渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)渦流檢測(cè)的基本原理

當(dāng)載有交變電流的檢測(cè)線(xiàn)圈靠近導(dǎo)電試件時(shí)，由于線(xiàn)圈磁場(chǎng)的作用，試件會(huì)感生出渦流。渦流大小、相位及流動(dòng)性是受到試件導(dǎo)電性能等的影響，渦流的反作用又使檢測(cè)線(xiàn)圈的阻抗發(fā)生變化。因此通過(guò)測(cè)定檢測(cè)線(xiàn)圈阻抗的變化，或線(xiàn)圈上感應(yīng)電壓的變化，就可以得到被檢材料有無(wú)缺陷。渦流檢測(cè)基本原理圖渦流檢測(cè)的特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：（1）不需耦合劑，對(duì)管、棒、線(xiàn)材易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（2）對(duì)導(dǎo)電材料表面和近表面缺陷的檢測(cè)靈敏度較高。（3）能在高溫、高速下進(jìn)行檢測(cè)。（4）應(yīng)用范圍廣，對(duì)影響感生渦流特性的各種物理和工藝因素均能實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。（5）工藝簡(jiǎn)單、操作容易、檢測(cè)速度快。缺點(diǎn)：（1）只適合導(dǎo)電材料表面和近表面的檢測(cè)。（2）難以判斷缺陷的種類(lèi)、形狀和大小。（3）干擾因素較多，需要特殊的信號(hào)處理技術(shù)。（4）對(duì)形狀復(fù)雜的試件難以進(jìn)行檢測(cè)。目的檢測(cè)因素典型應(yīng)用探傷試件中的裂紋、腐蝕、凹坑、夾雜、氣泡等管、棒、線(xiàn)、板材等的探傷；機(jī)制件的探傷；飛機(jī)維護(hù)及管道系統(tǒng)的維護(hù)檢查；疲勞裂紋的監(jiān)視。材質(zhì)試驗(yàn)電導(dǎo)率磁導(dǎo)率測(cè)量金屬試件的電磁參數(shù)；金屬熱處理狀態(tài)的鑒別；金屬材料的分選；金屬材料成分含量、雜質(zhì)含量的鑒別。厚度及位移等的測(cè)量提離效應(yīng)、厚度效應(yīng)、充填效應(yīng)等金屬試件上涂、鍍等膜層測(cè)量；板材測(cè)厚；位移、振動(dòng)測(cè)量；液面位置、壓力等的監(jiān)控；試件尺寸、形狀測(cè)量等。渦流檢測(cè)的主要用途及影響感生渦流的特性的主要因素主要應(yīng)用（1）能檢測(cè)出材料和構(gòu)件中的缺陷，例如裂紋、折疊、氣孔和夾雜等。（2）能測(cè)量材料的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、檢測(cè)晶粒度、熱處理狀況、材料的硬度和尺寸等。（3）金屬材料或零件的混料分選。通過(guò)檢查其成分、組織和物理性能的差異而達(dá)到分選的目的。（4）測(cè)量金屬材料上的非金屬涂層、鐵磁性材料上的非鐵磁性材料涂層和鍍層的厚度等。（5）在無(wú)法進(jìn)行直接測(cè)量的情況下，可用來(lái)測(cè)量金屬箔、板材和管材的厚度，測(cè)量管材和棒材的直徑等。渦流檢測(cè)的技術(shù)原理渦流檢測(cè)實(shí)質(zhì)是檢測(cè)線(xiàn)圈阻抗的變化。當(dāng)檢測(cè)線(xiàn)圈靠近被檢工件時(shí)，其表面出現(xiàn)電磁渦流，該渦流同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與原磁場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，并部分抵消原磁場(chǎng)，導(dǎo)致檢測(cè)線(xiàn)圈電阻和電感分量變化。若金屬工件存在缺陷，就會(huì)改變渦流場(chǎng)的強(qiáng)度及分布，使線(xiàn)圈阻抗發(fā)生變化，通過(guò)檢測(cè)這個(gè)變化就可發(fā)現(xiàn)有無(wú)缺陷。渦流檢測(cè)示意圖圖為渦電流在檢測(cè)工件上流動(dòng)的情形，垂直于渦電流流向的裂紋阻擋了它的流動(dòng)，使工件上反射磁場(chǎng)隨之發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)線(xiàn)圈阻抗和電壓改變而被探測(cè)出；但是如果裂紋走向與渦電流方向平行，缺陷很難被發(fā)現(xiàn)，因此，一般渦流檢測(cè)時(shí)必須從多個(gè)方向進(jìn)行檢測(cè)。趨膚效應(yīng)和滲透深度當(dāng)激勵(lì)線(xiàn)圈中通以交流電時(shí)，在試件某一深度上流動(dòng)的渦流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與原磁場(chǎng)反向的磁場(chǎng)，減少了原來(lái)的磁通，并導(dǎo)致更深層的渦流的減少，所以渦流密度隨著離表面距離的增加而減少，其變化取決于激勵(lì)頻率、試件的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，在試件中感應(yīng)出的渦流集中在靠近激勵(lì)線(xiàn)圈的材料表面附近，這種現(xiàn)象叫做趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)的大小以滲透深度來(lái)描述，即電流密度減少到表面電流密度的時(shí)的深度。滲透深度與頻率的平方根成反比。渦流阻抗分析

線(xiàn)圈的阻抗用檢測(cè)線(xiàn)圈的阻抗變化來(lái)測(cè)定受檢試件性能影響而產(chǎn)生的渦流的變化。線(xiàn)圈自身的阻抗一個(gè)線(xiàn)圈并不是一個(gè)純電感，而是需用電阻、電感、電容組合而成的等效電路來(lái)表示。線(xiàn)圈自身的復(fù)阻抗：耦合線(xiàn)圈的阻抗表示檢測(cè)線(xiàn)圈的自阻抗，即線(xiàn)圈空載阻抗，

為空載的感抗。表示渦流環(huán)的自阻抗，為渦流環(huán)的感抗。表示檢測(cè)線(xiàn)圈與渦流環(huán)的耦合阻抗，

稱(chēng)為耦合電抗。等效阻抗與視在阻抗等效阻抗：表示被測(cè)導(dǎo)體上的渦流場(chǎng)對(duì)檢測(cè)線(xiàn)圈的影響。視在阻抗：檢測(cè)線(xiàn)圈的視在阻抗是自阻抗與等效阻抗之和。阻抗圖視在電阻視在電抗阻抗的歸一化

經(jīng)過(guò)歸一化處理后的電阻和電抗都是無(wú)量綱的量，并且都恒小于1。歸一化阻抗圖的特點(diǎn)（1）它消除了原邊線(xiàn)圈電阻和電感的影響，具有通用性。（2）阻抗圖的曲線(xiàn)簇以一系列影響阻抗的因素作為參量。（3）阻抗圖形定量地表示出各影響阻抗因素的效應(yīng)大小和方向。（4）對(duì)于各種類(lèi)型的工件和檢測(cè)線(xiàn)圈，有各自對(duì)應(yīng)的阻抗圖。進(jìn)行渦流檢測(cè)的步驟：（探針式渦流探傷儀為例）摸清被檢零件的裂紋規(guī)律如零件的材料組織與特性、結(jié)構(gòu)形狀、制造時(shí)的加工方法、裝配位置、使用時(shí)間、受力狀態(tài)、可能產(chǎn)生或經(jīng)常產(chǎn)生裂紋的部位、裂紋的方向等。參考試件的準(zhǔn)備和制作最好采用報(bào)廢的有自然缺陷（裂紋）的相同零件作為參考試件。也可用無(wú)自然裂紋的零件，在容易產(chǎn)生疲勞裂紋的部位用機(jī)械加工法，或腐蝕法，或電火花加工人工缺陷的參考試件。渦流探頭的選擇1所選擇的渦流探頭必須與所用的探針式渦流探傷儀相匹配。所選擇的渦流探頭一定要有足夠高的檢測(cè)靈敏度。所選擇的渦流探頭一定要便于接近被檢區(qū)域。幾種通用形式的探針式渦流探頭正確標(biāo)定儀器檢測(cè)“靈敏度”的選擇“提離”旋鈕的調(diào)整“零位”旋鈕的調(diào)整嚴(yán)格執(zhí)行渦流檢測(cè)工藝渦流檢測(cè)時(shí)，探頭移動(dòng)的掃描速度不宜太快。探頭兩次間的掃描距離不宜過(guò)大。對(duì)探頭施加的壓力不宜大，但要均勻，只要輕輕接觸零件表面即可。探頭在掃描過(guò)程中，盡可能保持探頭磁芯軸線(xiàn)與被檢零件表面相垂直。裂紋信號(hào)的識(shí)別1干擾信號(hào)的種類(lèi)被檢零件材料不均勻所產(chǎn)生的干擾信號(hào)探頭與被檢零件相對(duì)位置的變化所引起的干擾信號(hào)受檢區(qū)域的形狀發(fā)生變化所引起的干擾信號(hào)對(duì)非磁性材料零件進(jìn)行渦流檢測(cè)中探頭接近磁性材料零件時(shí)引起的干擾信號(hào)2裂紋信號(hào)的識(shí)別當(dāng)探頭在受檢部位掃描移動(dòng)時(shí)，如果儀器的電表指針發(fā)生較小的、緩慢的正偏轉(zhuǎn)，一般都屬于材料不均勻所引起的干擾信號(hào)，而不是裂紋等缺陷信號(hào)當(dāng)探頭在受檢區(qū)域掃描移動(dòng)時(shí)，如儀器的電表指針在受檢區(qū)發(fā)生大面積報(bào)警現(xiàn)象，通常不是裂紋信號(hào)，多屬儀器“零位”旋鈕定的太高當(dāng)探頭垂直于裂紋的方向掃描移動(dòng)時(shí)，如果儀器的電表指針發(fā)生突然的正偏轉(zhuǎn)，且探頭移動(dòng)少許，電表指針又立即恢復(fù)原位，這種突變信號(hào)屬裂紋信號(hào)，表明探頭下面有裂紋存在。當(dāng)探頭平行于裂紋方向的掃描移動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)探頭移動(dòng)到某一點(diǎn)時(shí)，儀器發(fā)生突然的正偏轉(zhuǎn)，其后探頭雖繼續(xù)移動(dòng)但電表的示值不變，只有探頭移動(dòng)到另一點(diǎn)后，電表指針才恢復(fù)原位。這種信號(hào)也屬于裂紋信號(hào)，表明在上述兩點(diǎn)之間有裂紋存在當(dāng)探頭從零件的中間部位移動(dòng)到零件的邊緣時(shí)，儀器所發(fā)生的報(bào)警現(xiàn)象，是由于邊緣效應(yīng)所致