渦流檢測(cè)(Eddy Current Testing),業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱ET,在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Nondestructive Testing)領(lǐng)域中具有重要的地位,在航空航天、冶金、機(jī)械、電力、化工、核能等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
渦流檢測(cè)主要的應(yīng)用是檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料表面及近表面的宏觀幾何缺陷和涂層測(cè)厚。
渦流檢測(cè)是五大常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)之一,其他四種是:射線檢測(cè)(Radiographic Testing):射線照相法、超聲檢測(cè)(Ultrasonic Testing):A型顯示的超聲波脈沖反射法、磁粉檢測(cè)(Magnetic Particle Testing)、滲透檢測(cè)(Penetrant Testing)。
按照不同特征,可將渦流檢測(cè)分為多種不同的方法:
(1)按檢測(cè)線圈的形式分類:
a)外穿式:將被檢試樣放在線圈內(nèi)進(jìn)行檢測(cè),適用于管、棒、線材的外壁缺陷。
b)內(nèi)穿式:放在管子內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè),專門用來(lái)檢查厚壁管子內(nèi)壁或鉆孔內(nèi)壁的缺陷。
c)探頭式:放置在試樣表面進(jìn)行檢測(cè),不僅適用于形狀簡(jiǎn)單的板材、棒材及大直徑管材的表面掃查檢測(cè),也適用于形狀福州的機(jī)械零件的檢測(cè)。
(2)按檢測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)分類:
a)絕對(duì)方式:線圈由一只線圈組成。
b)差動(dòng)方式:由兩只反相連接的線圈組成。
c)自比較方式:多個(gè)線圈繞在一個(gè)骨架上。
d)標(biāo)準(zhǔn)比較方式:繞在兩個(gè)骨架上,其中一個(gè)線圈中放入已經(jīng)樣品,另一個(gè)用來(lái)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)。
(3)按檢測(cè)線圈的電氣連接分類:
a)自感方式:檢測(cè)線圈使用一個(gè)繞組,既起激勵(lì)作用又起檢測(cè)作用。
b)互感方式:激勵(lì)繞組和檢測(cè)繞組分開。
c)參數(shù)型式:線圈本身是電路的一個(gè)組成部分。
渦流檢測(cè)原理
渦流檢測(cè),本質(zhì)上是利用電磁感應(yīng)原理。
無(wú)論什么原因,只要穿過閉合回路所包圍曲面的磁通量發(fā)生變化,回路中就會(huì)有電流產(chǎn)生,這種由于回路磁通量變化而激發(fā)電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象,回路中所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
電路中含有兩個(gè)相互耦合的線圈,若在原邊線圈通以交流電I1,在電磁感應(yīng)的作用下,在副邊線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流I2;反過來(lái),感應(yīng)電流又會(huì)影響原邊線圈中的電流和電壓的關(guān)系。如下圖所示:
渦流檢測(cè)的基本工作原理:
當(dāng)載有交變電流的試驗(yàn)線圈靠近導(dǎo)體工件時(shí),由于線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)使導(dǎo)體感生出電流(即渦流)。渦流的大小、相位及流動(dòng)形式受到工件性質(zhì)(電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸)及有無(wú)缺陷的影響產(chǎn)生變化,反作用于磁場(chǎng)使線圈的電壓和阻抗發(fā)生變化。
因此通過儀器測(cè)出試驗(yàn)線圈電壓或阻抗的變化,就可以判斷被檢工件的性質(zhì)、狀態(tài)及有無(wú)缺陷。
渦流檢測(cè)特點(diǎn)
1、適用范圍
a)工藝檢查和最終產(chǎn)品檢測(cè):在制造工藝過程中進(jìn)行質(zhì)量控制,或在成品剔除不合格品。
b)在役檢測(cè):為機(jī)械零部件及熱交換管等設(shè)施進(jìn)行定期檢驗(yàn)。
c)其他應(yīng)用:金屬薄板及涂層的測(cè)厚、材質(zhì)分選、電導(dǎo)率測(cè)量等。
2、渦流檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)
a)檢測(cè)時(shí)既不需要接觸工件也不需要耦合劑,可在高溫下進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)探頭可延伸至遠(yuǎn)處檢測(cè),可有效對(duì)工件的狹窄區(qū)域及深孔壁等進(jìn)行檢測(cè)。
b)對(duì)表面和近表面缺陷的檢測(cè)靈敏度很高。
c)對(duì)管、棒、線材的檢測(cè)易于實(shí)現(xiàn)高速、高效率的自動(dòng)化檢測(cè),可對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化處理,然后儲(chǔ)存、再現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理。
3、渦流檢測(cè)的局限
a)只適用于導(dǎo)電金屬材料或能感生渦流的非金屬材料的檢測(cè)。
b)只適用于檢測(cè)工件表面及近表面缺陷,不能檢測(cè)工件深層的內(nèi)部缺陷。
c)渦流效應(yīng)的影響因素多,目前對(duì)缺陷的定性和定量還比較困難。
參考資料:
【1】《電磁無(wú)損檢測(cè)》第三章:渦流檢測(cè)
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