无损检测专业培训教材-ET涡流检测

1、涡流检测涡流检测 Eddy Current Testing 简称简称 ET1 涡流检测的原理涡流检测的原理 涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质，状态的检测方法

2、，就称为涡流化，利用这种现象判定导体性质，状态的检测方法，就称为涡流检测。检测。 电磁感应现象和涡流的产生见图电磁感应现象和涡流的产生见图1和图和图2。在图。在图1中，使中，使线圈线圈1和线圈和线圈2靠近，在线圈靠近，在线圈1中通过交流电，在线圈中通过交流电，在线圈2中就会有感中就会有感应产生交流电。如果使用金属板代替线圈应产生交流电。如果使用金属板代替线圈2，同样也可以使金属，同样也可以使金属板导体产生交流电，如图板导体产生交流电，如图2。这种由交流磁场感生出来的电流就。这种由交流磁场感生出来的电流就涡流。涡流。 在图在图2中，试件中的涡流方法与给试件施加交流磁场线中，试件中的涡流方法与给试

3、件施加交流磁场线圈的电流相反。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线，它圈的电流相反。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线，它通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变化，这通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变化，这个反作用电流个反作用电流更多资料：无损检测招聘网 v 中国无损检测论坛 v 中国焊接论坛 也变化。测定它的变化，就可以测得涡流的变化，从而得到试件也变化。测定它的变化，就可以测得涡流的变化，从而得到试件的信息。涡流的分布及其电流大小由线圈的形状和尺寸，试验频的信息。涡流的分布

4、及其电流大小由线圈的形状和尺寸，试验频率，导体的电导率，磁导率，形状和尺寸，导体与线圈间的距离率，导体的电导率，磁导率，形状和尺寸，导体与线圈间的距离以及导体表面的缺陷所决定的。因此，根据检测到的试件中的涡以及导体表面的缺陷所决定的。因此，根据检测到的试件中的涡流，就可以取得关于试件材质，缺陷和形状尺寸等信息。流，就可以取得关于试件材质，缺陷和形状尺寸等信息。 由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异，这个相位由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异，这个相位差随着试件的性质而改变，因此，常通过测量这相位的变化来检差随着试件的性质而改变，因此，常通过测量这相位的变化来检测试件的有关信息

5、。这个相位的变化与线圈阻抗的变化密切相关，测试件的有关信息。这个相位的变化与线圈阻抗的变化密切相关，现在，大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础，来鉴别各现在，大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础，来鉴别各种引起涡流变化的因素。种引起涡流变化的因素。 由于涡流具有集肤效应，因此涡流检测只能检测表面和近表面由于涡流具有集肤效应，因此涡流检测只能检测表面和近表面的缺陷。的缺陷。 由于试件形状的不同、检测部位的不同，所以检测线圈的形状由于试件形状的不同、检测部位的不同，所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要，人们与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要，

6、人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。更多资料：无损检测招聘网 v 中国无损检测论坛 v 中国焊接论坛 2 涡流检测仪器涡流检测仪器 涡流探伤仪的基本原理：信号发生器（振动器）产生交变电流供涡流探伤仪的基本原理：信号发生器（振动器）产生交变电流供给检测线圈，线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流，涡流受到工给检测线圈，线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流，涡流受到工件性能的影响并反过来使线圈阻抗发生变化，然后通过信号检出电件性能的影响并反过来使线圈阻抗发生变化，然后通过信

7、号检出电路检出线圈阻抗的变化。路检出线圈阻抗的变化。 图图3为管、棒、线材涡流检测仪器框图。为管、棒、线材涡流检测仪器框图。 图图4是以线圈的阻抗分析为基础的涡流检测仪器，也称为阻抗分是以线圈的阻抗分析为基础的涡流检测仪器，也称为阻抗分析仪。析仪。 比较图比较图3和图和图4两类仪器，大部分电路是一致的。两类仪器，大部分电路是一致的。3 涡流检测线圈（探头）涡流检测线圈（探头） 在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场，把能量在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场，把能量传递给被检导体；同时又通过涡流所建立的交变磁场来获传递给被检导体；同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检导体中的质量信息。

8、因此，检测线圈实际上一种换得被检导体中的质量信息。因此，检测线圈实际上一种换能器。能器。 检测线圈的形状，尺寸和技术参数对于最终检测结果是检测线圈的形状，尺寸和技术参数对于最终检测结果是至关重要的。在涡流探伤中，往往根据被检试件的形状、至关重要的。在涡流探伤中，往往根据被检试件的形状、尺寸、材质和质量要求等来选定检测线圈的种类，常用的尺寸、材质和质量要求等来选定检测线圈的种类，常用的检测线圈有三类：穿过式线圈，插入式线圈和探头式线圈。检测线圈有三类：穿过式线圈，插入式线圈和探头式线圈。 图图5为穿过式线圈，它用来检测线材、棒材和管材，主为穿过式线圈，它用来检测线材、棒材和管材，主要用在在线检测

9、。要用在在线检测。图图6为内插式线圈，是放在为内插式线圈，是放在管子内部进行检测的线圈，管子内部进行检测的线圈，专门用来检查厚壁管子内壁专门用来检查厚壁管子内壁或钻孔内壁的缺陷，也用来或钻孔内壁的缺陷，也用来检查成套设备中管子的质量，检查成套设备中管子的质量，比如热交换器管的在役检测。比如热交换器管的在役检测。 图图7为探头式线圈，放置在为探头式线圈，放置在试件表面上进行检测的线圈，试件表面上进行检测的线圈，它不仅适用于形状简单的板它不仅适用于形状简单的板材、方坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤，也适用于形状较为材、方坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤，也适用于形状较为复杂的机械零件的检测。由

10、于其线圈体积小，磁场作用范围小，一复杂的机械零件的检测。由于其线圈体积小，磁场作用范围小，一次检测范围和检测的缺陷都比较小。次检测范围和检测的缺陷都比较小。4 涡流检测工艺要点涡流检测工艺要点4.1 试件表面的清理试件表面的清理4.2 探伤规范的选择探伤规范的选择（一）线圈的选择（一）线圈的选择 a 试件的形状和尺寸试件的形状和尺寸 b 线圈的参数线圈的参数 c 适合于被检缺陷适合于被检缺陷（二）频率的选择（二）频率的选择 a 集肤深度和检测灵敏度集肤深度和检测灵敏度 b 检测因素的阻抗特性检测因素的阻抗特性 第一第一 选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率

11、第二第二 选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变 化之间有最大相位差时的频率化之间有最大相位差时的频率（适用具有相位（适用具有相位 分析功能的仪器）分析功能的仪器）（三）对比试件的准备（三）对比试件的准备 对比试件（或标准试件）作为调节仪器和判废标准的工对比试件（或标准试件）作为调节仪器和判废标准的工具，对试验结果影响很大，制作时应予以足够重视，如果具，对试验结果影响很大，制作时应予以足够重视，如果标准作了明确规定，严格按标准执行。标准作了明确规定，严格按标准执行。（四）平衡电路的调节（四）平衡电路的调节 指在采用对比试件的无缺陷部位进行试验时，对平衡

12、回指在采用对比试件的无缺陷部位进行试验时，对平衡回路的调节，使对无缺陷部位检测时，检测线圈的输出为零。路的调节，使对无缺陷部位检测时，检测线圈的输出为零。（五）灵敏度的选择（五）灵敏度的选择 灵敏度的确定与检测要求及使用的仪器有关。一般根据灵敏度的确定与检测要求及使用的仪器有关。一般根据要求检测的缺陷大小，调节与之相适应的人工缺陷指示的要求检测的缺陷大小，调节与之相适应的人工缺陷指示的大小在指示仪表满刻度的大小在指示仪表满刻度的50%60%的位置。的位置。（六）相位的确定（六）相位的确定 指采用同步检波进行相位分析的检测仪中移相器的相指采用同步检波进行相位分析的检测仪中移相器的相位角。选择方法

13、有两种：位角。选择方法有两种： a 把缺陷信号置于信噪比最大时的相位把缺陷信号置于信噪比最大时的相位 b 选取能够区分并检测缺陷的种类和位置的相位角：这种选取能够区分并检测缺陷的种类和位置的相位角：这种选择方法必须兼顾到缺陷的检测效果和不同种类、不同选择方法必须兼顾到缺陷的检测效果和不同种类、不同位置缺陷的良好区分效果。（位置缺陷的良好区分效果。（如在管子探伤时，内、外如在管子探伤时，内、外表面裂纹位置的区分表面裂纹位置的区分）（七）滤波器和抑制器的设定（七）滤波器和抑制器的设定4.3 探伤检测探伤检测 当检测的准备工作就绪，检测条件确定后，便可以对试当检测的准备工作就绪，检测条件确定后，便可

14、以对试件作正式检验，然后对试验结果进行分析、处理。件作正式检验，然后对试验结果进行分析、处理。 通常在下列两种情况下要求进行再试验：通常在下列两种情况下要求进行再试验： a 怀疑缺陷信号是否确由缺陷产生；怀疑缺陷信号是否确由缺陷产生； b 在试验条件发生了改变，使检测灵敏度受到了影响。在试验条件发生了改变，使检测灵敏度受到了影响。v涡流检测的特点涡流检测的特点 1）适用于各种导电材料的试件探伤）适用于各种导电材料的试件探伤 ； 2）可以检出表面和近表面缺陷；）可以检出表面和近表面缺陷； 3）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测；）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测； 4）采用非接触式

15、检测，检测速度快；）采用非接触式检测，检测速度快； 5）对形状复杂的试件很难应用；）对形状复杂的试件很难应用； 6）不能直观显示缺陷形状和性质；）不能直观显示缺陷形状和性质； 7）检测干扰因素较多，容易引起杂乱信号）检测干扰因素较多，容易引起杂乱信号 ； 8）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出；）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出； 9）不能用于不导电的材料。）不能用于不导电的材料。6 远场涡流检测技术简介远场涡流检测技术简介远场涡流（远场涡流（RFEC. Remote Field Eddy Current）检测技）检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术。探术是一种能穿透金属管壁的

16、低频涡流检测技术。探头通常为内插入式，由激励线圈和检测线圈组成，头通常为内插入式，由激励线圈和检测线圈组成，检测线圈与激励线圈相距约两倍管内径的长度，激检测线圈与激励线圈相距约两倍管内径的长度，激励线圈通以低频交流电，检测线圈能拾取发自激励励线圈通以低频交流电，检测线圈能拾取发自激励线圈穿过管壁后又返回管内的涡流信号，从而有效线圈穿过管壁后又返回管内的涡流信号，从而有效地检测金属管子的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况。地检测金属管子的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况。50年代末开始检测油井的套管，年代末开始检测油井的套管，80年代中期，理论年代中期，理论逐步完善，一些先进的检测系统开发出来，并在核逐步

17、完善，一些先进的检测系统开发出来，并在核反应堆压力管，石油及天然气输送管和城市煤气管反应堆压力管，石油及天然气输送管和城市煤气管道的检测中得到实际应用。目前认为远场涡流检测道的检测中得到实际应用。目前认为远场涡流检测是管道在役检测最有前途的技术。是管道在役检测最有前途的技术。远场涡流检测的特点：远场涡流检测的特点：（1）采用内通过式线圈，检测线圈与激励线圈分开，且两者的距）采用内通过式线圈，检测线圈与激励线圈分开，且两者的距 离是所检测管道内径的二至三倍；离是所检测管道内径的二至三倍；（2）采用低频涡流技术能穿透管壁；）采用低频涡流技术能穿透管壁；（3）需要检测的不是线圈阻抗变化，通常是测量检测线圈的感应）需要检测的不是线圈阻抗变化，通常是测量检测线圈的感应 电压与激励电流之间的相位差；电压与激励电流之间的相位差；（4）能以相同的灵敏度检测管壁内外表面的缺陷和管壁变薄情）能以相同的灵敏度检测管壁内外表面的缺陷和管壁变薄情 况，不受集肤效应的影响；况，不受集肤效应的影响；（5）检测信号与激励信号的相位差与管壁厚度近似成正比，）检测信号与激励信号的