渦流檢測(cè)技術(shù)

渦流檢測(cè)技術(shù)第一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三章渦流檢測(cè)技術(shù)3.1概述3.2渦流檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)3.3渦流檢測(cè)儀器及設(shè)備3.4渦流檢測(cè)方法3.5渦流檢測(cè)診斷常用標(biāo)準(zhǔn)3.6渦流檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用第二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1概述3.1.1渦流檢測(cè)基本原理3.1.2渦流檢測(cè)的應(yīng)用3.1.3渦流檢測(cè)的特點(diǎn)3.1.4渦流檢測(cè)的發(fā)展過(guò)程第三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1.1渦流檢測(cè)基本原理第四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1.1渦流檢測(cè)基本原理渦流檢測(cè)利用電磁感應(yīng)原理，通過(guò)測(cè)定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來(lái)無(wú)損評(píng)定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法稱為渦流檢測(cè)。渦流當(dāng)檢測(cè)線圈中通有交變電流時(shí)，在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；當(dāng)此交變磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體作運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)感生出渦狀流動(dòng)的電流。原理渦流伴生的感應(yīng)磁場(chǎng)與原磁場(chǎng)疊加，使檢測(cè)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(dòng)形式及其伴生磁場(chǎng)受導(dǎo)體的物理特性影響，進(jìn)而影響檢測(cè)線圈的復(fù)阻抗。因此通過(guò)監(jiān)測(cè)檢測(cè)線圈的阻抗變化即可非破壞地評(píng)價(jià)導(dǎo)體的物理和工藝性能。第五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1.2渦流檢測(cè)的應(yīng)用第六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1.2渦流檢測(cè)的特點(diǎn)表面或近表面缺陷檢測(cè)只適用于導(dǎo)電材料非接觸，無(wú)需耦合檢測(cè)速度快，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化適用于高溫檢測(cè)適用于異型材料和小零件檢測(cè)第七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.1.3渦流檢測(cè)的發(fā)展過(guò)程1879年，英國(guó)人休斯利用感生渦流對(duì)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(guó)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(cè)技術(shù)的研究方向：1．多頻渦流檢測(cè)技術(shù)2．遠(yuǎn)場(chǎng)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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.2渦流檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)3.2.1與渦流檢測(cè)相關(guān)的電學(xué) 和磁學(xué)基本知識(shí)3.2.2渦流檢測(cè)技術(shù)原理第九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.2.1與渦流檢測(cè)相關(guān)的電學(xué)和磁學(xué)基本知識(shí)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(yè)，共六十三頁(yè)，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(chǎng)作用下感生出磁場(chǎng)的物理過(guò)程稱為磁化。順磁質(zhì)：感生磁場(chǎng)微弱、與外磁場(chǎng)方向相同的物質(zhì)，如鋁。逆磁質(zhì)：感生磁場(chǎng)微弱、與外磁場(chǎng)方向相反的物質(zhì)，如銅。鐵磁質(zhì)：感生磁場(chǎng)強(qiáng)的物質(zhì)，如鐵，鈷、鎳及其合金。磁導(dǎo)率：

相對(duì)磁導(dǎo)率：第十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，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(guò)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(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象。3.互感應(yīng)：兩載流線圈相互激起感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象第十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.2.2渦流檢測(cè)技術(shù)原理3.2.2.1渦流檢測(cè)原理3.2.2.2趨膚效應(yīng)和滲透深度3.2.2.3渦流檢測(cè)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(cè)相似定律第十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.2.2.1渦流檢測(cè)原理試件表面缺陷影響渦流渦流變化導(dǎo)致檢測(cè)線圈阻抗變化通過(guò)測(cè)量線圈阻抗變化，檢測(cè)缺陷。第十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三趨膚效應(yīng)：渦流集中在靠近激勵(lì)線圈的材料表面附近交變電流激勵(lì)磁場(chǎng)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(duì)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(lì)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(yè)，共六十三頁(yè)，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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.2.2.3渦流檢測(cè)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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1．單線圈的阻抗第十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2．耦合線圈的阻抗Z－初級(jí)線圈的視在阻抗Ze－次級(jí)線圈對(duì)初級(jí)線圈作用的等效阻抗Z=Z0+Ze第十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．阻抗平面圖A點(diǎn)B點(diǎn)第二十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．阻抗平面圖第二十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3．阻抗平面圖第二十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，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(jiǎn)化阻抗分析，假定磁場(chǎng)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(chǎng)變化無(wú)限長(zhǎng)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(yè)，共六十三頁(yè)，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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.2.2.5渦流檢測(cè)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(chǎng)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(yè)，共六十三頁(yè)，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(yè)，共六十三頁(yè)，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(shí)別，硬度、應(yīng)力、微結(jié)構(gòu)檢測(cè)相對(duì)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(cè)頻率的影響沿阻抗曲線切線變第二十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3渦流檢測(cè)儀器及設(shè)備3.3.1渦流檢測(cè)儀3.3.2渦流檢測(cè)探頭(檢測(cè)線圈)3.3.3對(duì)比試樣第二十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3渦流檢測(cè)儀器及設(shè)備第二十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.1渦流檢測(cè)儀功能：①產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)；②檢測(cè)渦流信息；③鑒別影響因素；④指示檢測(cè)結(jié)果。組成（基本電路）振蕩器信號(hào)檢出電路放大器信號(hào)處理電路顯示器和電源電路第三十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.1渦流檢測(cè)儀1振蕩器高頻振蕩頻率為2MHz一6MHz，適合于檢測(cè)表面裂紋；低頻振蕩頻率為50kHz～100kHz，穿透深度較大，適合于 檢測(cè)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(dòng)態(tài)范圍和低失真3抑止電路：通過(guò)信號(hào)疊加和平均消除干擾4檢出電路：幅度探測(cè)器、相位探測(cè)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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.2渦流檢測(cè)探頭(檢測(cè)線圈)3.3.2.1檢測(cè)線圈的分類3.3.2.2檢測(cè)線圈的使用方式第三十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.2.1檢測(cè)線圈的分類1穿過(guò)式線圈：小直徑管材、棒材、線材等檢測(cè)2內(nèi)通過(guò)式線圈：管件、深孔、螺紋孔內(nèi)壁表面檢測(cè)。3放置式線圈： 板材、帶材和大直徑管材、棒材的表面檢測(cè)， 形狀復(fù)雜的工件的特定區(qū)域局部檢測(cè)。第三十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.2.1檢測(cè)線圈的分類第三十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.2.2檢測(cè)線圈的使用方式第三十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.2.2檢測(cè)線圈的使用方式第三十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.3.3對(duì)比試樣檢測(cè)和鑒定渦流檢測(cè)儀的靈敏度、分辨力、端部不可檢測(cè)長(zhǎng)度等性能，用于：選擇檢測(cè)條件調(diào)整檢測(cè)儀器定期檢查儀器作為整個(gè)儀器的標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)量第三十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards第三十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)Inordertogivetheeddycurrentinspectorusefuldatawhileconductinganinspection,signalsgeneratedfromthetestspecimenmustbecomparedwithknownvalues.Referencestandardsaretypicallymanufacturedfromthesameorverysimilarmaterialasthetestspecimen.Manydifferenttypesofstandardsexistforduetothevarietyofeddycurrentinspectionsperformed.Thefollowingslidesprovideexamplesofspecifictypesofstandards.第三十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)Materialthicknessstandardsusedtohelpdeterminesuchthingsasmaterialthinningcausedbycorrosionorerosion.第四十頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)CrackStandards:第四十一頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)ASMETubingPitStandard:第四十二頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三ReferenceStandards(cont.)Nonconductivecoating(paint)standardwithvariousthicknessofpaintonaluminumsubstrate.第四十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.4渦流檢測(cè)方法3.4.1渦流檢測(cè)一般操作步驟3.4.2渦流檢測(cè)的頻率選擇3.4.3渦流檢測(cè)信號(hào)分析3.4.4提離效應(yīng)及其抑制第四十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.4.2渦流檢測(cè)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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.4.3渦流檢測(cè)信號(hào)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(yè)，共六十三頁(yè)，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(cè)中，探頭晃動(dòng)引起的信號(hào)變化疊加在缺陷信號(hào)中產(chǎn)生的干擾。阻礙對(duì)缺陷的正確判斷與識(shí)別。抑止方法：多項(xiàng)式擬合法數(shù)字濾波多頻測(cè)量模具支架固定探頭第四十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.5渦流檢測(cè)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(hào)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(guò)式渦流檢測(cè)診斷標(biāo)準(zhǔn)：GB／T11260—1996規(guī)定了圓鋼進(jìn)行穿過(guò)式渦流檢驗(yàn)時(shí)的對(duì)比試樣、設(shè)備、步驟和結(jié)果的評(píng)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(cè)診斷標(biāo)準(zhǔn)：GB／T5126—1985適用于以外穿過(guò)式渦流探傷法檢測(cè)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(cè)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(wú)縫管渦流檢測(cè)診斷標(biāo)準(zhǔn)：GB／T5248—1998適用于對(duì)銅及銅合金無(wú)縫管(以下簡(jiǎn)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(wú)損檢測(cè)，所述的規(guī)程適合穿過(guò)式線圈方法激勵(lì)頻率范圍為lkHz一125kHz。檢測(cè)的管材規(guī)格范圍為：外徑φ4mm～50mm；壁厚0.3mm~3mm。第四十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3.6渦流檢測(cè)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(cè)厚1涂覆層厚度測(cè)量2金屬薄板或箔厚度的測(cè)量第四十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1探傷：金屬管材探傷第五十頁(yè)，共六十三頁(yè)，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(yè)，共六十三頁(yè)，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(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3測(cè)厚：涂覆層厚度測(cè)量Conductive

BaseMetalNonconductiveCoatingEddyCurrentsIncreasingpaint

thickness第五十三頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三焊縫檢測(cè)第五十四頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三鋼管渦流探傷系統(tǒng)第五十五頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三鋼管渦流探傷第五十六頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三工業(yè)線材檢測(cè)第五十七頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三表面裂紋檢測(cè)第五十八頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三第三章作業(yè)：1、渦流檢測(cè)的基本原理是什么？適合檢測(cè)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(cè)信號(hào)的顯示方式是什么？第三章作業(yè)：1、渦流檢測(cè)的基本原理是什么？適合檢測(cè)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(cè)信號(hào)的顯示方式是什么？第五十九頁(yè)，共六十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三Multi-FrequencyEddy

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

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