與非鐵磁性金屬完全不同。因?yàn)殍F磁性金屬的磁阻遠(yuǎn)小于空氣的磁阻，所以鐵磁性材料磁化后能把絕大部分磁力線約束在自身內(nèi)，而使空氣中的磁力線路徑縮短。由以上分析可知，在用渦流方法檢測(cè)鐵磁性材料時(shí)線圈的電感和感抗增加，檢測(cè)靈敏度較高；而在檢測(cè)非鐵磁性材料時(shí)線圈的電感和感抗降

低，檢測(cè)靈敏度較低。⑵

信噪比就檢測(cè)線圈自身而言，主要取決于檢測(cè)線圈有效探測(cè)面積的大小。⑶

分辨率檢測(cè)線圈的分辨率是指其能夠分開檢測(cè)的兩個(gè)最近缺陷的距離。就檢測(cè)線圈自身而言，其分辨率主要與檢測(cè)線圈的尺寸、特別是接收繞組的尺寸有關(guān)，接收繞組的尺寸越小，越容易區(qū)分相鄰缺陷，分辨率越高。⑷

抗干擾能力⑸

零電勢(shì)4.1.5檢測(cè)線圈的制作⑴

穿過式檢測(cè)線圈的制作①

加工線圈骨架②

繞制漆包線③

調(diào)整零電勢(shì)④

校核靈敏度⑤ 封裝⑵

探頭式檢測(cè)線圈的制作①

加工磁芯②

繞制漆包線③

調(diào)整零電勢(shì)④

校核靈敏度⑤ 封裝4.2

渦流探傷儀渦流探傷儀的工作原理是：信號(hào)發(fā)生電路產(chǎn)生交變電流供給檢測(cè)線圈；線圈的交變磁場(chǎng)在工件中感生渦流，渦流受到試件材質(zhì)或缺陷的影響反過來使線圈阻抗發(fā)生變化；放大電路首先對(duì)檢測(cè)線圈獲得的微弱檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大；然后通過信號(hào)處理電路消除阻抗變化中的干擾因素而鑒別出缺陷效應(yīng)；最后顯示出探傷結(jié)果。一臺(tái)渦流探傷儀應(yīng)該具有三個(gè)基本功能：①產(chǎn)生交變信號(hào)；②識(shí)別缺陷因素；③指示探傷結(jié)果。4.2.1渦流探傷儀的信號(hào)處理方法渦流探傷儀的信號(hào)處理方法包括相位分析法、調(diào)制分析法和幅度分析法等。相位分析法是在交流載波狀態(tài)下，利用缺陷信號(hào)和干擾信號(hào)相位的不同來抑制干擾和檢出缺陷的方法。而調(diào)制分析法和幅度分析法是在去掉了交流載波后的準(zhǔn)直流信號(hào)的處理方法。調(diào)制分析法是利用缺陷信號(hào)與干擾信號(hào)調(diào)制頻率的不同來抑制干擾和檢出缺陷的方法；幅度分析法是利用缺陷信號(hào)與干擾信號(hào)幅度上的差異來抑制干擾和檢出缺陷的方法。⑴

相位分析法⑵

調(diào)制分析法⑶幅度分析法4.2.2渦流探傷儀的基本電路不同種類的渦流探傷儀器，其電路的組成是不相同的。但是不論何種渦流探傷儀，都是由一些具有特定功能的基本單元電路組合而成。在圖3.15表示的渦流探傷儀的構(gòu)成中，信號(hào)發(fā)生電路由振蕩器和功率放大器組成；信號(hào)處理電路由相敏檢波器、移相器、濾波器和鑒幅器等組成；指示部分一般包括顯示器和報(bào)警器。下面我們就組成渦流探傷儀的這些基本單元作一些介紹和說明。⑴

振蕩器常規(guī)渦流探傷的檢測(cè)頻率一般在

1kHz

到1MHz范圍。對(duì)于固定頻率渦流儀和頻率分檔可調(diào)的渦流儀，一般采用石英晶體振蕩器（簡稱晶振）作為信

號(hào)源（2）功率放大器⑶

放大器由檢測(cè)線圈測(cè)量到的調(diào)制電壓信號(hào)，幅度很小（在毫伏級(jí)范圍）

，需經(jīng)過放大器的放大，方能供信號(hào)處理和顯示使用。在一個(gè)渦流探傷儀中，一般設(shè)有多級(jí)放大電路，既有用來放大直接來自檢測(cè)線圈（即檢波處理

前）的高頻載波信號(hào)，也有用于放大檢波處理

后的低頻解調(diào)信號(hào)。集成運(yùn)算放大器⑷

相敏檢波器相敏檢波器又稱同步檢波器或鑒相器，它是渦流探傷儀中最重要的信號(hào)處理電路之一。相敏檢波器的種類較多，渦流探傷儀中采用的相敏檢波器通常為轉(zhuǎn)換開關(guān)型相敏檢波電路。場(chǎng)效應(yīng)管具有的一個(gè)重要性質(zhì)是它的開關(guān)特性：當(dāng)控制端加正向電壓時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀

態(tài)，此時(shí)它等效為一個(gè)接通的開關(guān)；當(dāng)控制端

不加電壓或加反向電壓時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管處于截止

狀態(tài)，此時(shí)相當(dāng)于開關(guān)斷開。⑸

移相器在前面介紹相敏檢波器時(shí)我們看到，控制信號(hào)的相位必須是可調(diào)節(jié)的，才能抑制各種干擾噪

聲。移相器就是用來改變控制信號(hào)相位的裝置。在渦流探傷儀中，移相器的工作對(duì)象是方形脈沖，這種脈沖來自于儀器的振蕩器。脈沖的頻率與激勵(lì)正弦波的頻率相等，只有這樣，才能完成前面所述的相敏檢波功能。當(dāng)振蕩器的振蕩頻率變化時(shí)，控制脈沖的頻率也隨之改變。在老式渦流探傷儀中，一般采用感應(yīng)式移相器，其工作原理類似于一個(gè)變壓器；也有使用電子

式移相器的，利用三極管和電阻組成移相電路。目前的渦流探傷儀大多已計(jì)算機(jī)化，它們的移

相功能由計(jì)算機(jī)完成，或者采用信號(hào)旋轉(zhuǎn)的計(jì)

算機(jī)處理方法，來替代移相功能，達(dá)到抑制不

同相位噪聲的目的⑹

濾波器在渦流探傷中，典型的干擾噪聲有四種：①

外界電磁干擾帶來的環(huán)境噪聲；②

渦流儀內(nèi)部產(chǎn)生的系統(tǒng)噪聲；⑧

工件傳輸或檢測(cè)線圈運(yùn)動(dòng)引起的振動(dòng)噪聲；④

試件電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率變化或試件尺寸變化引起的噪聲。濾波器是一種能使一定頻率范圍的信號(hào)順利通過而阻止該頻率以外信號(hào)通過或使其大大衰減的電子線路。濾波器按其頻率特性的不同可分成三類：低通濾波器、高通濾波器和帶通濾波器。最基本的濾波器是

RC

濾波電路。⑺

幅度閘門和報(bào)警器電路中的主要元件是集成電壓比較器。⑻

顯示器4.2.3渦流探傷儀的信號(hào)顯示方式渦流探傷儀的信號(hào)顯示方式有三種：矢量顯示法、橢圓顯示法和時(shí)基顯示法。目前的渦流探傷儀要么具有矢量顯示功能，要么具有時(shí)基顯示功能，或者同時(shí)具有矢量顯示和時(shí)基顯示兩種顯示功能。⑴

矢量顯示法矢量顯示的全稱是矢量光點(diǎn)顯示。圖4.34為實(shí)現(xiàn)矢量光點(diǎn)顯示的儀器電路框圖。在以矢量方式顯示的儀器中，經(jīng)放大后的檢測(cè)信號(hào)被一分為二送入兩個(gè)控制信號(hào)相差90o的相敏檢波器進(jìn)行檢波。如果檢波器輸入的檢測(cè)信號(hào)為

vi＝Vsin（ωt

+θ）

，根據(jù)式（4.5）

，兩個(gè)檢波器輸

出的直流電壓分別為：屏幕展示的是一個(gè)阻抗平面，光點(diǎn)的位置

表示出阻抗的幅度和

相位，它與檢測(cè)線圈

阻抗的變化完全一致。⑵

時(shí)基顯示法時(shí)基顯示法是在示波管水平偏轉(zhuǎn)板上加鋸齒波電壓，而將經(jīng)過檢波和濾波處理的檢測(cè)信號(hào)加

在垂直偏轉(zhuǎn)板上。當(dāng)沒有檢測(cè)到傷信號(hào)或輸入

的噪聲經(jīng)檢波和濾波處理被抑制掉時(shí)，加在垂

直偏轉(zhuǎn)板上的電壓為零，此時(shí)在水平偏轉(zhuǎn)板上

的鋸齒波的作用下，屏幕上為一水平掃描軌跡；而當(dāng)檢測(cè)到缺陷時(shí)，加在垂直偏轉(zhuǎn)板上的電壓

不再為零，屏幕上就出現(xiàn)一個(gè)脈沖波形。4.3

輔助探傷裝置4.3.1磁飽和裝置鐵磁性金屬在經(jīng)過冷加工處理后，會(huì)引起金屬體內(nèi)部磁導(dǎo)率分布的不均勻。在渦流探傷中，金屬磁導(dǎo)率的變化會(huì)產(chǎn)生噪聲信號(hào)；也有一些非鐵磁性不銹鋼，在

進(jìn)行強(qiáng)制性加工之后，奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而帶有磁性，探傷時(shí)同樣也會(huì)引起噪聲。一般來講，磁噪聲對(duì)檢測(cè)線圈阻抗的影響往往遠(yuǎn)大于缺陷的影響，給

缺陷的檢出帶來困難。另外，鐵磁性金屬或非鐵磁性金屬帶有磁性后，它的趨膚效應(yīng)很強(qiáng)而滲透深度很淺，可探測(cè)深度大約只是非鐵磁性金屬的l/100到1/1000。由此可見，鐵磁性金屬大而變化的磁導(dǎo)率對(duì)渦流探傷有害無益。4.3.2信號(hào)耦合裝置在使用旋轉(zhuǎn)點(diǎn)探頭對(duì)金屬管、棒材進(jìn)行渦流探傷時(shí)，由于探頭的旋轉(zhuǎn)，探頭與儀器之間無法使用導(dǎo)線進(jìn)行信號(hào)的傳輸。這里所指的信號(hào)傳輸包括：將探傷儀中功率放大器輸出的激勵(lì)電流送給檢測(cè)線圈的激勵(lì)繞組，以及將測(cè)量繞阻檢測(cè)到的信號(hào)傳送給探傷儀的信號(hào)放大單元。要完成這些信號(hào)的傳輸，就需要在探頭和儀器之間配備信號(hào)耦合裝置。①電刷耦合②電感耦合③導(dǎo)電液耦合4.3.3機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)械傳動(dòng)裝置是完成自動(dòng)或半自動(dòng)探傷所需要的設(shè)備。通常在渦流探傷中使用的機(jī)械傳動(dòng)裝置主要完成四種功能：自動(dòng)上料、自動(dòng)傳送、自動(dòng)下料和自動(dòng)分選。⑴機(jī)械傳動(dòng)裝置的種類①工件直線傳送②工件螺旋前進(jìn)③工件原地旋轉(zhuǎn)⑵

機(jī)械傳動(dòng)裝置的組成①上料臺(tái)架（包括上料機(jī)構(gòu)）；②傳送輥道；③檢測(cè)主機(jī)；④下料槽（包括下料分選機(jī)構(gòu)）；⑤電控柜和操作臺(tái)。第五章

渦流探傷基本方法5.1

渦流探傷方法分類如果我們將適用于冶金行業(yè)特定檢測(cè)對(duì)象、要求和條件的渦流探傷方法加以歸納，可以從兩個(gè)大的方面將它們進(jìn)行分類——按檢測(cè)線圈的類型分類和按檢測(cè)線圈與被檢工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式分類。5.1.1按檢測(cè)線圈的類型分類①穿過式線圈適用于管、棒、線材等軸對(duì)稱形狀工件的探傷。被檢工件同心地穿過線圈進(jìn)行探傷。每一時(shí)刻

線圈探測(cè)工件外表面的一個(gè)圓周。當(dāng)工件的直

徑較小時(shí)，線圈覆蓋的檢測(cè)區(qū)域較小，檢測(cè)靈

敏度較高；反之，當(dāng)工件的直徑較大時(shí)，線圈

覆蓋的檢測(cè)區(qū)域較大，檢測(cè)靈敏度較低。國標(biāo)GB/T7735－2004②探頭式線圈既適用于管、棒、線材等圓形工件的探傷，也適用于板、坯、帶材等平面型工件的探傷。使用探頭式線圈的渦流探傷，不論探頭運(yùn)動(dòng)還是工件運(yùn)動(dòng)，都是通過探頭對(duì)工件表面的掃描進(jìn)行探傷。由于采用掃描檢查方式，所以與穿過式線圈相比，探頭式線圈的探傷效率較低。探頭式線圈覆蓋的檢測(cè)區(qū)域越小，檢測(cè)靈敏度越高?？傮w來說，探頭式線圈比穿過式線圈的作用范圍小，檢測(cè)精度更高。在使用探頭式線圈的探傷中，探頭的尺寸一旦確定，則檢測(cè)靈敏度不再與被檢工件的大小（如鋼管的直徑）有關(guān)，這一點(diǎn)與穿過式線圈不同。③馬鞍式線圈（也稱扇形探頭）專門用于直焊縫焊管焊縫的檢查。探頭如馬鞍一樣騎在焊管的焊縫上，焊管通過時(shí)完成對(duì)焊縫的檢查。與穿過式線圈相比，馬鞍式線圈的磁場(chǎng)為開放型，有相當(dāng)一部分磁力線泄漏在空氣中而損失掉，所以它的檢測(cè)靈敏度比穿過式線圈來得低一些。與探頭式線圈相類似，馬鞍式線圈的尺寸一旦確定，其檢測(cè)靈敏度與被檢焊管的直徑大小關(guān)系不大。檢測(cè)線圈的另外一種分類方法，是按照繞組的電路連接方式不同分為絕對(duì)式、自比式和他比式三種。①絕對(duì)式線圈絕對(duì)式線圈直接反映線圈受工件各種因素影響的阻抗變化，所以較多地用于材料性能（如應(yīng)力和硬度）的測(cè)量和鋼種分選等。絕對(duì)式線圈用于探傷時(shí)的靈敏度較低，所以在要求較高的場(chǎng)合很少使用。②自比式線圈冶金材料探傷中使用的檢測(cè)線圈一般都是自比式線圈。自比式線圈包括差動(dòng)式和橋式二種。差動(dòng)式線圈中的激勵(lì)繞組和測(cè)量繞組是兩個(gè)分立的線圈。其優(yōu)點(diǎn)是激勵(lì)和接收各司其職，互不影響。比如為了提高靈敏度，接收繞組的匝數(shù)可以繞得盡量多，以獲得較多來自被檢工件的信息，而激勵(lì)繞組的匝數(shù)可以適當(dāng)?shù)纳?，以保證較小的阻抗和較強(qiáng)的激勵(lì)電流。自比式線圈的缺點(diǎn)是可能漏檢長而平緩變化的缺陷。③他比式線圈如果為了探測(cè)不連續(xù)性缺陷，除非被檢測(cè)對(duì)象的材質(zhì)、熱處理狀態(tài)和尺寸等非常穩(wěn)定，否則不宜將他比式線圈用于探傷。5.1.2按檢測(cè)線圈與被檢工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式分類⑴探頭不動(dòng)、工件直線前進(jìn)⑵探頭旋轉(zhuǎn)、工件直線前進(jìn)⑶探頭不動(dòng)、工件螺旋前進(jìn)這是一種適用于較大直徑管棒材自動(dòng)化探傷的一種方式。這種方式容易實(shí)現(xiàn)探頭的跟蹤（使探頭與工件表面保持恒定距離），所以提離效應(yīng)比較小。⑷工件原地旋轉(zhuǎn)、探頭直線前進(jìn)⑸探頭橫向掃描、工件直線前進(jìn)5.2

探傷前的技術(shù)準(zhǔn)備主要是指如何根據(jù)被檢對(duì)象的具體條件和適用標(biāo)準(zhǔn)選擇合理的探傷方法、適宜的檢測(cè)線圈、可靠的探傷儀器、穩(wěn)定的工件傳動(dòng)方式、滿足各種功能需要的控制臺(tái)以及符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的對(duì)比試樣。5.2.1探傷方法的選擇探傷方法的確定首先要考慮被探工件的材質(zhì)、形狀和數(shù)量。根據(jù)被檢工件的這三種自然條件，再考慮工件的用途、探傷靈敏度、探傷速度和

探傷可靠程度。5.2.2

檢測(cè)線圈的選擇一般來說，檢測(cè)線圈的確定應(yīng)包括兩個(gè)過程：第一，選擇何種形式的檢測(cè)線圈；第二，選擇什么樣的線圈參數(shù)。⑴線圈類型的選擇①試件的形狀和大小試件的形狀、大小是選擇線圈種類的重要依據(jù)之一。②線圈提取信號(hào)的方式差動(dòng)式線圈是取線圈上感應(yīng)電壓的變化，橋式線圈是取線圈上阻抗的變化。選擇時(shí)應(yīng)注意使線圈提取信息的形式與儀器的電特性相一致，并且線圈阻抗也應(yīng)與儀器相匹配。③被檢缺陷的類型⑵線圈參數(shù)的選擇①穿過式線圈參數(shù)的選擇其中：D是測(cè)量繞組的有效直徑，do是被檢工件的外徑。還有更簡單的做法，即直接用檢測(cè)線圈的內(nèi)徑代替測(cè)量繞組的有效直徑。與真實(shí)的填充系數(shù)相比較，雖然這樣做會(huì)帶來一些誤差，但卻非常簡單、實(shí)用。②點(diǎn)探頭參數(shù)的選擇要確定探頭的尺寸，即探頭檢測(cè)覆蓋區(qū)的大小。點(diǎn)探頭對(duì)檢測(cè)效果影響最大的尺寸是與探頭運(yùn)

動(dòng)方向相垂直的探頭寬度，它也可稱作軸向覆

蓋區(qū)寬度。在確定點(diǎn)探頭的寬度時(shí)，應(yīng)考慮如

下二方面因素。首先，應(yīng)考慮所需檢出缺陷的長度。其次，應(yīng)考慮所要達(dá)到的探傷速度。式中：n是點(diǎn)探頭旋轉(zhuǎn)速度，m是同一旋轉(zhuǎn)盤上裝備的探頭數(shù)目。由式可知，探頭的寬度越大，檢測(cè)速度越快。除此之外，要想提高檢測(cè)速度就只有提高探頭的轉(zhuǎn)速和增加探頭數(shù)量了。5.2.3

渦流探傷儀的選擇儀器的選擇包括兩個(gè)方面：其一是儀器的性能，其二是儀器的功能。反映儀器性能優(yōu)劣的是它的靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性；儀器的功能包括：檢測(cè)參數(shù)及參數(shù)的調(diào)整、信號(hào)的顯示方式和報(bào)警方式、信號(hào)的輸出接口等等。不言而喻，靈敏度、穩(wěn)定性、可靠性是每個(gè)儀器使用人員都要考慮的因素。5.2.4

工件傳動(dòng)方式的選擇在管棒材的自動(dòng)化渦流探傷中，工件與探頭之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式包括：工件直線運(yùn)動(dòng)/探頭固定不動(dòng)、工件直線運(yùn)動(dòng)/探頭繞工件轉(zhuǎn)動(dòng)、以及工件螺旋前進(jìn)/探頭固定不動(dòng)。在這三種探傷方式中，機(jī)械傳動(dòng)裝置傳送工件的方式是兩種：工件直線前進(jìn)和工件螺旋前進(jìn)。工件在直線傳送的過程中，運(yùn)動(dòng)越平穩(wěn)、速度越均勻，檢測(cè)的信噪比就越高。但具體選擇何種形式的傳動(dòng)設(shè)備，還需根據(jù)被探工件的實(shí)際情況而定。比如，皮帶（或稱傳送帶）傳送工件最平穩(wěn)。鋼制V型滾輪傳輸是一種最常用的方法，它的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)工件的質(zhì)量要求較低，堅(jiān)固耐用。表面粗糙、重量較重的工件可以選擇鋼制滾輪的傳輸方式。帶動(dòng)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)的方法有皮帶式和鏈條式兩種。傳動(dòng)設(shè)備上，在探頭的入口端和出口端應(yīng)有壓輥裝置。壓輪起兩方面的作用，一是驅(qū)動(dòng)工件前進(jìn)，二是使工件對(duì)正探頭中心、使之平穩(wěn)地通過探頭。壓輥一般是采用上下夾緊的方式（俗稱二輥驅(qū)動(dòng)），但對(duì)于定心精度要求較高的場(chǎng)合，可以選用造價(jià)較高的三輥定心裝置（如圖5.3所示），甚至采用二輥驅(qū)動(dòng)加三輥定心方式。5.2.5

磁飽和裝置的選擇磁飽和裝置有若干種類型，在使用扇形線圈或放置式線圈的探傷中，因?yàn)樘綔y(cè)只局限于工件的某一區(qū)域，所以此時(shí)應(yīng)選擇實(shí)施局部磁化的磁軛式磁飽和裝置。在根據(jù)探傷需要選擇磁飽和裝置時(shí)，并不是以它的線圈匝數(shù)多少或者電流強(qiáng)度大小作為選擇依據(jù)，而是以它所能達(dá)到的最大“安匝值”作為參考依據(jù)。N與I的乘積就是安匝值。在對(duì)小工件（如小口徑管材）探傷中，需要的直流磁化場(chǎng)較弱，所以磁飽和裝置的安匝值可以小些。在對(duì)大工件（如大口徑管材或棒材）探傷時(shí)，需要的磁場(chǎng)較強(qiáng)，所以磁飽和裝置的安匝值要大些。穿過式磁飽和裝置中的導(dǎo)套與檢測(cè)線圈必須保持同心，否則會(huì)引起較大的周向靈敏度差，導(dǎo)致漏檢和誤檢。5.2.6

控制臺(tái)的選擇在要求自動(dòng)化程度較高或設(shè)備動(dòng)作較復(fù)雜的場(chǎng)合，可選用帶有可編程序邏輯控制器（PLC）的控制臺(tái)。5.2.7

對(duì)比試樣的準(zhǔn)備在選擇和制作試樣時(shí)，要仔細(xì)挑選材質(zhì)均勻、平直度好，且無自然缺陷的工件作為對(duì)比試樣，這樣才能在校準(zhǔn)試驗(yàn)中獲得較好的信噪比。5.2.8

被檢工件的準(zhǔn)備工件表面應(yīng)清理得比較干凈，對(duì)較多的油污或附著的金屬粉末和金屬氧化皮須清理掉。油污過多，長期堆積在探頭或設(shè)備上會(huì)損壞設(shè)備，附著的金屬粉末和氧化皮會(huì)產(chǎn)生噪聲信號(hào)。5.2.9

設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前的準(zhǔn)備工作其中最主要的是調(diào)整設(shè)備主機(jī)與工件的同心度。當(dāng)工件由小變大時(shí)，工件的中心由低變高，此

時(shí)應(yīng)將檢測(cè)主機(jī)的中心由低調(diào)高，使之與工件

保持同心。在變更探傷規(guī)格時(shí)，除了導(dǎo)套和探

頭，壓輪的高低也需重新調(diào)整。此外，上料臺(tái)

架的擋板位置也應(yīng)做相應(yīng)變動(dòng)以適應(yīng)新的規(guī)格。再者，如需要更改探傷速度，還應(yīng)調(diào)整標(biāo)記裝

置的延遲時(shí)間。5.2.10

儀器和設(shè)備的預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)在設(shè)備預(yù)運(yùn)轉(zhuǎn)階段還需要用對(duì)比試件進(jìn)行細(xì)調(diào)。如果設(shè)備的運(yùn)行速度是可調(diào)的，應(yīng)調(diào)節(jié)速度，盡可能使缺陷信號(hào)的調(diào)制頻率與儀器的濾波頻帶的中心頻率相一致。這樣，可以使缺陷信號(hào)的輸出達(dá)到最大值。5.3

探傷中各參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整5.3.1

檢測(cè)頻率的選擇⑴渦流滲透深度和檢測(cè)靈敏度⑵

檢出缺陷的阻抗特性①選擇缺陷產(chǎn)生最大阻抗變化時(shí)的頻率。如果需要兼顧表面裂紋和皮下裂紋的檢測(cè)，則檢測(cè)頻率應(yīng)選取在f／fg＝5～10附近。②選取缺陷與干擾所引起的阻抗變化之間有最大相位差時(shí)的頻率。5.3.2

激勵(lì)電流的選擇有些儀器的激勵(lì)電流設(shè)置為可調(diào)方式，可根據(jù)探傷靈敏度要求、工件大小、填充系數(shù)和提離間隙等適當(dāng)選擇激勵(lì)電流。一般來說，增加激勵(lì)電流可以增大靈敏度。5.3.3

靈敏度的確定在渦流探傷中，靈敏度以能夠檢出的最小缺陷尺寸表示。在不考慮信噪比的情況下，影響探傷靈敏度的直接因素是儀器的放大倍數(shù)。探傷時(shí)靈敏度的調(diào)整是用帶有標(biāo)準(zhǔn)人工傷的對(duì)比試樣作為參考基準(zhǔn)的。靈敏度的最后調(diào)定應(yīng)在其它檢測(cè)條件和參數(shù)設(shè)定、調(diào)節(jié)完成之后進(jìn)行。習(xí)慣上是根據(jù)檢測(cè)缺陷的大小，將與之相應(yīng)的當(dāng)量人工缺陷的信號(hào)指示調(diào)到顯示器滿刻度的

50％左右的位置上5.3.4

相位的設(shè)定這里的相位，是指儀器進(jìn)行相敏檢波的移相器的相位角。⑴選取缺陷信號(hào)在信噪比最大時(shí)的相位⑵選取能夠區(qū)分并檢出缺陷種類和位置時(shí)的相位⑶利用多扇區(qū)報(bào)警進(jìn)行相位區(qū)分5.3.5

濾波方式的選擇和濾波器檔位的設(shè)定①

穿過式線圈：②

旋轉(zhuǎn)點(diǎn)探頭：式中：n是點(diǎn)探頭的轉(zhuǎn)速（r/min）；D是被檢管棒材的外徑（mm）；dm是點(diǎn)探頭的直徑（mm）；l是管棒上軸向槽傷的寬度（mm）。有些渦流儀同時(shí)具有高、低、帶通三種濾波方式。一般來說，低通濾波適用于靜態(tài)和速度較慢的動(dòng)態(tài)探傷，如手工探傷；帶通濾波適用于速度恒定或速度波動(dòng)不大的動(dòng)態(tài)探傷，冶金行業(yè)中的在線和離線自動(dòng)化探傷大多使用帶通濾波方式；在濾波方式選定為帶通濾波之后，就要設(shè)定濾波檔位，即選擇合適的中心頻率和頻帶寬度。在不損失傷信號(hào)的前提下，盡可能多地抑制干擾信號(hào)，使信噪比達(dá)到最大。這種上下截止頻率分別可調(diào)的濾波器嚴(yán)格地說已不是單純的帶通濾波器。如果將它的下限截止頻率設(shè)為0，即成為高通濾波；如果將它的上限截止頻率設(shè)為無窮大，即成為低通濾波。所以說它兼具高、低、帶通三種濾波功能。5.3.6

報(bào)警電平的設(shè)定報(bào)警電平相當(dāng)于一把尺子，它的設(shè)定起著判別缺陷大小的作用，影響著被檢工件探傷合格率的高低。報(bào)警電平在設(shè)定好之后，一般不再變動(dòng)，以免擾亂缺陷判廢的基準(zhǔn)。5.3.7

探傷速度的確定比如激勵(lì)頻率、增益大小、濾波器檔位、標(biāo)記延時(shí)等參數(shù)均要與探傷速度相適應(yīng)。對(duì)某些濾波器檔位不可調(diào)整的渦流探傷儀，應(yīng)調(diào)節(jié)探傷速度，以適應(yīng)儀器頻帶的要求。從原理上講，渦流探傷對(duì)速度沒有嚴(yán)格限制，有時(shí)可以達(dá)到很高的速度，如高速線材的探傷可達(dá)100米/秒以上。但是速度增高時(shí)，工件傳輸中的振動(dòng)往往較大，處理不好會(huì)帶來較大噪聲，使信噪比降低，影響探傷的可靠性。這是我們需要加以注意的。此外，在進(jìn)行自動(dòng)探傷時(shí)，如果檢測(cè)速度達(dá)到每秒鐘數(shù)米以上時(shí)，還應(yīng)考慮到對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響。當(dāng)缺陷通過檢測(cè)線圈時(shí)，它的信號(hào)是以如圖4.3所示的調(diào)制波形式出現(xiàn)的。如果缺陷很短，而進(jìn)給速度又很快，則缺陷通過線圈的時(shí)間極短，使信號(hào)波形內(nèi)的高頻正弦波數(shù)量減少。當(dāng)正弦波的數(shù)量減少到數(shù)個(gè)以下時(shí)，信號(hào)調(diào)制波的包絡(luò)發(fā)生變形，檢測(cè)靈敏度可能會(huì)顯著降低。在這種情況下，必須提高檢測(cè)頻率方能避免靈敏度的損失。在以高速旋轉(zhuǎn)的點(diǎn)探頭掃描探傷中，往往采用較高的檢測(cè)頻率，其原因就在于此。5.3.8

磁飽和電流的設(shè)定一般來說，要使金屬材料完全達(dá)到磁飽和狀態(tài)，所需要的磁場(chǎng)強(qiáng)度是非常強(qiáng)的。而在渦流探傷

中，不一定需要材料達(dá)到深度飽和狀態(tài)，只要

所施加的磁場(chǎng)能夠使材料中的磁導(dǎo)率達(dá)到均勻

即可。深度飽和往往會(huì)使檢測(cè)靈敏度降低，這

是需要避免的。5.3.9

標(biāo)記延遲時(shí)間的設(shè)定若探傷速度有所改變，則延遲時(shí)間長短也應(yīng)重新設(shè)定。①因?yàn)檎{(diào)整各參數(shù)的目的是為了在探傷中獲得盡量高的信噪比，以確保探傷的可靠性，所以各參數(shù)的調(diào)整需相互協(xié)調(diào)。在參數(shù)設(shè)定時(shí)應(yīng)反復(fù)調(diào)整，才能達(dá)到最佳狀態(tài)。②探傷信噪比往往是相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷而言，所以在調(diào)整儀器和設(shè)備參數(shù)的同時(shí)，還需要經(jīng)

常核查一下標(biāo)準(zhǔn)人工缺陷是否準(zhǔn)確。③即使在各參數(shù)調(diào)整設(shè)定完畢之后，儀器設(shè)備已經(jīng)正常應(yīng)用于實(shí)際探傷，也應(yīng)經(jīng)常檢查儀器設(shè)備是否正常。比如每隔一定時(shí)間（2小時(shí)或

4小時(shí)），用對(duì)比試樣校驗(yàn)一次。如果發(fā)現(xiàn)異常，對(duì)已探過的工件，應(yīng)在異常排除之后重新進(jìn)行探傷。④每次探傷結(jié)束時(shí)，也應(yīng)利用對(duì)比試樣對(duì)儀器設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)待正常后對(duì)已探過的工件進(jìn)行重探。5.4

檢驗(yàn)結(jié)果及其處理5.4.1

檢驗(yàn)結(jié)果的再檢驗(yàn)⑴

懷疑信號(hào)是否由缺陷產(chǎn)生一般應(yīng)采用與檢驗(yàn)時(shí)相同的測(cè)試條件進(jìn)行。①