无损检测之涡流检测

1、无损检测之涡流检测 组员：盛佳钰、刘娅萍、刘晓龙 涡流检测的基本原理 当载有交变电流的线圈(称为检测线圈)靠近导体试件时, 由于线圈磁场 的作用, 试件中会感应出涡流。涡流的大小、相位以及流动形式受到 试件导电性能等的影响,而涡流产生的磁场又使检测线圈的阻抗发生变 化; 因此,通过检测线圈阻抗的变化, 就可以知道被测试件的性能以及 有无缺陷。涡流检测适用于能产生涡流的导电材料。由于涡流是电磁 感应产生的, 在检测时不必要求线圈与试件紧密接触, 也不必在线圈和 试件之间充填祸合剂, 从而容易实现自动化检测, 对管、棒、丝材表面 缺陷的检测有很高的速度和效率。对试件中涡流产生影响的主要因素 有:

2、金属物体的电导率和磁导率, 被检测物体的尺寸和开关, 线圈和被 检测物体之间的间隙大小, 被检测物体上的缺陷。因此, 涡流检测可以 成功的用于分选合金、检测材料热处理质量以及机械性能, 可以检验 棒材的直径、管材的壁厚以及薄板材的厚度, 检验金属表面非导电覆 盖层的厚度以及小的空间间隙的大小。 涡流检测的基本原理 涡流探伤是涡流检测的一项重要应用, 不仅对于导 电材料表面或近表面的裂纹、孔洞以及其他类型 的缺陷,涡流检测具有良好的检测灵敏度, 而且还 可以发现薄的油漆层或漆层下的这些缺陷, 特别是 涡流检测不受材料温度的影响, 因而可以对高温状 态下的导电材料进行检测 技术开发与应用研究 涡流

3、检测技术的开发与应用是目前该技术应用领域中最热门的一个分支, 服 务对象也从传统的军事、航空航天、核能等部门, 向新的更广阔的领域扩展, 如电力、石油、天然气、冶金机械、化工、船舶、材料加工等。 涡流无损检测作为管道检测的重要手段之一, 可进行管道的役前和在役检测 ,越来越受到人们的重视, 如对大亚湾核电站和妈湾电站凝汽器铁管就采用了 涡流检测, 对各类缺陷具有较好的灵敏度;哈尔滨汽轮机有限责任公司韩书霞 等人采用智能全数字多频涡流检测仪对B 30 白铜管进行涡流探伤具有很高的可靠性。此外, 随着远场涡流技术、多频涡流 技术、三维涡流技术以及智能数字技术的不断开发与应用, 涡流检测的领域不 断

4、扩大, 检测精度越来越高. 李同滨等对幻对汽轮机叶片进行人工缺陷的涡流 探伤试验, 进行可行性研究, 得到了肯定的结论, 为涡流检测技术拓宽了应用领 域。 石油管道内缺陷的脉冲涡流检测 脉冲涡流技术使用宽频谱脉冲来激发探测器的驱动线圈，激发的脉冲 分散在试样上。由于脉冲首先影响表面，因此需要应用信号时限分析 来获得底面缺陷的信息。脉冲涡流（）检测技术是一种最新的 无损检测技术，已经成功应用在管道的腐蚀等缺陷检测中。脉冲信号 输入波加到探头的激励线圈两端，周期性的宽频谱脉冲电流感生出快 速衰减的脉冲磁场。而变化的磁场在金属管道中感应出脉冲涡流，向 金属管道内部传播，并感应出快速衰减的涡流场。随着

5、涡流场的衰减 ，检测线圈上就会感应出随时间变化的电压。由于脉冲涡流在金属管 道内的传播过程是逐渐衰减的，因而管道厚度不同，最终得到的检 测线圈上的瞬态感应电压信号的波形也不同。所以，通过接收瞬态感 应电压信号，并对信号进行处理和分析，就可以得到金属管道壁厚与 瞬态感应电压信号的关系，进而利用这种关系对导体试件厚度进行检 测。 飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测 涡流无损检测技术检测的基础是电磁感应原理。 利用高频涡流检测飞机金属（磁性和非磁性材料 ）结构件，可检测的裂纹形式为表面（铝、钢、 钛）和近表面（）（铝、钛）； 利用低频涡流检测飞机金属（非磁性或低导磁性 材料）结构件，可检测的裂纹形式为

6、亚表面（到 ）。 飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测 应用涡流无损检测技术检测飞机 金属结构紧固件时，如图（ ）所示，首先要将紧固件拆下， 将大小与孔径相适应的高频探头 放入孔内，使探头在孔中旋转并 上、下移动扫描，测得孔壁裂纹 的信息。飞机结构大部分铆钉孔 、螺栓孔都可用这种方法检查。 但是，当板厚在以下 时，由于边界效应的影响，检测 比较困难。原则上会根据被检孔 的大小制作探头，但实际应用中 ，不同孔径的孔太多，而且即使 是公称尺寸相同的孔径由于制造 的误差不一样，实际孔径也是有 差异的。 飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测 为了能够使用较少的 探头，检测较多孔径 的孔，往往在探头的 头部开有

7、槽口。这样 可以使探头的检测范 围具有弹性，能在一 定范围内检测，并且 能够改善探头与孔壁 之间的接触状况，减 少间隙效应。采用此 种方法可检测出较小 尺寸的孔壁裂纹，如 图（）所示。 飞机紧固件孔壁裂纹的涡流无损检测 随着飞机金属结构紧固件涂层厚度的增加，涡流检测精度 也将下降。例如，对于 的表面裂纹，不同 涂层厚度下，其检测精度分： （）厚度小于的漆层对裂纹检测精度的影 响可以忽略不计； （）厚度大于的漆层能降低裂纹检测精度 大约； （）当漆层厚度达到 时，虽可能检查出 孔壁存在裂纹，但是难以确定紧固件孔的边界。如果不能 清楚地确定出紧固件孔的边界，则应清除 涡流无损检测的仪器设备 应用涡

8、流无损检测技术检测飞机金属结构紧固件时常用 的仪器设备主要有涡流仪器、旋转扫描仪和试块等（见 图）。涡流仪器要能够在千赫和500千赫之间 工作。如：Defectoscop D2.831-Forster、NDT-19- Nortec、Elotst B1-Rohman等。旋转扫描仪可用自动转 动的探头连接，探头被打开时的速率通过涡流仪器的函 数显示出来。由操作员控制探头通过一个紧固件孔运动 的速率。 探头分为可扩展式探头（见图）和旋转式探头(见图）两种。 当检测紧密配合的紧固件孔时，应采用可扩展式 探头。依据所要检查的紧固件孔的直径来选择探 头的直径，如果使用的是旋转式探头，要确保孔 的直径和探头

9、的外径差不超过英寸； 如果使用的是可扩展式探头，必须设置探头进入 紧固件孔时有一个松的过盈配合，如果探头配合 过紧，探头将迅速磨穿。紧固件孔的参考试块， 必须模拟裂纹缺口制作 涡流无损检测的步骤 实施涡流无损检测时，要确定检测位置与被检测的紧固件孔的大小， 从紧固件孔里面清洁松散的污垢和密封胶，目视检测所有被检孔表面 情况，避免可能出现干扰的噪声信号。在检测过程中，可以使用内窥 镜、反光镜或其它光学仪器帮助视觉检查，以检查出毛刺、擦伤、腐 蚀、孔变形等缺陷。具体的无损检测步骤如下： （）在确保旋转扫描仪正常工作的情况下，低速、平稳地移动探头 ，使之对于每个尺寸的紧固件孔都能进行检测； （）标记所有紧固件孔出现裂纹信号的位置，同时对那些有必要进 行清理的紧固件孔也要作标记； （）对上面必须进行清理的紧固件孔做一个最低的英寸 （毫米）的清理工作； （）再次检测所有紧固件孔。 参考文献 代永朝，郑立胜飞机结构检修北京：航空工业出版 社， 姜波飞机检测与维修实用手册吉林：吉林科