涡流检测适用(yòng)于导電(diàn)材料探伤,常见的金属材料可(kě)分(fēn)為(wèi)两大类:非铁磁性材料和铁磁性材料。前者為(wèi)铜、铝、钛及其合金和奥氏體(tǐ)不锈钢;后者為(wèi)钢、铁及其合金。它们的本质差别是材质磁导率μ约為(wèi)1或遠(yuǎn)大于1。在发電(diàn)厂,除復水器等少量管道使用(yòng)铜、钛、奥氏體(tǐ)不锈钢非铁磁性材料外,大量管道都采用(yòng)钢管等铁磁性材料,典型的应用(yòng)有(yǒu)省煤器、水冷壁等。 常规涡流探伤应用(yòng)于非铁磁性管子,已是非常成熟的技术,它不单能(néng)探测出缺陷,并可(kě)以利用(yòng)阻抗平面技术分(fēn)析出缺陷所在的位置与深度。然而,将它简单地应用(yòng)于铁磁性材料的钢管,却得不到预期的结果,其原因何在?这是由于铁磁性材料μ>>1,根据涡流标准渗透公式:
δ=503.3/√fμrσ
可(kě)知在这种情况下,涡流只能(néng)集中在表面,无法渗透到材料的内部。除此以外,铁磁性材料的磁畴结构,将对涡流检测信号产生极大的干扰,足以把缺陷信号完全淹没,而无法得到有(yǒu)用(yòng)的信息。
克服铁磁性金属磁导率对探伤影响的方法有(yǒu)两种:其一,采用(yòng)遠(yuǎn)场涡流检测方法;其二,对钢管进行饱和磁化后再探伤。前一种方法需要更新(xīn)仪器,后一种方法只需在原有(yǒu)常规仪器的基础上增加磁饱和装置即可(kě)对钢管等进行探伤,具有(yǒu)投资少的优点。经过磁饱和处理(lǐ)后的铁磁性材料可(kě)以以非铁磁材料对待。
通常钢管涡流探伤采用(yòng)通过式磁饱和器。它是由通有(yǒu)直流電(diàn)的線(xiàn)圈来产生稳恒强磁场,并借助于导套等高导磁部件将磁场疏导到被检测钢管的探伤部位,使之达到磁饱和状态。為(wèi)了充分(fēn)利用(yòng)線(xiàn)圈产生的磁场,装置一般都有(yǒu)由铁磁性材料(如纯铁)制作的外壳。由于纯铁的μ值很(hěn)大,磁阻很(hěn)小(xiǎo),泄漏在空间中的磁力線(xiàn)会被铁壳收集,也被疏导到钢管的检测部位。
由于强大的磁化電(diàn)流通过磁饱和器線(xiàn)圈,会使線(xiàn)圈发热,因此要有(yǒu)良好导热措施,以防線(xiàn)圈烧毁。
磁饱和装置除了用(yòng)来产生强大的直流磁场外,检测線(xiàn)圈也常常用(yòng)它来夹持,所以磁饱和装置的结构与检测線(xiàn)圈的外形有(yǒu)着密切关系。在穿过式涡流探伤中,磁饱和装置中的导套与检测線(xiàn)圈必须保持同心,否则会造成较大的周向灵敏度差,导致漏检和误检。
磁饱和涡流探伤方法应使检测線(xiàn)圈附近的磁通密度达到使钢管饱和磁化所需磁通密度的80%以上。為(wèi)此,探伤前应根据钢管的材质和规格选择磁化電(diàn)流。磁化電(diàn)流的选择通常也是在通过对比试样的状态下进行。从理(lǐ)论上讲,选择前应首先计算出所检测钢管达到饱和磁化所需的磁通密度,然后按上述要求调整磁化電(diàn)流,此种方法要进行繁琐的计算。在实际操作中,可(kě)采用(yòng)简便的调整方法,即在往返通过对比试样中,随着逐步增大磁化電(diàn)流的同时,观察仪器显示的噪声信号和人工缺陷信号的变化。当噪声信号*小(xiǎo),人工缺陷信号*大时,磁化電(diàn)流即為(wèi)基本合适。按一般规律,口径越大,壁厚越厚,材料磁特性越软,所需磁化電(diàn)流就越大,反之则越小(xiǎo)
EM系列磁饱和装置是专门设计用(yòng)于流动场合的钢管涡流探伤。它由磁饱和器和磁化恒流電(diàn)源构成。常规的磁饱和器由磁化線(xiàn)圈和铁构件组成,體(tǐ)积大且重量重,适合用(yòng)在制造钢管的工厂固定场所使用(yòng),这种情况下,磁饱和装置无需移动,體(tǐ)积和重量均不必考虑,因此可(kě)采用(yòng)普通材料制作,以降低成本。而对发電(diàn)厂、石化厂等使用(yòng)钢管的用(yòng)户,钢管涡流探伤通常是在流动现场,而不是在車(chē)间,為(wèi)便于使用(yòng)和移动,装置必须轻便、高效。对此专门设计了EM系列磁饱和装置,采用(yòng)了合理(lǐ)的紧凑设计,高导磁率材料和精心加工,大大提高了装置的磁化效率,使重量仅為(wèi)一般装置的40%,體(tǐ)积较少一半。除此之外,磁化電(diàn)源选用(yòng)稳压恒流電(diàn)源,它能(néng)很(hěn)好地避免電(diàn)压变化或磁化線(xiàn)圈发热引起電(diàn)阻变大而改变磁化電(diàn)流的弊病。