渦流檢測技術(shù)

渦流檢測技術(shù)第一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三第三章渦流檢測技術(shù)3.1概述3.2渦流檢測基礎(chǔ)知識3.3渦流檢測儀器及設(shè)備3.4渦流檢測方法3.5渦流檢測診斷常用標(biāo)準(zhǔn)3.6渦流檢測技術(shù)應(yīng)用第二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.1概述3.1.1渦流檢測基本原理3.1.2渦流檢測的應(yīng)用3.1.3渦流檢測的特點(diǎn)3.1.4渦流檢測的發(fā)展過程第三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.1.1渦流檢測基本原理第四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.1.1渦流檢測基本原理渦流檢測利用電磁感應(yīng)原理，通過測定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損評定導(dǎo)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稱為渦流檢測。渦流當(dāng)檢測線圈中通有交變電流時(shí)，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場；當(dāng)此交變磁場相對導(dǎo)體作運(yùn)動時(shí)，導(dǎo)體中會感生出渦狀流動的電流。原理渦流伴生的感應(yīng)磁場與原磁場疊加，使檢測線圈的復(fù)阻抗發(fā)生變化。導(dǎo)體內(nèi)感生渦流的幅值、相位、流動形式及其伴生磁場受導(dǎo)體的物理特性影響，進(jìn)而影響檢測線圈的復(fù)阻抗。因此通過監(jiān)測檢測線圈的阻抗變化即可非破壞地評價(jià)導(dǎo)體的物理和工藝性能。第五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.1.2渦流檢測的應(yīng)用第六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.1.2渦流檢測的特點(diǎn)表面或近表面缺陷檢測只適用于導(dǎo)電材料非接觸，無需耦合檢測速度快，易于實(shí)現(xiàn)自動化適用于高溫檢測適用于異型材料和小零件檢測第七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.1.3渦流檢測的發(fā)展過程1879年，英國人休斯利用感生渦流對不同的合金進(jìn)行了判斷實(shí)驗(yàn)。20世紀(jì)50年代初，德國的福斯特等人提出阻抗平面圖分析法和相似定律。渦流儀器的發(fā)展經(jīng)歷了三代。第一代模擬類機(jī)器第二代數(shù)字式儀器 第三代智能儀器當(dāng)前渦流檢測技術(shù)的研究方向：1．多頻渦流檢測技術(shù)2．遠(yuǎn)場渦流技術(shù)：低頻3．深層渦流技術(shù)：低頻渦流和多頻渦流技術(shù)的綜合4．磁光渦流成像技術(shù)第八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2渦流檢測基礎(chǔ)知識3.2.1與渦流檢測相關(guān)的電學(xué) 和磁學(xué)基本知識3.2.2渦流檢測技術(shù)原理第九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.1與渦流檢測相關(guān)的電學(xué)和磁學(xué)基本知識3.2.1.1金屬的導(dǎo)電性3.2.1.2金屬的磁特性3.2.1.3電磁感應(yīng)第十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.1.2金屬的磁特性磁化：物質(zhì)在外磁場作用下感生出磁場的物理過程稱為磁化。順磁質(zhì)：感生磁場微弱、與外磁場方向相同的物質(zhì)，如鋁。逆磁質(zhì)：感生磁場微弱、與外磁場方向相反的物質(zhì)，如銅。鐵磁質(zhì)：感生磁場強(qiáng)的物質(zhì)，如鐵，鈷、鎳及其合金。磁導(dǎo)率：

相對磁導(dǎo)率：第十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.1.3電磁感應(yīng)1．電磁感應(yīng)：當(dāng)穿過閉合導(dǎo)電回路所包圍面積的磁通量發(fā)生變化時(shí)，回路中將產(chǎn)生電流的現(xiàn)象。法拉第感應(yīng)定律

感應(yīng)電動勢2.自感應(yīng)：當(dāng)線圈中通有交變電流時(shí)， 線圈中將產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。3.互感應(yīng)：兩載流線圈相互激起感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象第十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2渦流檢測技術(shù)原理3.2.2.1渦流檢測原理3.2.2.2趨膚效應(yīng)和滲透深度3.2.2.3渦流檢測線圈的阻抗分析3.2.2.4特征頻率和有效磁導(dǎo)率3.2.2.5渦流檢測相似定律第十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.1渦流檢測原理試件表面缺陷影響渦流渦流變化導(dǎo)致檢測線圈阻抗變化通過測量線圈阻抗變化，檢測缺陷。第十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三趨膚效應(yīng)：渦流集中在靠近激勵線圈的材料表面附近交變電流激勵磁場強(qiáng)度及渦流密度， 隨著深度增加按指數(shù)分布規(guī)律遞減；渦流的相位差隨著深度增加成比例的增加。滲透深度：渦流密度衰減為其表面密度的1/e(36.8％)時(shí)對應(yīng)的深度滲透深度隨被檢材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率及激勵頻率的增大而減小。渦流探傷能夠達(dá)到的極限深度：渦流密度僅約為其表面密度的5％時(shí)的深度－3δ。3.2.2.2趨膚效應(yīng)和滲透深度第十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.2趨膚效應(yīng)和滲透深度DepthEddyCurrentDensityDepthEddyCurrentDensityLowFrequencyLowConductivityLowPermeabilityHighFrequencyHighConductivityHighPermeabilityStandardDepthofPenetration(SkinDepth)1/eor37%ofsurfacedensity第十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.3渦流檢測線圈的阻抗分析1．單線圈的阻抗2．耦合線圈的阻抗3．阻抗平面圖第十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三1．單線圈的阻抗第十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三2．耦合線圈的阻抗Z－初級線圈的視在阻抗Ze－次級線圈對初級線圈作用的等效阻抗Z=Z0+Ze第十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3．阻抗平面圖A點(diǎn)B點(diǎn)第二十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3．阻抗平面圖第二十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3．阻抗平面圖第二十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.4有效磁導(dǎo)率和特征頻率有效磁導(dǎo)率：為簡化阻抗分析，假定磁場不變磁導(dǎo)率變化，稱為有效磁導(dǎo)率，事實(shí)上磁導(dǎo)率不變磁場變化無限長螺線管，內(nèi)置導(dǎo)電圓柱體，非鐵磁性材料時(shí)：特征頻率：使貝塞爾函數(shù)變量的模為1的頻率，是工件的固有特性，取決于工件的電磁特性和幾何尺寸。第二十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.4有效磁導(dǎo)率和特征頻率第二十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.5渦流檢測相似定律相似定律：頻率比

f/fg相同時(shí)，不同試件的有效磁導(dǎo)率、渦流密度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的幾何分布均相似。導(dǎo)體內(nèi)部的渦流分布、磁場分布隨f/fg

變化。只要頻率比相同，幾何相似的不連續(xù)性缺陷(例如以圓柱體直徑的百分率表示的一定深度和寬度的裂紋)將引起相同的渦流效應(yīng)和相同的有效磁導(dǎo)率變化。相似條件：模型試驗(yàn)的理論基礎(chǔ)第二十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.6填充系數(shù)填充系數(shù)線圈歸一化視在阻抗：d--工件直徑D--線圈直徑第二十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.2.2.7影響線圈阻抗的因素電導(dǎo)率s的影響：沿阻抗曲線切線變

材質(zhì)識別，硬度、應(yīng)力、微結(jié)構(gòu)檢測相對磁導(dǎo)率mr的影響沿阻抗曲線切線變幾何尺寸d的影響切線、徑向同時(shí)變檢測頻率的影響沿阻抗曲線切線變第二十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3渦流檢測儀器及設(shè)備3.3.1渦流檢測儀3.3.2渦流檢測探頭(檢測線圈)3.3.3對比試樣第二十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3渦流檢測儀器及設(shè)備第二十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.1渦流檢測儀功能：①產(chǎn)生激勵信號；②檢測渦流信息；③鑒別影響因素；④指示檢測結(jié)果。組成（基本電路）振蕩器信號檢出電路放大器信號處理電路顯示器和電源電路第三十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.1渦流檢測儀1振蕩器高頻振蕩頻率為2MHz一6MHz，適合于檢測表面裂紋；低頻振蕩頻率為50kHz～100kHz，穿透深度較大，適合于 檢測表面下缺陷和多層結(jié)構(gòu)中第二層材質(zhì)中的缺陷。LC振蕩器：起振容易、調(diào)整頻率方便，振幅大、頻率穩(wěn)定2放大器要求：低噪聲、寬動態(tài)范圍和低失真3抑止電路：通過信號疊加和平均消除干擾4檢出電路：幅度探測器、相位探測器5顯示：電流表顯示、阻抗圖顯示、計(jì)算機(jī)數(shù)字處理和顯示第三十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.2渦流檢測探頭(檢測線圈)3.3.2.1檢測線圈的分類3.3.2.2檢測線圈的使用方式第三十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.2.1檢測線圈的分類1穿過式線圈：小直徑管材、棒材、線材等檢測2內(nèi)通過式線圈：管件、深孔、螺紋孔內(nèi)壁表面檢測。3放置式線圈： 板材、帶材和大直徑管材、棒材的表面檢測， 形狀復(fù)雜的工件的特定區(qū)域局部檢測。第三十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.2.1檢測線圈的分類第三十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.2.2檢測線圈的使用方式第三十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.2.2檢測線圈的使用方式第三十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.3.3對比試樣檢測和鑒定渦流檢測儀的靈敏度、分辨力、端部不可檢測長度等性能，用于：選擇檢測條件調(diào)整檢測儀器定期檢查儀器作為整個儀器的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量第三十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards第三十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)Inordertogivetheeddycurrentinspectorusefuldatawhileconductinganinspection,signalsgeneratedfromthetestspecimenmustbecomparedwithknownvalues.Referencestandardsaretypicallymanufacturedfromthesameorverysimilarmaterialasthetestspecimen.Manydifferenttypesofstandardsexistforduetothevarietyofeddycurrentinspectionsperformed.Thefollowingslidesprovideexamplesofspecifictypesofstandards.第三十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)Materialthicknessstandardsusedtohelpdeterminesuchthingsasmaterialthinningcausedbycorrosionorerosion.第四十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)CrackStandards:第四十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)ASMETubingPitStandard:第四十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)Nonconductivecoating(paint)standardwithvariousthicknessofpaintonaluminumsubstrate.第四十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.4渦流檢測方法3.4.1渦流檢測一般操作步驟3.4.2渦流檢測的頻率選擇3.4.3渦流檢測信號分析3.4.4提離效應(yīng)及其抑制第四十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.4.2渦流檢測的頻率選擇被檢工件材料非磁性材料：高頻，數(shù)千赫茲磁性材料：較低的頻率透入深度要求：頻率越低透入深度越大靈敏度要求(分辨力)：頻率低靈敏度減小第四十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.4.3渦流檢測信號分析相位分析法1同步檢波法用于抑制直線狀干擾電壓的雜波(如棒材直徑變化的干擾)2不平衡電橋法用于抑制呈圓弧狀電壓軌跡變化的雜波(如提離效應(yīng)的干擾)頻率分析法振幅分析法第四十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.4.4提離效應(yīng)及其抑制提離效應(yīng)：

又稱提離干擾，指在渦流檢測中，探頭晃動引起的信號變化疊加在缺陷信號中產(chǎn)生的干擾。阻礙對缺陷的正確判斷與識別。抑止方法：多項(xiàng)式擬合法數(shù)字濾波多頻測量模具支架固定探頭第四十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.5渦流檢測診斷常用標(biāo)準(zhǔn)1鈦及鈦合金管材的渦流檢驗(yàn)：GB／T12969.2—1991規(guī)定了以人工標(biāo)準(zhǔn)缺陷的反應(yīng)信號為依據(jù)，檢驗(yàn)損害鈦及鈦合金管材的連續(xù)性缺陷的渦流檢驗(yàn)方法適用于外徑為10mm～60mm,壁厚為0．5mm-45mm的冷凝器和熱交換器2圓鋼穿過式渦流檢測診斷標(biāo)準(zhǔn)：GB／T11260—1996規(guī)定了圓鋼進(jìn)行穿過式渦流檢驗(yàn)時(shí)的對比試樣、設(shè)備、步驟和結(jié)果的評定適用于直徑為2mm--100mm圓鋼(含鋼絲)的表面和近表面缺陷的渦流檢驗(yàn)，直徑小于2mm的鋼絲的渦流檢驗(yàn)也可參照使用3鋁及鋁合金冷拉薄壁管材渦流檢測診斷標(biāo)準(zhǔn)：GB／T5126—1985適用于以外穿過式渦流探傷法檢測冷拉航空高壓導(dǎo)管、普通導(dǎo)管以及其他一些一般用途的薄壁圓管。被檢測管材的外徑在φ6mm～22mm之間，壁厚在0.5mm~1.5mm之間。4銅及銅合金無縫管渦流檢測診斷標(biāo)準(zhǔn)：GB／T5248—1998適用于對銅及銅合金無縫管(以下簡稱管材)的表面或內(nèi)部裂紋、夾雜、起皮、碰傷等缺陷的渦流無損檢測，所述的規(guī)程適合穿過式線圈方法激勵頻率范圍為lkHz一125kHz。檢測的管材規(guī)格范圍為：外徑φ4mm～50mm；壁厚0.3mm~3mm。第四十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3.6渦流檢測技術(shù)應(yīng)用3.6.1渦流探傷1金屬管材探傷2金屬棒材、線材和絲材的探傷3結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋探傷3.6.2材質(zhì)檢驗(yàn)1材料成分及雜質(zhì)含量的鑒別2熱處理狀態(tài)的鑒別3混料分選3.6.3渦流測厚1涂覆層厚度測量2金屬薄板或箔厚度的測量第四十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三1探傷：金屬管材探傷第五十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三2檢驗(yàn)：材料成分及雜質(zhì)含量的鑒別第五十一頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三2檢驗(yàn)：熱處理狀態(tài)的鑒別第五十二頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三3測厚：涂覆層厚度測量Conductive

BaseMetalNonconductiveCoatingEddyCurrentsIncreasingpaint

thickness第五十三頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三焊縫檢測第五十四頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三鋼管渦流探傷系統(tǒng)第五十五頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三鋼管渦流探傷第五十六頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三工業(yè)線材檢測第五十七頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三表面裂紋檢測第五十八頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三第三章作業(yè)：1、渦流檢測的基本原理是什么？適合檢測何種材料的何種缺陷？2、趨膚效應(yīng)及其影響因素是什么？3、提離效應(yīng)及其克服方法是什么？4、渦流檢測信號的顯示方式是什么？第三章作業(yè)：1、渦流檢測的基本原理是什么？適合檢測何種材料的何種缺陷？2、趨膚效應(yīng)及其影響因素是什么？3、提離效應(yīng)及其克服方法是什么？4、渦流檢測信號的顯示方式是什么？第五十九頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三Multi-FrequencyEddy

CurrentInstruments第六十頁，共六十三頁，編輯于2023年，星期三Multi-FrequencyEddy

CurrentInstruments(cont.)Multi-Frequencyinstrumentsusuallyrefertoequipmentthatcandriveinspectioncoilsatmorethantwofrequencieseithersequentially(multiplexing)orsimultaneously.Thistypeofinstrumentationisusedextensivelyfort