问与答涡流检测35个问题

1.甚么叫涡流(Eddy-current)?

当金属导体处在改观着的磁场中或在磁场中行动时,由于电磁感触影响而在金属导体内产生的漩涡状起伏电流。

2.甚么叫阻抗(Rresistance)-能量花费(Energylost)?

电流经由导体材料流程中,电荷在导体中挪动将克复必然的阻力,即电阻(R)。

导体材料的电阻使部份电能转折为热,花费必然的能量。鼓励电流在线圈中起伏,或感触电流在被测导体(工件)中起伏都要花费能量,不同试件因导电率、磁导率等影响成分不同,能量花费的巨细也不相同。

3.甚么叫电抗(Xreactance)-能量保存(Energystored)?

当电流经由导体时,导体范畴产生磁场,部份电能转折为磁场中的磁能,在必然前提下磁场的磁能可动弹为感触电流。涡流探测中,除了自感局势之外,两个相邻的线圈间尚有互感局势存在。不论自感电流,抑或互感电流所产生的磁场,总要拦阻原电流增加或松开,这即是感抗的影响。同理,电容器对电压改观的拦阻影响称为容抗,感抗和容抗统称为电抗。时时地说,磁性材料增加探测线圈的电抗,非磁性材料减少探测线圈的电抗。

4.涡流探测本领的性格是甚么?

涡流探测是一种袭用较遍及的无损探测本领,是五大常例无损探测法子之一,该探测法具犹下列本领性格:

①探测速度快,易于实行主动化。由于涡流探测的基根源理是电磁感触,涡流探测只合用于能产生涡流的导电材料。涡流探测线圈鼓励后所产生的电磁场本色是一种电磁波,具备摇动性和粒子性,是以探测时传感器不须要来往工件,也不用在线圈与试件之间填充耦合剂,是以探测速度快,对管、棒材的探伤每分钟可磨炼几十米;对丝、线材的探伤每分钟可达几百米,以至上公里,是以,易于实行主动化探测。

②表面、亚表面毛病检出灵巧度高。由于感生涡流渗入被检试件的深度与实验频次的平方根成反比,这个深度不大,是以,涡流探测时常被以为是一种探测表面或近表面品质的无损探测本领。罕用实验频次的控制为几赫兹至几兆赫兹(非凡的可高达上百兆)。

③能在高温状况下实行探测。由于高温下的导电试件依然具备导电性质,涡流探测不受材料温度的影响,是以,可在该状况下对导电体实行探测,如热丝、热线、热管、热板。特为要紧的是当加热到居里点以上,钢材消除了磁导率的影响,也许象非磁性金属那样,用涡流法实行探伤、材质实验以及实行板厚、管壁厚或复盖膜层厚度的丈量。

④多用处的探测本领。对试件中涡流产生的影响成分紧要有:金属物体的电导率和磁导率、试件的尺寸和形态、线圈和试件空隙的巨细、试件内部的毛病等。是以,涡流也许袭用于多个不同的畛域,除探伤外,还能丈量工件的电导率、磁导率、晶粒尺寸、热解决状况和工件几许尺寸,涂层(或镀层)厚度。它合用于铁磁性、非铁磁性金属或金属工件的百般物理的、机关的冶金状况探测。

⑤制服多种烦扰成分。涡流探测能对试件本能的多种参数做出响应,是以,是一种多用处的探测法子。同时,由于探测中对多种参数的敏锐响应,工件的无关参数将产生多种烦扰记号,严峻的烦扰记号可影响对灵验记号的识别,给探测成效的判定带来搅扰。这就请求在探测时,应采取百般灵验法子来消除烦扰成分的影响,保证探测的牢靠实行。

⑥磨炼成效也许及时显示和经由磁带机、光盘和软硬磁盘纪录永久保管,且可在须要时回放重现,并实行解析。

5.简述涡流探测仪器的根本布局(即产生涡流的根本前提)。

根据电磁感触的互感道理,惟有两个导体之间才能产生互感效应。故产生涡流的根本前提是:能产生交变鼓励电流及丈量其改观的安装,探测线圈(探头)和被检工件(导体)。时常受检工件包含金属管、棒、线材,制品或半制品的金属零部件等。

6.简述涡流探测道理――电阻抗的丈量。

涡流探测即是经由丈量涡宣传感器的电阻抗(Zimpedance)改观值实行的,电阻抗包含阻抗(Rresistance)和电抗(Xreactance)。

7.甚么是阻抗平面图?

以阻抗R为横坐标,电抗X为纵坐标产生直角坐标系,经由涡流仪器测定探测线圈的电阻抗改观量,可在上述坐标系标识一个点P。

P点是一矢量点,具备必然的幅度(amplitude)和相位(phase),电阻抗改观在阻抗平面图上的呈现:由于百般成分产生涡流记号份量——阻抗R或电抗X值的改观,阻抗平面图上的涡流探测记号矢量点p将随之产生位移,P点位移后涡流记号的幅(Zamplitude/distance)和相位(θ,phase/direction)也随之产生改观。P点改动的轨迹图即阻抗平面图。

8.影响涡流记号矢量点P挪动的成分有哪些?

由于百般成分的影响,如试样的电导率、磁导率、形状尺寸等等,将引发涡流矢量点P在阻抗平面图上位移,P点的挪动产生百般百般的轨迹,称为阻抗平面图。经由解析涡流仪检出阻抗平面图,也许判定试样的一些性格。

9.甚么是电导率(σ)?

用于描摹电流经由导体难易水平的量值,统一导体的电导率与其电阻成反比。当被测物体(简称试件)的电导率σ改观时,涡流的起伏将浮现响应的改观,阻抗图上涡流记号矢量点P也将挪动。

10.怎样测定试件的电导率?

由于电导率σ的改观会引发涡流Ie产生改观,全数也许袭用Ie与σ之间的内涵联络,根据不同的Ie值来猜测σ的值,也即是说咱们也许袭用涡流本领来丈量不同金属材料的电导率。只需咱们能将不同电导率的金属材料产生的涡流值做一个对应弧线(或称为标定弧线),便可很轻易地测出任何一种未知金属材料的导电率σ。这即是涡流本领袭用于电导率丈量的道理。

11.影响电导率的成分有哪些?

①杂质含量:杂质影响材猜华夏子的分列,引发电阻率增大。

②温度:在必然控制内,材料的电阻随温度的改观而改观。

③冷热加工:材料的冷热加工,也许产生内应力而使材料的阻抗改观。

④合金成份:关于固溶合金,电阻率跟着合金成份的增添而增添。

⑤应力:在弹性控制内,单向拉伸或挽救会提升导体的电阻率。

12.简述涡流探测试件形变、厚度的道理?

相同电导率的试件,由于几许形态的改观,如厚薄不一,浮现凹坑,或许探测线圈位于试件的边沿处等,本来涡流场将遭到影响而产生畸变,如许便产生涡流记号矢量点的改观。

根据几许形态不同会引发涡流记号改观的道理,可将涡流仪袭用于测厚等,在挥发器传热管道涡流磨炼中首创了“挥发器胀管区外貌弧线软件”(ProfilometaruySoftware)。

13.甚么叫边沿(端头、端尾)效应?

当探测线圈挪动到板状试件的边沿、凹坑、或减薄处时,涡流场便产生畸变,这类局势在涡流探测本领中称之为“边沿效应”。若被测物体是棒状、丝状或线状以及管状,这类局势便称之为“端头效应”或“端尾效应”。涡流的畸变可响应于阻抗平面图中,下图为电导率雷同而厚度不同的试样经涡流探测显示的阻抗平面图。

14.简述“提离效应”和袭用涡流丈量金属表面的非金属涂层(如油漆厚度)厚度的道理。

当探测线圈与被测试件之间的相对场所产生改观时,探测线圈在试件上产生的涡流密度就会改观。探测线圈与试样的相对间隔渐渐增添,涡流密度渐渐减小,涡流记号矢量点P可在阻抗平面图中浮现挪动,产生改观的轨迹。这类局势称之为“提离效应”(liftoffeffective)。袭用该道理可丈量金属表面的非金属涂层(如油漆厚度)的厚度,或低电导率试样上高电导率遮盖层的厚度。当探测线圈阔别(假如无限远)试样时,试样中便没有涡流产生。

探头从中等电导率的试样提离(lift-off),在试样与探头间产生不同空隙(probeSpacing)时,阻抗平面图随之浮现响应的改观;以上形象可看做在探测具备中等电导率试件时,试件上遮盖着不同厚度的低导电层(或非导电层)物资。

15.甚么是磁导率(μ)、本质磁导率、相对磁导率?

不同物资在雷同磁场H中的磁感触强度B值是不相同的。为了响应这类改观,引入磁导率的观点。磁导率又叫磁导系数,它示意了材料磁化的难易水平,用标识μ示意。磁导率是物资磁化时磁感触强度的比值,响应了物资被磁化的才能。μ=B/H

如若试样的电导率σ安定,而其磁导率μ产生改观,磁导率的改观相同影响试样中涡流的起伏形象,使阻抗平面图中涡流记号矢量点P产生挪动.

磁导率μ时常可分为本质磁导率(μ)、相对磁导率(μr时常为一个常数)和真空磁导率(μ0)。三者的干系为:μ=μ0μr

16.铁磁性材料涡流探伤时,为甚么必然袭用磁饱和本领?

铁磁性材料探测时,其磁导率跟着鼓励电流产生的外加交变磁场H的改观而改观,使阻抗平面图上涡流记号矢量点P改观未必,严峻烦扰涡流仪对铁磁性材料的探伤等。是以对铁磁性材料的涡流探伤时时都要袭用磁饱和本领,即增设一个磁饱和线圈。

17.简述磁饱和本领道理。

下图所示的弧线,示意试件在外加磁场H影响下其磁感触强度B渐渐增大,两者之间的干系是:

早先试样的磁感触强度B随外加磁场H的渐渐加大而赶紧增大(如右图弧线oa段);

但当外加磁场H持续增大时,试样的磁感触强度B值虽持续增大,但速度已大大减小(如右图弧线ab段);

当磁场强度H增大到必然值(如右图弧线b点)往后,试样的磁感触强度B值险些不再增大。

注明磁感触强度已到达一个相对的极限值,或许说试件被磁化到了一个极限值(即“磁饱和”)。

下图示意试件的相对磁导率μr随外加磁场强度H的增添而改观的形象。假如试样本来相对磁导率μr位于L点,当外加磁场H影响于试件,且H的磁场强度渐渐增大;早先相对磁导率μr的值随H的增大赶紧增大(如右图弧线Lm段)。当H持续增大时,相对磁导率μr反而减小(如右图弧线mn段),末了到达一个相对的极限值n,测验讲明n值约为1。

综上所述,涡流探测铁磁性试样时,在试件上施加一个充沛大的磁场(磁饱和的运用),也许将试件本来改观的磁导率管制在一个相对安定的值中(即1)。

非铁磁性材料的μr值为1。

18.影响响磁导率的成分有哪些?

①化学成份和热解决状况:材料的纯度越高,磁导率越大,矫顽力就越小;金属晶粒界限位错越少或应力越小也使磁导率越高,矫顽力就越小。热解决对金属磁性也有显然影响。

②冷加工:冷加工会使金属的晶粒点阵布局产生改观,磁导率也随之产生改观。③温度:磁性材料的磁性是跟着温度而改观。

19.甚么叫材料的不延续性、毛病?

“不延续性”是指材料在板滞、金属等物理性格方面不足均一性,它们也许用无损探测法子测出来。毛病是不延续性的一部份,但不延续性不必然是毛病。时常把也许引发或也许引发材料在固性方面的中缀或不延续性称为毛病,它将低落材料的强度和处事性格。

其它,毛病还可分为两类:一类是超标毛病,海突矬(Defects)示意,是由累计的影响(比如裂纹总长等)而使材料或产物不能餍足验收准则或本领请求的一种不延续性,即不及格性。一类是对材料或产物的坚硬性有不良影响但尚可允许的不延续性,称为允许毛病,用(Flaw)示意。

材料的不延续性,如裂纹,凸或凹、划伤、磨损等,会影响涡流的起伏,使阻抗平面图中涡流记号矢量点P产生挪动。

20.怎样断定涡流的准则浸透深度(δ)?

当涡流探头来往试件(导电材料)时,试件内便产生涡流,涡流在试件内的散布是不平均的。涡流的散布跟着深度的增添按指数函数方法而衰减,即间隔探头线圈越大,涡流的密度越小.

假如涡流在试件表面的密度为1,跟着深度的增添,试件中的涡流密度渐渐衰减。当衰减到0.37时,恰巧为一个浸透深度(即1个δ),或称之为一个准则浸透深度。换句话说,所谓准则浸透深度指的是涡流密度由表面上的%衰减到37%时的深度。

统一材料探测频次不同时,浸透深度与频次的平方根成反比,即低频的浸透深度大于高频。统一探测频次对不同材料探测时,浸透深度不同。

21.甚么叫涡流的趋肤效应(或集肤效应)?

涡流紧要召集在被检试样的表面、亚表面,在一个浸透深度处涡流密度仅为表面的37%,且当探测频次f越大,试样的电导率和磁导率越大,涡流的浸透深度越小。这类局势称为趋肤效应(或集肤效应)。

是以,普遍涡流仪对受检试件表面、近表面毛病的灵巧度较高,试样深处毛病的探测灵巧度较低,为了探测试件深处的毛病,探测仪器必然取舍较低的频次,但探测频次过低会低落仪器的灵巧度,增添差错。

22.甚么叫相位滞后?

涡流探测时,试件不同深处的毛病将引发涡流记号矢量点P的相位角改观,即涡流记号相位角自试样表面向深处按浸透深度成线性滞后。其滞后角度的巨细由下式盘算:

由于涡流的以上性格,是以,试件中相同的毛病,深处毛病的涡流记号与表面毛病的涡流记号相较量,前者幅度较小且相位角较大,探测时必然仔细解析辩别。

23.甚么叫填充系数?

填充系数指的探测线圈(探头)与试样之间的耦合度(空隙)。填充系数越大,探头与试样符合越好,电磁感触(或互感)的效率越高,探测灵巧度越高。

若填充系数过小,由于探头尺寸与试件空隙太大,或因传动安装不良,板滞传动引发的偏爱太大,或职掌不妥,可引发提离效应增大,浮现烦扰记号。管道探测时,倘使填充系数太大,可影响探头行动,同时轻易毁坏探头。时时请求填充系数η>0.75,同时请求尽也许保证探头与试件之间的相对行动保持安定。

24.甚么叫信噪比(S/N)?

何分辩率怎样?探测记号幅度(S)与噪声记号(烦扰记号)幅度(N)的比值称为信噪比.时时请求涡流仪器的信噪比大于或即是3,即S/N≥3:1。信噪比响应涡流探测系统的灵巧度,是涡流仪本能是非的要紧目标之一。信噪比过小,灵巧度低,不易识另与断定伤记号,致使漏检.

分辩力(或分辩率)指的是涡流系统能区隔开两个相邻毛病的才能。所能辨别的这两个相邻毛病的间隔越小,分辩率越高,反之,分辩率就低。

25.简述涡宣传感器的分类。

涡宣传感器的类别多种各类,分类法子也不少,罕见的分类法子有下列几种:

①按鼓励源的波形和数方针不同实行分类,有正弦波、脉冲波和方波等。

②按探测线圈输出记号的不同分类,有参量式和变压器式两类。参量式线圈输出的记号是线圈阻抗的改观,时时它既是产生鼓励磁场的线圈,又是拾取工件涡流记号的线圈,是以又叫自感式线圈。变压器式线圈,输出的是线圈上的感触电压记号,时时由两组线圈产生,一个专用于产生交变磁场的鼓励线圈(或称低级线圈),另一个用于拾取涡流记号的线圈(或称次级线圈),又叫互感式线圈。

③探测线圈和工件的相对场所分类,有外穿过式线圈、内经由式线圈和安插式线圈三类。

④按线圈的绕制方法分类,有绝对式、准则较量式和自较量式三种。

⑤按传感器线圈绕组磁通方位的不同分类,时时把平行于工件轴线的磁通方位称为“轴向”,而笔直于轴线的磁通方位称为“法向”。

26.甚么叫外穿过式线圈(探头)?

因探测线圈位于工件的外部而得名,这类线圈是将工件插入并经由线圈内部实行探测。它能探测管材、棒材、线材等,是也许从线圈内部经由的导电试件。由于采取穿过式线圈,轻易实行涡流探伤的批量、高速磨炼,且易实行主动化探测。是以,遍及地袭用于小直径的管材、棒材、线材试件的表面品质探测。

27.甚么叫内经由式线圈(探头)?

内经由式线圈,在对管件实行磨炼中,偶尔必然把探头放入管子的内部,这类插入试件内部实行探测的探头称为内经由式探头,也叫内部穿过式线圈,它合用于冷凝器管道(如钛管、铜管等)的在役探测。

28.甚么叫安插式线圈(探头)?

安插式线圈又称点式线圈或探头。在探伤时,把线圈安插于被探测工件表面实行磨炼。这类线圈体积小,线圈内部时时带有磁芯,因此具备磁场聚焦的性质,灵巧度高。它合用于百般板材、带材和大直径管材、棒材的表面探测,还能对形态繁杂的工件某一地区做部分探测。

29.甚么叫绝对式线圈(探头)?

直接丈量线圈阻抗的改观,在探测时可用准则试件放入线圈,调换仪器,使记号输出为零,再将被试工件放入线圈,这时,若仍无输出,示意试件和准则试件的相关参数雷同。如有输出,则根据探测方针不同,别离判定引发线圈阻抗改观的起因是裂纹依然其余成分。这类处事方法可用于材质的分选和测厚,又可实行探伤。

30.甚么叫准则较量式线圈(探头)?

模范的差动式涡流探测,采取二个探测线圈反向连接成为差动大势。一个线圈中安插准则试件(与被测试件具备雷同材质、形态、尺寸且品质无缺),而另一个线圈中安插被检试件。由于这两个线圈接成差动大势,当被检试件品质不同于准则试件(如存在裂纹等)时,探测线圈就有记号输出,因此实行对试件的探测方针。

31.甚么叫自较量式线圈(探头)?

自较量式是准则较量式的通例。采取统一探测试件的不同部份做为较量准则,故称为自较量式。两个相邻安顿的线圈,同时对统一试件相邻部位实行探测时,该探测部位的物理本能及几许参数改观时常是较量小的,对线圈阻抗影响也较量薄弱。倘使将两个线圈差动连接,这类褊狭改观的影响便险些被对消掉,倘使试件存在毛病,当线圈经由毛病(裂纹)时将输出相救赶紧改观的记号,且第一个线圈或第二个线圈别离经由统一毛病时所产生的涡流记号方位相悖。

32.怎样取舍涡流探头?

根据被检目标的几许形态取舍。如测面材时取舍点探头;管、棒、丝材的在线探伤常取舍外穿过式探头或平面组合探头;电力、石化等在役管道的探测常取舍内经由式探头。根据探测方针取舍。如丈量电导率可采用绝对式或差分式点探头。根据特定的测试目标及其探测部位取舍特制专用探头。如探测挥发器传热管的时时弯管则运用填充系数较大,况且运用寿命较长的串珠状易弯探头。

33.甚么叫单频涡流本领?

初期的涡流探伤仪时常仅能对探测线圈施加一个频次的鼓励脉冲,经由阻抗解析法(或称相位解析法)对探测记号实行解析,这类采取单频次的相位解析法,至多只可辩别受检工件中的两个参数(即只可制服一个烦扰成分的影响)。单频涡流探测可用于对管、棒、线材等金属产物的探伤。

34.甚么叫多频涡流本领?

由于单频涡流本领的控制性,对很多繁杂要紧构件的探测,如热换取器管道的在役探测,临近的撑持板、管板等布部分件会产生很强的烦扰记号,用单频涡流很难的确地检出管子的毛病;又如对汽轮机叶片、大轴中央孔和航空鼓动机叶片的表面裂纹、螺孔内裂纹、飞机的升降架、轮毂和铝蒙皮下毛病的探测,具备多种烦扰成分待消除,为了使涡流仪器能在实验中同时辩别更多的参数,就须要增添辩别记号的元器件,以便得到更多的实验变量,才能做到灵验地制服多种烦扰成分影响,到达去伪存果然方针,提升探测的灵巧性、牢靠性和的确性,对受检工件做出无误评估。

年美国科学家Libby首先提议多频涡流探测本领,该法子采取几个频次同时鼓励探测线圈,经由传感器可同时搜罗到探测中的多组记号,对这些记号实行混频解决可灵验地制服多个烦扰成分,一次性讨取多个所需的记号(如毛病消息、壁多形象等)。

70年月后期,海外已胜利地袭用这项本领实行核电站蒸汽产生器管道的役前和在役探测。

80年月初,爱德森公司胜利地研发出新一代EEC-39智能一共字四频涡流探测仪,并胜利地用于大亚湾核电站冷凝器管道的在役探测。

35.甚么叫远场涡流本领?

远场涡流(RFEC.RemoteFieldEddyCurrent)探测本领是一种能穿透金属管壁的低频涡流探测本领。它的探头时常为内经由式探头,由一个鼓励线圈和一个配置在与鼓励线圈相距约二倍管内径处的较小的丈量线圈产生,鼓励线圈通以低频换取电,丈量线圈能测到来自鼓励线圈的穿过管壁后返回管内的磁场记号,进而灵验地探测金属管子的内壁毛病和壁厚减薄水平。

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