淺析渦電流探傷與滲透探傷

1、 . . . 目 錄緒 論概論1第一部分渦電流檢測(cè)渦電流技術(shù)工作原理1渦電流檢測(cè)的運(yùn)用領(lǐng)域1渦電流檢測(cè)優(yōu)勢(shì)概括1鋼管渦流檢測(cè)2壓力容器列管渦流檢測(cè)技術(shù)的研究4第二部分滲透探傷滲透探傷簡(jiǎn)介7滲透探傷檢測(cè)的工藝步驟8第三部分滲透探傷與渦電流探傷的對(duì)比與總結(jié)個(gè)人總結(jié)9參考文獻(xiàn) 1 0淺析渦電流探傷與滲透探傷緒論概論目前, 有數(shù)種無(wú)損探傷檢驗(yàn)(NDE) 技術(shù)用于檢測(cè)焊縫缺陷, 如磁粉檢測(cè)(MP) 、液體滲透檢測(cè)(LP) 、超聲波檢測(cè)(UT) 、X 光檢測(cè)(RT) 和渦電流檢測(cè)(ET) 。它們各有各的優(yōu)勢(shì)也各有各的不足。磁粉檢測(cè)比較直接相對(duì)來(lái)說(shuō)易于使用但對(duì)于有涂層或表面潮濕的焊縫缺乏優(yōu)勢(shì)(必須先進(jìn)行表面

2、干燥處理) 。超聲波檢測(cè)有利于發(fā)現(xiàn)表面以下的缺陷但會(huì)受到操作者的限制。染料滲透檢測(cè)有利于發(fā)現(xiàn)表面裂紋,但是它也要求干燥的表面并會(huì)受到操作者的限制。X 光檢測(cè)有利于檢查表面以下裂紋,但輻射危險(xiǎn)要求對(duì)安全有額外的考慮這是其他檢測(cè)技術(shù)所不需要的。渦電流檢測(cè)有利于發(fā)現(xiàn)表面裂紋.可以透過(guò)相當(dāng)厚度( 最厚Zmm ) 的涂層發(fā)現(xiàn)這些缺陷并能用于潮濕表面甚至水下檢測(cè),但必須對(duì)每個(gè)焊縫做數(shù)次掃測(cè)以確保缺陷不會(huì)遺漏。渦電流也是一項(xiàng)取決于操作者的技術(shù)。由于渦電流最有利于發(fā)現(xiàn)表面裂紋, 實(shí)際中主要用于運(yùn)行中的焊接結(jié)構(gòu)檢測(cè),這些焊接結(jié)構(gòu)會(huì)遇到交變載荷的影響從而導(dǎo)致疲勞裂紋在危險(xiǎn)焊接區(qū)域的擴(kuò)散。渦電流技術(shù)工作原理對(duì)渦電流

3、檢測(cè)來(lái)在渦說(shuō)電流探測(cè)器或檢測(cè)線圈上施加正弦曲線交流電。該線圈產(chǎn)生一個(gè)電磁場(chǎng).反過(guò)來(lái)又引起電流在被檢測(cè)的材料表面流動(dòng)。( 這些電流的循環(huán)特性同小溪或河流中的漩渦有類似之處,因而得名“渦電流”) 。當(dāng)線圈或探測(cè)器掃過(guò)材料表面材料的物理特性變化, 如幾何特性、溫度、傳導(dǎo)性、材料形式、缺陷等,會(huì)影響因探測(cè)器感應(yīng)在材料中引起的電磁場(chǎng)所產(chǎn)生的電流流動(dòng)。這些變化又返回到探測(cè)器上。如果對(duì)渦電流的電壓響應(yīng)進(jìn)行監(jiān)控.就可以用電壓大小和相位偏移的變化來(lái)顯示材料特性的變化。渦電流檢測(cè)的運(yùn)用領(lǐng)域現(xiàn)實(shí)中有許多領(lǐng)域運(yùn)用渦電流技術(shù)進(jìn)行焊縫檢測(cè),包括：海上結(jié)構(gòu)，橋梁、起重機(jī)、交通信號(hào)，船舶，潛水艇，游樂(lè)園騎乘設(shè)施，執(zhí)法，旋轉(zhuǎn)渦

4、電流技術(shù)等方面。渦電流檢測(cè)優(yōu)勢(shì)概括渦電流檢測(cè)技術(shù)同其他無(wú)損檢測(cè)(NOE) 技術(shù)相比有諸多優(yōu)勢(shì)。過(guò)去通常將可疑的焊縫切除、清潔然后進(jìn)行磁粉檢測(cè)或液體滲透檢測(cè)來(lái)查找表面裂紋。除了為各種焊接結(jié)構(gòu)提供有效的表面裂紋缺陷檢測(cè)夕卜渦電流技術(shù)還有如下優(yōu)勢(shì): 具有較高的缺陷檢測(cè)“準(zhǔn)確率”,減少成本和運(yùn)營(yíng)停止時(shí)間,低耗材成本,少量或無(wú)表面處理以與水下作業(yè)能力。經(jīng)過(guò)多次運(yùn)用后磁粉檢測(cè)(M P) 或液體滲透檢測(cè)( LP) 只能證實(shí), 渦電流結(jié)果能給不熟悉渦電流技術(shù)的操作者以更多的信心。另外.瓷和不銹鋼探測(cè)器頂端設(shè)計(jì)的改進(jìn)大大增加了渦電流探測(cè)器的抗磨損性能明顯地加強(qiáng)了渦電流技術(shù)的經(jīng)濟(jì)有效性。用鋁和非鐵酸鹽不銹鋼制的特

5、殊探測(cè)器設(shè)計(jì)也擴(kuò)大了渦電流檢測(cè)在不便使用磁粉檢測(cè)的場(chǎng)合的有效性。最后亦已開(kāi)發(fā)出的水冷卻探測(cè)器設(shè)計(jì)還可用于檢測(cè)處于高溫管路和容器中的焊縫而不需要停止作業(yè)以進(jìn)行檢測(cè)操作。渦電流檢測(cè)的具體應(yīng)用鋼管渦流檢測(cè)鋼管廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn), 其質(zhì)量直接影響企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與員工的生命安全, 因而需要采用各種無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)。文獻(xiàn) 1 介紹對(duì)于大口徑鋼管采用超聲( UT ) 和漏磁( MFL) 檢測(cè)方法, 而對(duì)小口徑鋼管則采用U T 和渦流( ET) 檢測(cè)方法。但是對(duì)于小口徑管件進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí), 文獻(xiàn) 2 提到即使采用聚焦探頭, 聲束仍有一定的寬度, 雜波很高, 很難從雜波信號(hào)中區(qū)分缺陷信號(hào)。異型管件

6、已廣泛應(yīng)用于汽車、摩托車、氣動(dòng)元件、液壓缸筒與航空、航天等行業(yè)。文獻(xiàn) 3 提出對(duì)于異型小零件可根據(jù)零件大小和形狀制作相應(yīng)的檢測(cè)線圈, 但是對(duì)于壁含肋的不銹鋼異型管件的系統(tǒng)性研究還未見(jiàn)報(bào)道?；驹恚轰摴苁氰F磁性材料, 其相對(duì)磁導(dǎo)率高達(dá)幾百至幾千。由于生產(chǎn)工藝如軋制溫度波動(dòng)、冷卻不勻、矯直工藝等影響造成材料的殘余應(yīng)力, 使材料部的磁率分布極不均勻。在檢測(cè)過(guò)程中引起磁噪聲, 將缺陷信號(hào)掩蓋。采用磁飽和技術(shù), 使鋼管在探頭部位處于局部磁飽和狀態(tài), 這樣r = B/H 為相對(duì)固定的一個(gè)常數(shù), 這樣磁噪聲消除, 極大的提高了信噪比?，F(xiàn)以304不銹鋼為例:試驗(yàn)管件材料選用304 不銹鋼。為研究壁含肋的不銹

7、鋼異型管件與普通不銹鋼管件在渦流檢測(cè)時(shí)的區(qū)別, 設(shè)計(jì)了外徑為 12 mm, 壁厚為1 mm的普通管與壁含肋( 寬10 mm, 厚0. 5 mm) 的不銹鋼異型管。在兩種形狀的管件外壁采用電火花加工的方法制作5 mm( 長(zhǎng)) 0. 8 mm( 寬) 0. 2 mm(深) 的周向刻槽, 模擬表面裂紋上圖為鋼管渦電流檢測(cè)示意圖檢測(cè)與結(jié)果分析：試驗(yàn)采用外穿過(guò)式差動(dòng)線圈, 在不同頻率下分別對(duì)有/ 無(wú)人工缺陷的壁含肋的不銹鋼異型管件,以與有一樣規(guī)格尺寸人工缺陷的不銹鋼普通管件進(jìn)行渦流檢測(cè)。在渦流阻抗圖中所得信號(hào)峰值V pp與檢測(cè)頻率之間的關(guān)系曲線如圖（下頁(yè)）所示。由圖可以看出, 當(dāng)檢測(cè)頻率為100 500

8、 kHz時(shí), 有/ 無(wú)人工缺陷的異型管件信號(hào)曲線非常接近,在外壁刻制的人工缺陷信號(hào)被壁肋的信號(hào)湮沒(méi);當(dāng)檢測(cè)頻率為500 1 000 kHz 時(shí), 兩者的信號(hào)差異逐漸明顯, 刻制人工缺陷的普通管件與異型管件信號(hào)曲線逐漸接近, 且在850 kHz( 約4f 90 ) 時(shí)最為接近, 最大程度地反映了缺陷信號(hào)且抑制異型管件本身形狀的信號(hào), 從而使得管件檢測(cè)更準(zhǔn)確。因此, 選用外穿過(guò)式差動(dòng)線圈, 應(yīng)采用試驗(yàn)最佳檢測(cè)頻率f 90= 400 kHz = 1. 8f 對(duì)壁帶肋的異型不銹鋼管件進(jìn)行渦流檢測(cè)。故通過(guò)計(jì)算以與對(duì)圖3 的分析, 得出實(shí)驗(yàn)最佳檢測(cè)頻率 f = ( 1. 5 2) f。結(jié)論：對(duì)于 12 m

9、m 壁含肋不銹鋼異型管件進(jìn)行的渦流檢測(cè)結(jié)果表明:( 1) 當(dāng)檢測(cè)頻率為100 500 kHz 時(shí), 在渦流阻抗圖中顯示的幅值與頻率曲線中只顯示壁肋的信號(hào), 使得人工缺陷的信號(hào)被湮沒(méi)。( 2) 對(duì)于壁帶肋的異型管件, 最佳檢測(cè)頻率為( 1. 5 2) f。該頻率圍可以清楚地分析管件表面深0. 20 mm 的周向槽信號(hào), 而且可明顯區(qū)分管件壁寬10 mm 的肋信號(hào)。壓力容器列管渦流檢測(cè)技術(shù)的研究壓力容器中加熱器一般都由很多鋼管組成, 它們長(zhǎng)期承受壓力和腐蝕, 管會(huì)產(chǎn)生各種應(yīng)力腐蝕裂紋和點(diǎn)蝕缺陷, 需定期進(jìn)行檢測(cè)以保證設(shè)備的安全運(yùn)行。由于鋼管數(shù)目多, 拆卸又不方便, 通常采用現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方法。渦流檢測(cè)

10、具有不需要耦合劑、檢測(cè)速度快與對(duì)金屬管子表面缺陷檢測(cè)靈敏度高等優(yōu)點(diǎn), 是對(duì)這一類管子進(jìn)行檢測(cè)的最好方式。但是, 由于在檢測(cè)加熱管的外壁缺陷時(shí), 管外部的管板、支撐板和支承條等都會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào), 需加以抑制。雙頻渦流檢測(cè)技術(shù)采用兩個(gè)頻率同時(shí)工作, 具有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的測(cè)試通道, 既能有效地抑制上述干擾信號(hào), 又能準(zhǔn)確地檢測(cè)出缺陷信號(hào)。用于對(duì)比試樣的鋼管須與被探傷鋼管的公稱尺寸一樣, 化學(xué)成分、表面狀況與熱處理狀態(tài)相似, 即有相似的電磁特性, 鋼管的彎曲度不大于1151000, 表面無(wú)氧化皮, 無(wú)影響校準(zhǔn)的缺陷。按標(biāo)準(zhǔn), 對(duì)比試樣的人工缺陷為穿過(guò)管壁并垂直于鋼管表面的孔, 人工缺陷為五個(gè), 其中三個(gè)

11、處于對(duì)比試樣中間部分, 沿圓周分布,大體上互成120角, 彼此之間的周向距離不小于200mm。另外, 距管兩端不大于200mm處各加工一個(gè)一樣的人工缺陷, 以檢驗(yàn)端部效應(yīng), 如圖所示。雙頻渦流檢測(cè)原理:雙頻渦流儀的測(cè)量電路通常是一交流電橋。其檢測(cè)線圈一般接成差動(dòng)形式, 構(gòu)成電橋的兩臂。當(dāng)測(cè)量電橋平衡(即線圈在遠(yuǎn)離缺陷或橫跨缺陷兩邊時(shí)) , 其輸出為零。反之, 當(dāng)差動(dòng)檢測(cè)線圈先后通過(guò)管臂缺陷處時(shí), 管臂渦流先后產(chǎn)生部分中斷或畸變, 使兩個(gè)檢測(cè)線圈的阻抗發(fā)生相應(yīng)的變化。該變化會(huì)破壞電橋平衡, 使測(cè)量電橋先后輸出兩個(gè)相應(yīng)的不平衡信號(hào), 經(jīng)放大處理后,在阻抗平面顯示器上顯示具有一定相位角和幅值的“8

12、”字形軌跡, 供判斷缺陷的性質(zhì)和危害程度。實(shí)際繞制線圈時(shí), 線圈匝數(shù)可由下式估算:L = 40rnKn / l式中r線圈平均半徑;n線圈匝數(shù);l線圈長(zhǎng)度;Kn 考慮到線圈長(zhǎng)度為有限時(shí), 磁場(chǎng)分布不均勻, 需要加以修正的系數(shù)。結(jié)論：檢測(cè)結(jié)果表明, 用渦流技術(shù)對(duì)壓力容器列管進(jìn)行檢測(cè), 是切實(shí)可行的。它具有檢測(cè)速度快、靈敏度高、測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確等特點(diǎn)。利用平面阻抗分析, 結(jié)合傳感器的設(shè)計(jì), 可有效地發(fā)現(xiàn)缺陷, 且符合標(biāo)準(zhǔn)的要求, 完全可應(yīng)用于實(shí)際檢測(cè)中。 個(gè)人認(rèn)為最關(guān)鍵的是要有一個(gè)敏感的傳感器。滲透探傷滲透探傷簡(jiǎn)介著色滲透探傷法屬于無(wú)損探傷中的一種方法，就是在清洗過(guò)的工件表面涂上滲透劑，如果有缺陷，滲透

13、劑就會(huì)滲入缺陷中。然后把工件表面多余的滲透劑清除干凈，再涂上顯像劑，由于毛細(xì)現(xiàn)象，缺陷里殘存的滲透劑被吸出。雖然著色滲透探傷法同其他檢測(cè)方法相比精度較低，但由于操作簡(jiǎn)單又不需專門裝置，只須配制或購(gòu)買適宜的著色滲透探傷劑，并嚴(yán)格按照一定的方法使用，即可獲得滿意的探傷結(jié)果，因此在檢查焊接零件表面缺陷時(shí)仍然經(jīng)常使用。探傷劑著色滲透探傷法使用的探傷劑包括：滲透劑、去除劑、顯像劑。1.滲透劑 一般由顏料、溶劑、乳化劑和多種改善滲透性能的附加成分組成。滲透劑分三種，這三種滲透劑都具有滲透力強(qiáng)、顏色鮮艷、清洗性能好，并易于被顯像劑從缺陷中吸出的特點(diǎn)。滲透劑的種類、特點(diǎn)與應(yīng)用圍見(jiàn)表1。2.去除劑去除劑主要去除

14、零件表面多余的滲透劑，主要體現(xiàn)在無(wú)腐蝕、無(wú)毒，不干擾滲透劑功能。針對(duì)滲透劑，去除劑也分三種，具體特性見(jiàn)表2。3.顯像劑各種顯像劑都應(yīng)滿足：顯像粉末呈微粒狀，易形成均勻薄層；與滲透劑有較高的襯度對(duì)比；吸濕能力強(qiáng)，吸濕速度快；性能穩(wěn)定、無(wú)腐蝕、對(duì)人體無(wú)害。滲透探傷檢測(cè)的工藝步驟（1）清理將焊縫表面與兩側(cè)至少25m m 的區(qū)域，采用打磨等方法清除焊渣、飛濺與表面氧化皮等，不允許使用噴砂、噴丸處理，因?yàn)檫@樣可能會(huì)使焊接缺陷處堵塞，致使檢測(cè)無(wú)效或效果不佳。（2）清洗用水或清洗液清洗被檢表面的油脂、纖維屑等可能遮蓋表面缺陷顯示或干擾檢驗(yàn)的外來(lái)物質(zhì)，并吹干或自然干燥，要使零件充分干燥才能進(jìn)行下面步驟。（3）

15、使用噴刷、浸等方法將滲透劑涂敷在檢測(cè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)溫度在1050，滲透時(shí)間不得少于5m in或使用滲透劑使用說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的滲透時(shí)間。在滲透時(shí)間，應(yīng)保持滲透劑把檢測(cè)表面全部潤(rùn)濕。當(dāng)溫度在315圍時(shí)，應(yīng)根據(jù)溫度情況適當(dāng)增加滲透時(shí)間，低于3或高于50時(shí)，應(yīng)另行考慮決定，并在檢測(cè)記錄中加以說(shuō)明。（4）對(duì)于后乳化型滲透劑，可用噴、澆、浸的方法將乳化劑施加于被檢表面上。合適的乳化時(shí)間必須通過(guò)試驗(yàn)確定。（ 5 ）達(dá)到規(guī)定的滲透時(shí)間后，應(yīng)清除殘留在被檢測(cè)表面上的滲透劑。在清除過(guò)程中，既要防止清除不足造成對(duì)缺陷痕跡的識(shí)別困難，也要防止清除過(guò)度使?jié)B入缺陷中的滲透劑被清除。對(duì)于水洗型、后乳化型滲透劑可以用噴水方法清除，水

16、壓不應(yīng)超過(guò)0.345MP a，水溫不應(yīng)超過(guò)40。對(duì)于溶劑去除型滲透劑，可用布或紙沿著某一方向重復(fù)擦拭，直到大部分滲透劑被去除后，再用沾有少量溶劑的布或紙輕輕擦拭殘留的滲透劑，禁止用沖洗的方法。（6）經(jīng)清洗處理后的表面，可以用干凈材料吸干或用熱風(fēng)吹干，可以自然蒸發(fā)干燥，表面溫度不允許超過(guò)50。不允許只使用加熱干燥的方法。（7）經(jīng)清洗、干燥后的表面應(yīng)立即施加顯像劑，顯像劑的厚度應(yīng)適當(dāng)、均勻，可以采用浸、刷、噴等作業(yè)方法，現(xiàn)場(chǎng)溫度在1050圍，顯像時(shí)間一般為7min。（8）對(duì)施加顯像劑后被檢表面的跡痕評(píng)定應(yīng)在滲透劑滲出后730m i n完成，對(duì)跡痕觀察應(yīng)在白光強(qiáng)度大于350lx的條件下進(jìn)行。（9）檢

17、測(cè)結(jié)束后，為了防止殘留的顯像劑腐蝕被檢表面或影響其使用，應(yīng)使用刷洗、噴氣、噴水法或使用布、紙等物質(zhì)清除顯像劑。注意事項(xiàng)：（1）檢測(cè)人員應(yīng)按有關(guān)規(guī)程的規(guī)定進(jìn)行培訓(xùn)，視力應(yīng)無(wú)色盲和色弱。（2）在使用購(gòu)買的探傷液時(shí)，應(yīng)用同一廠家生產(chǎn)的同一系列的探傷液，不準(zhǔn)混合使用。（3）在清理被檢區(qū)域時(shí)，禁止用噴丸、拋丸清理方法。（4）檢測(cè)順序應(yīng)按照探傷液使用說(shuō)明嚴(yán)格執(zhí)行。（5）在檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)員應(yīng)做適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)（如戴塑料手套、眼鏡、口罩等）。通過(guò)上述容總結(jié)滲透探傷方法的優(yōu)缺點(diǎn) ： 著色法只需在白光或日光下進(jìn)行，在沒(méi)有電源的場(chǎng)合下也能工作，熒光法需要配備黑光燈和暗室，無(wú)法在沒(méi)電的場(chǎng)合下工作。 水洗型滲透適于檢查表面較粗

18、糙的零件（鑄造件、螺拴、齒輪、鍵槽等），操作簡(jiǎn)便，成本較低，特別適合批量零件的滲透檢測(cè)。而對(duì)于水基滲透液可以檢查不能接觸油類的特殊零件（液氧容器） 后乳化型滲透適于表面光潔，靈敏度要求高的零件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪片，渦輪盤等，特別是后乳化型熒光法配合速干式顯象被認(rèn)為是靈敏度最高的一種滲透方法。溶劑去除型著色法由于可以使用在沒(méi)有水和電的場(chǎng)合，因而應(yīng)用非常廣泛，特別是噴罐使用，可簡(jiǎn)化操作，適用于大型零件的局部檢測(cè)（如鍋爐、壓力容器的焊縫檢測(cè)等），該法成本較高，不適于大批量零件的滲透檢測(cè)。滲透探傷與渦電流探傷的對(duì)比與總結(jié)個(gè)人總結(jié)通過(guò)上述的對(duì)比，我們可以發(fā)現(xiàn)兩種方式都是用于檢測(cè)焊接結(jié)構(gòu)的表面缺陷的檢測(cè)方法，然而渦電流檢測(cè)方式明顯操作比較簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化分析和判斷，所以渦電流探傷是將來(lái)無(wú)損檢測(cè)的方向。參考文獻(xiàn) 1 廣純, 弘, 賈慧明. 幾種鋼管探傷方法可靠性分析 J . 鋼鐵, 2002, 37( 9) : 56- 60. 2 王嬋, 澤. 管材超聲波渦流檢測(cè)一體化研究 A . 省第十屆無(wú)損檢測(cè)年會(huì) C . 臨潼: 2006. 3 車俊鐵, 侯強(qiáng), 于靜. 兵器零部件微裂紋檢測(cè)方法的對(duì)比分析 J . 兵器材料科學(xué)與工程, 200