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涡流捡测知识

信息来源:plantb2b.com  时间:2008-09-22  浏览次数:84

  一、涡流检测原理
  涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法,它适用于导电材料,如果我们把一块导体置于交变磁场之中,在导体中就有感应电流存在,即产生涡流,由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等)的变化会导致感应电流的变化,利用这种现象而判知导体性质、状态的检测方法,叫做涡流检测方法。
  由涡流产生的交流磁场也产生磁力线,其磁力线也是随时间而变化,它穿过激磁线圈时又在线圈内感生出交流电。因为这个电流方向与涡流方向相反,结果就与激磁线圈中原来的电流方向相同了。这就是说线圈中的电流由于涡流的反作用而增加了。假如涡流变化,这个增加的部分(反作用电流)也变化。测定这个电流变化,从而可得到试件的信息。涡流的分布及其电流大小,是由线圈的形状和尺寸,交流频率(试验频率),导体的电导率、磁导率、形状和尺寸,导体与线圈间的距离,以及导体表面缺陷等因素所决定的。因此,根据检测到的试件中的涡流,就可以取得关于试件材质,缺陷和形状尺寸等信息。
  二、涡流检测方法
  涡流检测是把导体接近通有交流电的线圈,由线圈建立交变磁场,该交变磁场通过导体,并与之发生电磁感应作用,在导体内建立涡流。导体中的涡流也会产生自己的磁场,涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱,进而导致线圈电压和阻抗的改变。当导体表面或近表面出现缺陷时,将影响到涡流的强度和分布,涡流的变化又引起了检测线圈电压和阻抗的变化,根据这一变化,就可以间接地知道导体内缺陷的存在。
  由于试件形状的不同,检测部位的不同,所以检验线圈的形状与接近试件的方式与不尽相同。为了适应各种检测需要,人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。
  1、检测线圈及其分类
  在涡流探伤中,是靠检测线圈来建立交变磁场;把能量传递给被检导体;同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体中的质量信息。所以说,检测线圈是一种换能器。
  检测线圈的形状、尺寸和技术参数对于最终检测是至关重要的。在涡流探伤中,往往是根据被检测的形状,尺寸、材质和质量要求(检测标准)等来选定检测线圈的种类。常用的检测线圈有三类。
  1)穿过式线圈
  穿过式线圈是将被检测试样放在线圈内进行检测的线圈,适用于管、棒、线材的探伤。由于线圈产生的磁场首先作用在试样外壁,因此检出外壁缺陷的效果较好,内壁缺陷的检测是利用的渗透来进行的。一般来说,内壁缺陷检测灵敏度比外壁低。厚壁管材的缺陷是不能使用外穿式线圈来检测来的。
  2)内插式线圈
  内插式线圈是放在管子内部进行检测的线圈,专用来检查厚壁或钻孔内壁的缺陷,也用来检查成套设备中管子的质量,如热交换器管的在役检验。
  3)探头式线圈
  探头式线圈是放置在试样表面上进行检测的线圈,它不仅适用于形状简单的板材、板坯、方坯、圆坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤,也适用于形状较复杂的机械零件的检查。与穿过式线圈相比,由于探头式线圈的体积小、场作用范围小,所以适于检出尺寸较小的表面缺陷。
  2、检测线圈的结构
  由于使用对象和目的的不同,检测线圈的结构往往不一样。有时检测1只线圈组成,即绝对检测方式;但更多的是由2只反相连接的线圈组成,即差动检测;有时为了达到某种检测目的,检测线圈还可以由多只线圈串联、并联或相关排列组成。这些线圈有时绕在一个骨架上,即所谓自比较方式,有时则绕在2个骨架上,其中一个线圈中放入样品,另一个用来进行实际检测,即所谓他比较(或标准比较方式)。
  检测线圈的电气连接也不尽相同,有的检测线圈使用一个绕组,既起激励作用又起检测作用,称为自感方式,有的由激励绕组与检测绕组分别绕制,称为互感方式,有的线圈本身就是电路和一个组成部分,称为参数型线圈。
  3、涡流检测显示方式
  涡流检测的显示与用途关系很大,一般小型便携式仪器(如裂纹检测仪、测厚仪等)多采用表头显示方式,小巧轻便。在冶金企业中使用的在线涡流检测设备大多采用示波器、记录仪加声、光报警多种显示方法。示波器显示又有时基式、椭圆式和光点式几种,这些显示一般在现场用样件调试设备时使用。其中矢量光点式更多地用于科研及在役设备(如热交换器管道)的检查,以便利用阻抗变化判断伤的大小和深浅,记录仪则可对样件或可疑件留下永久性的显示,以便记录存档,而声光报警则往往是和自动分选配合使用,以便及时提醒操作人员注意。
  三、涡流检测的应用范围
  因为涡流检测方法是以电磁感应为基础的检测方法,所以原则上说,所有与电磁感应有关的因素,都可以作为涡流检测方法时检测对象。下面我们列出的就是影响电磁感应的因素及可能作为涡流检测的应用对象。
  1、不连续性缺陷:裂纹、夹杂物、材质不均匀等。2、电导率:化学成分、硬度、应力、温度、热处理状态等。3、磁导率:铁磁性材料的热处理、化学成份、应力、温度等。4、试件几何尺寸:形状、大小、膜厚等。5、被检件与检测线圈之间的距离(提离间隙)、覆盖层厚度等。
  四、涡流检测的特点
  涡流检测的特点如下:
  1、对于金属管、棒、线材的检测,不需要接触,也无需要耦合介质。所以检测速度高,易于实现自动化检测,特别适合在线普检。
  2、对于表面缺陷的探测灵敏度很高,且在一定范围内具有良好的线性指示,可对大小不同缺陷进行评价,所以可以用作质量管理与控制。
  3、影响涡流的因素很多,如裂纹、材质、尺寸、形状及电导率和磁导率等。采用特定脾电路进行处理,可筛选出某一因素而抑制其他因素,由此有可能对上述某一单独影响因素进行有效的检测。
  4、由于检查时不需接触工件又不用耦合介质,所以可进行高温下的检测。由于探头可伸入到远处作业,所以可对工件的狭窄区域及深孔壁(包括管壁)等进行检测。
  5、由于采用电信号显示,所以可存储、再现及进行数据比较和处理。
  6、涡流探伤的对象必须是导电材料,且由于电磁感应的原因,只适用于检测金属表面缺陷,不适用检测金属材料深层的内部缺陷。
  7、金属表面感应的涡流的渗透深度随频率而异,激励频率高时金属表面涡流密度大,随着激励频率的降低,涡流渗透深度增加,但表面涡流密度下降,所以探伤深度与表面伤检测灵敏度是相互矛盾的,很难两全。当对一种材料进行涡流探伤时,须要根据材质、表面状态、检测标准作综合考虑,然后再确定检测方案与技术参数。
  8、采用穿过式线圈进行涡流探伤时,线圈覆盖的是管、棒或线材上一段长度的圆周,获得的信息是整个圆环上影响因素的累积结果,对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定。
  9、旋转探头式涡流探伤方法可准确探出缺陷位置,灵敏度和分辨率也很高,但检测区域狭小,在检验材料需作全面扫查时,检验速度较慢。
  10、涡流探伤至今还是处于当量比较检测阶段,对缺陷做出准确的定性定量判断尚待开发。

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