工作原理
涡流探伤(eddy currentinspection)以交流电磁线圈在金属构件表面感应产生涡流的无损探伤技术。它适用于导电材料,包括铁磁性和非铁磁性金属材料构件的缺陷检测。由于涡流探伤,在检测时不要求线圈与构件紧密接触,也不用在线圈与构件间充满藕合剂,容易实现检验自动化。但涡流探伤仅适用于导电材料,只能检测表面或近表面层的缺陷,不便使用于形状复杂的构件。在火力发电厂中主要应用于检测凝汽器管、汽轮机叶片、汽轮机转子中心孔和焊缝等。原理当交流电通入线圈时,若所用的电压及频率不变,则通过线圈的电流也将不变。如果在线圈中放入一金属管,管子表面感生周向电流,即涡流。涡流磁场方向与外加电流的磁化方向将抵消一部分外加电流,从而使线圈的阻抗、通过电流的大小相位均发生变化。管的直径、厚度、电导率和磁导率的变化以及有缺陷存在时,均会影响线圈的阻抗。若保持其他因素不变,仅将缺陷引起阻抗的信号取出,经仪器放大并予检测,就能达到探伤目的。涡流信号不仅能给出缺陷的大小,由于涡流探伤时可以根据表面下的涡流滞后于表面涡流一定相位,采用相位分析能判断出缺陷的位t(深度)。
检测线圈在涡流检验中,为了适应不同探伤目的,按照检测线圈和被检构件的相互关系分为穿过式线圈、内通式线圈和放里式线圈三大类。如需将工件插入并通过线圈检测时采用穿过式线圈。对管件进行检测时,有时必须把线圈放入管子内部进行检验,则采用内通式线圈。采用放t式(点式)线圈时,把线圈放置于被查的工件表面进行检测。这种线圈体积小、线圈内部一般带有磁芯,灵敏度高,便于携带,适用于大型构件以及板材、带材等表面裂纹检验。按照检测线圈的使用方式,可分为juedui线圈式、标准比较线圈式和自比较式等三种型式。只用一个检测线圈称为juedui线圈式.用两个检测线圈接成差动形式,称为标准比较线圈式。采用两个线圈放于同一被检构件的不同部位,作为比较标准线圈,称自比较式,是标准比较线圈式的特例。基本电路由振荡器、检测线圈信号输出电路、放大器、信号处理器、显示器和电源等部分组成。
检测方法
涡流检测是把导体接近通有交流电的线圈,由线圈建立交变磁场,该交变磁场通过导体,并与之发生电磁感应作用,在导体内建立涡流。导体中的涡流也会产生自己的磁场,涡流磁场的作用改变了原磁场的强弱,进而导致线圈电压和阻抗的改变。当导体表面或近表面出现缺陷时,将影响到涡流的强度和分布,涡流的变化又引起了检测线圈电压和阻抗的变化,根据这一变化,就可以间接地知道导体内缺陷的存在。
由于试件形状的不同,检测部位的不同,检验线圈的形状与接近试件的方式与不尽相同。为了适应各种检测需要,人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。
检测线圈及其分类
在涡流探伤中,是靠检测线圈来建立交变磁场;把能量传递给被检导体;又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体中的质量信息。说,检测线圈是一种换能器。
检测线圈的形状、尺寸和技术参数对于Zui终检测是至关重要的。在涡流探伤中,往往是根据被检测的形状,尺寸、材质和质量要求(检测标准)等来选定检测线圈的种类。常用的检测线圈有三类。
(1)穿过式线圈
穿过式线圈是将被检测试样放在线圈内进行检测的线圈,适用于管、棒、线材的探伤。由于线圈产生的磁场作用在试样外壁,检出外壁缺陷的效果较好,内壁缺陷的检测是利用的渗透来进行的。一般来说,内壁缺陷检测灵敏度比外壁低。厚壁管材的缺陷是不能使用外穿式线圈来检测来的。
(2)内插式线圈
内插式线圈是放在管子内部进行检测的线圈,专用来检查厚壁或钻孔内壁的缺陷,也用来检查成套设备中管子的质量,如热交换器管的在役检验。
(3)探头式线圈
探头式线圈是放置在试样表面上进行检测的线圈,它不仅适用于形状简单的板材、板坯、方坯、圆坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤,也适用于形状较复杂的机械零件的检查。与穿过式线圈相比,由于探头式线圈的体积小、场作用范围小,适于检出尺寸较小的表面缺陷。
检测线圈的结构
由于使用对象和目的的不同,检测线圈的结构往往不一样。有时检测1只线圈组成,即juedui检测方式;但更多的是由2只反相连接的线圈组成,即差动检测;有时为了达到某种无损检测目的,检测线圈还可以由多只线圈串联、并联或相关排列组成。这些线圈有时绕在一个骨架上,即所谓自比较方式,有时则绕在2个骨架上,其中一个线圈中放入样品,另一个用来进行实际检测,即所谓他比较(或标准比较方式)。
检测线圈的电气连接也不尽相同,有的检测线圈使用一个绕组,既起激励作用又起检测作用,称为自感方式,有的由激励绕组与检测绕组分别绕制,称为互感方式,有的线圈本身就是电路和一个组成部分,称为参数型线圈。