无损检测涡流检测应用精品文稿.ppt

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1、无损检测课件涡流检测应用第1页，本讲稿共36页一、基本试验技术二、穿过式三、放置式探头四、非常规涡流1 多频技术2 远场涡流技术第2页，本讲稿共36页一、基本试验技术 ET，了解特点、原理、仪器设备、被检工件、制定规程、有效调节、正确使用，取得可靠结果。1试验规范2试验准备、内容 3试验条件选择4试验结果与处理 5对比试件和标准伤第3页，本讲稿共36页1试验规范 为了有效检测得到可靠结果，实验前应根据检验种类、目的为了有效检测得到可靠结果，实验前应根据检验种类、目的和要求就实验方法、仪器设备、检测条件及验收标准等一系列实验和要求就实验方法、仪器设备、检测条件及验收标准等一系列实验有关的细则做明

2、确规定有关的细则做明确规定a a编制依据编制依据 ：检测种类：检测种类 主要内容主要内容 方法方法 目的要求目的要求 仪器设备仪器设备 试验有关细则制定试验有关细则制定 检测条件检测条件 规范规范 验收标准验收标准 第4页，本讲稿共36页b通用内容 探伤试验目的 材质鉴别 测厚 名称试件 材质规格 数量标准 检验 仪器检测装置 探头 附加装置第5页，本讲稿共36页 f试验条件 灵敏度 速度 表面状况 材料标准、对比样 形状 尺寸 人工伤类型、种类尺寸、加工方法记录内容、人员、审核第6页，本讲稿共36页2试验准备、内容 目的目的1 1）方法和设备的选择、考虑因素）方法和设备的选择、考虑因素 工作

3、材质、规格、测点、形状大小工作材质、规格、测点、形状大小 检测参数及其大小检测参数及其大小 试件形状大小试件形状大小2 2）探头选择、考虑因素）探头选择、考虑因素 探头与仪器匹配探头与仪器匹配 适合主检缺陷适合主检缺陷 金属粉金属粉3 3）工件状况、表面制备）工件状况、表面制备 氧化垢氧化垢 油垢油垢 磁性吸附物磁性吸附物第7页，本讲稿共36页 材料、规格、热处理、表面状况材料、规格、热处理、表面状况4 4）对比试样）对比试样 人工缺陷人工缺陷 主检对象主检对象 加工方法加工方法5 5）仪器调节：正式实验前预调，通常实验条件的选择）仪器调节：正式实验前预调，通常实验条件的选择在予调、性能稳定后

4、在予调、性能稳定后6 6）附加装置）附加装置 自动、传递、给电自动、传递、给电 磁饱和磁饱和 第8页，本讲稿共36页3试验条件选择准备工作完成后，主要为频率准备工作完成后，主要为频率 f f/f fg(1550)(g(1550)(浅浅/深深)渗透深度渗透深度(超肤效应超肤效应)()(低深低深/耦合率低耦合率低)420 420埋藏埋藏 阻抗特性阻抗特性 检测因素所致阻抗变化最大检测因素所致阻抗变化最大f 15f 15内外兼顾内外兼顾试验频率试验频率f f 与干扰相位差最大与干扰相位差最大 f f/f fg=520(g=520(电导率电导率)速度速度高速高速新新灵灵 测直径变化测直径变化-较高较高

5、f f 平衡平衡 空载空载 测厚测厚第9页，本讲稿共36页 灵敏度灵敏度:（仪表读数变化量（仪表读数变化量/被测变化量被测变化量,主要依赖检验主要依赖检验 频频率）率）一般设在一般设在 50%60%相位相位（移相器）（移相器）信噪比最大时相位信噪比最大时相位 可降低输出中抖动噪声可降低输出中抖动噪声 区分缺陷种类、位置区分缺陷种类、位置 滤波滤波 最大信噪比时滤波器的中心频率和频宽最大信噪比时滤波器的中心频率和频宽 抑制器抑制器去电噪声，相位设定和滤波调节时置去电噪声，相位设定和滤波调节时置0 0，上述操作之后进行，上述操作之后进行 附加装置附加装置 磁保和磁保和80%:80%:磁饱和时，电流

6、值根据磁通密度磁饱和时，电流值根据磁通密度80%80%以上试以上试 件磁特性影响并对比实验件磁特性影响并对比实验 报警报警第10页，本讲稿共36页4试验结果与处理 试验条件选择合适后即可正式检验重复试验 怀疑 条件改变 剩磁在各续加工带来不良者退磁 磨损部位转动 影响各读计量、试验 第11页，本讲稿共36页 合、不合、待复检合、不合、待复检 标记标记 正、次、废品、待复检正、次、废品、待复检 待退磁、已退磁待退磁、已退磁 名称、日期、规格、材质、数量名称、日期、规格、材质、数量标准与记录标准与记录 仪器仪器-探头探头 记录记录 实验条件实验条件 标准标准 结果结果 签字签字 第12页，本讲稿共

7、36页5对比试件和标准伤不能对试件自然伤的深度，作直接定性定量，是相对法。目的要求依据 材料 制定对比件 相应标准规范第13页，本讲稿共36页 内外 灵敏度 直径 应力 减薄 性能校准伤 设备性能 分辨力 人工标准伤 末端长度 调节和检查设备 验收第14页，本讲稿共36页 形状 人工缺陷 易做 与主检部位相似 不变型、应力、物理性能 V槽形状 瓦状 平底孔 自然伤第15页，本讲稿共36页加工与测量 材质成份，热处理状态相同材质成份，热处理状态相同a选材 尺寸、规格、类型一致尺寸、规格、类型一致 加工、程序、表面与试件相同加工、程序、表面与试件相同 成型、弯曲及机加工引起残余应力相近成型、弯曲及

8、机加工引起残余应力相近 显然，理想是同一批选取，先肉眼或其它NDT确认无自然缺陷，再试验确认，避免选用磁化未退磁件。第16页，本讲稿共36页 变形 机械 材质变化b.加工方法 化学 不允许 残余应力 电火花 加热 金属粉嵌入第17页，本讲稿共36页二、穿过式1、穿过式线圈2穿过式线圈应用第18页，本讲稿共36页1、穿过式线圈 线圈长度越大灵敏度越高分辨力 截面尺寸：考虑（分辨力、信号幅度）选择线圈长度和厚度，等于缺陷深度1 线圈（长、厚）近似等于壁厚 差动式间距近似缺陷深度或管厚度 间隙 尽量小 内穿式，间隙1/2T 保证传 动 第19页，本讲稿共36页2穿过式线圈应用1）管子在线、离线探伤

9、化学成份材料 物理性能 应为连续单纯均匀，许可形状 否则缺陷断第20页，本讲稿共36页a产生过程及缺陷形成（例金属管道在离线检验）（例金属管道在离线检验）无缝管为圆棒-管穿孔机挤压机成穿孔机挤压机成毛管轧管机压延成形（小管还需反复冷轧退火）夹渣、冶炼炉渣、夹渣、冶炼炉渣、折叠折叠轧制轧制常见缺陷 结疤（条块状表面附着）结疤（条块状表面附着）直道（内外表面纵向凸凹）直道（内外表面纵向凸凹）裂纹裂纹材质不良，加热不当、应力、热处理、皮下气泡材质不良，加热不当、应力、热处理、皮下气泡 分层分层焊管：夹渣、裂纹、气孔、未熔、形状缺陷 第21页，本讲稿共36页b b设备探头选择：设备探头选择：尽量多通道

10、多频、给出多信息尽量多通道多频、给出多信息 外外 内内 自动、新旧管自动、新旧管 探头探头 组合、旋转组合、旋转-大直径大直径 焊管，扇型焊管，扇型尽量使检测范围内高的涡流密度，且使电流垂直缺陷，尽量使检测范围内高的涡流密度，且使电流垂直缺陷，（因检出性（因检出性决定于缺陷对涡流的阻抗程度）决定于缺陷对涡流的阻抗程度）注意电缆谐振注意电缆谐振（工作频率高于（工作频率高于100MHZ100MHZ，或长电缆大于，或长电缆大于30m30m）磁磁饱饱和和，（铁铁磁磁性性材材料料检检测测应应附附加加，通通常常用用直直流流电电磁磁饱饱和和，不不宜宜过过强强否否则则推推进进困困难难），通常通常80%80%直

11、流磁饱和直流磁饱和80%80%第22页，本讲稿共36页c c设定和调节仪器设定和调节仪器 机械传动、报警机械传动、报警 f f一般为唯一可变的参数一般为唯一可变的参数 直径变化宜用高直径变化宜用高f f提高灵敏度提高灵敏度 检测对象给定后检测对象给定后 缺陷缺陷-/差差 速度快速度快-f f 第23页，本讲稿共36页d df f9090缺陷信号与其它足够的相位差；缺陷信号与其它足够的相位差；内外壁缺陷区分相位差大内外壁缺陷区分相位差大实践证明，选择实践证明，选择f f使填充因素变化（或内缺陷信号）和使填充因素变化（或内缺陷信号）和外壁缺陷信号之间产生外壁缺陷信号之间产生9090 相移，对内外壁

12、均有较高灵相移，对内外壁均有较高灵敏度敏度 。f f9090经验公式：经验公式：根据管子厚和趋肤深度一定比例而得根据管子厚和趋肤深度一定比例而得 一般选一般选f f9090=3/t=3/t2 2 -cm t-mm -cm t-mm t/t/=1.1 =1.1 一般选，一般选，t t壁厚，壁厚，mm mm；趋肤深趋肤深mm mm 第24页，本讲稿共36页2 2）棒丝材探伤）棒丝材探伤 棒材棒材 坯材轧制成坯材轧制成 坯缺陷坯缺陷a a 轧缺陷轧缺陷 棒材棒材 涡流分布与管材不同，涡流分布与管材不同，更小，故选更小，故选f f较管低。较管低。磁饱和更难。磁饱和更难。端头效应取决端头效应取决 于直径

13、和速度于直径和速度 丝材，直径小，缺陷统计丝材，直径小，缺陷统计 缺陷数缺陷数/m/mb b 缺陷长缺陷长/10/10米，米，100100米米 直径小，高频率，数十兆，上百兆直径小，高频率，数十兆，上百兆 外穿式外穿式第25页，本讲稿共36页3）在役管道探伤 应力裂纹窄深应力裂纹窄深-环境、应力、材质环境、应力、材质 裂纹裂纹 疲劳裂纹，冷热交变疲劳裂纹，冷热交变a a常见缺陷常见缺陷 腐蚀腐蚀磨损腐蚀磨损腐蚀b b设备探头设备探头 双、多双、多fP131fP131 由内过式由内过式 第26页，本讲稿共36页三、放置式探头 叶片、中心孔、螺孔、板材叶片、中心孔、螺孔、板材 涡流及磁通正比于到线

14、圈中心的距离，中心为零，涡流及磁通正比于到线圈中心的距离，中心为零，检不出检不出1 1特性特性 探头（电感）阻抗与仪器、电流、阻抗匹配探头（电感）阻抗与仪器、电流、阻抗匹配 敏感区敏感区D Deffeff=D=Dc c+4+4，加铁氧环可使集中，加铁氧环可使集中 表面缺陷表面缺陷 2 2用途用途 厚度测量厚度测量 材料鉴定材料鉴定第27页，本讲稿共36页3 3影响缺陷检测灵敏度因素影响缺陷检测灵敏度因素(主要是频率和直径，直径大深度大主要是频率和直径，直径大深度大)f f 阻抗阻抗/相位相位 提离提离磁通磁通 小小，D D小小=小快小快灵下降快灵下降快 响应响应 深度的增加深度的增加,灵敏度下

15、降灵敏度下降(主要决定于探头尺寸而非趋肤衰减主要决定于探头尺寸而非趋肤衰减)缺陷埋藏深度缺陷埋藏深度 表面探头局限于厚度小工件表面探头局限于厚度小工件5mm5mm（大多数缺陷长比工件（大多数缺陷长比工件厚小，而一定长缺陷检测灵敏度随探头直径增大而减低厚小，而一定长缺陷检测灵敏度随探头直径增大而减低)磁通密度减小磁通密度减小,灵敏度下降灵敏度下降(趋肤效应趋肤效应)涡流变化局限于磁场变化区涡流变化局限于磁场变化区缺陷长度缺陷长度 区域的大小是线圈尺寸和几何形状的函数区域的大小是线圈尺寸和几何形状的函数 放置式探头灵敏度，反比于线圈直径，故直径要小于放置式探头灵敏度，反比于线圈直径，故直径要小于检

16、测管检测管探头敏感区探头敏感区有效直径有效直径d deffeff=D=DC C+4+4 第28页，本讲稿共36页4应用例飞机音乐缺陷孔叶片大轴第29页，本讲稿共36页四、非常规涡流第30页，本讲稿共36页1 多频技术1 1阻抗分析法（相位分析法）阻抗分析法（相位分析法）单频技术单频技术仅此鉴别两个参数（抑制一个）仅此鉴别两个参数（抑制一个）2 2多频多频同时用几个同时用几个f f激励探头激励探头更多信息更多信息香农哈特莱香农哈特莱C=WlogC=Wlog2 2（1+S/N )1+S/N )CC信号量，信号量，NN信噪比，信噪比，WW频宽频宽3 3多频涡流化及其应用多频涡流化及其应用 缺陷信号与

17、干扰对探头反应是独立的，共同作用时，为矢缺陷信号与干扰对探头反应是独立的，共同作用时，为矢量是迭加，通过改变量是迭加，通过改变f f，改变涡流大小分布，使同缺陷或干扰在不，改变涡流大小分布，使同缺陷或干扰在不同同f f下对涡流不同反应，矢量跌加消除干扰。下对涡流不同反应，矢量跌加消除干扰。多频技术就是用几个不同多频技术就是用几个不同f f同时激励，不同同时激励，不同f f对不同参数变化对不同参数变化,拾取信号，处理，提取所需信号。拾取信号，处理，提取所需信号。第31页，本讲稿共36页2、远场涡流技术1是一种能穿透金属管壁的低频涡流技术，探头为内通过式，由激励线圈和检测线圈组成,两者两距约2倍管

18、内径，低频激励，拾取二次穿过管壁的涡流信号。远场区相位改变幅值变化趋缓区2过渡区近远间相位较大改变区 近场区近激励区，幅值下降剧烈第32页，本讲稿共36页 3磁通分配 90%束缚在激励处 9%一倍区 1%远处磁场 0.1%对远场涡流反应弱场效应第33页，本讲稿共36页3检测线圈电压特点 近区电压f(f=10-160HZ)远区 相位 过渡区多离激励内径增加（壁厚不变）感应电压 相位不变第34页，本讲稿共36页 近区电压变小 远区衰减大壁厚增加 相位滞后增大 过渡区移离激励缺陷内外壁等同速度 在10m/s下磁场畸变不明显 50m/s畸变大，响应曲线变 第35页，本讲稿共36页 长，难弯头5远场探头 幅值低，提离难 低频激励，速度要求 线圈间加设屏蔽盘高，缩短直接过渡区，解决 即缩短外管内的压倒管内向外的能量流途径，探头小 磁饱和技术，减小趋肤效应，过渡区向激励线圈移近第36页，本讲稿共36页