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    • 五大常规无损检测技术之一:涡流检测(ET)的原理和特点

      涡流检测(Eddy Current Testing),业内人士简称ET,在工业无损检测(Nondestructive Testing)领域中具有重要的地位,在航空航天、冶金、机械、电力、化工、核能等领域中发挥着越来越重要的作用。

      涡流检测主要的应用是检测导电金属材料表面及近表面的宏观几何缺陷和涂层测厚。

      涡流检测是五大常规无损检测技术之一,其他四种是:射线检测(Radiographic Testing):射线照相法、超声检测(Ultrasonic Testing):A型显示的超声波脉冲反射法、磁粉检测(Magnetic Particle Testing)、渗透检测(Penetrant Testing)。

      按照不同特征,可将涡流检测分为多种不同的方法:
      (1)按检测线圈的形式分类:
      a)外穿式:将被检试样放在线圈内进行检测,适用于管、棒、线材的外壁缺陷。
      b)内穿式:放在管子内部进行检测,专门用来检查厚壁管子内壁或钻孔内壁的缺陷。
      c)探头式:放置在试样表面进行检测,不仅适用于形状简单的板材、棒材及大直径管材的表面扫查检测,也适用于形状福州的机械零件的检测。

      (2)按检测线圈的结构分类:
      a)绝对方式:线圈由一只线圈组成。
      b)差动方式:由两只反相连接的线圈组成。
      c)自比较方式:多个线圈绕在一个骨架上。
      d)标准比较方式:绕在两个骨架上,其中一个线圈中放入已经样品,另一个用来进行实际检测。

      (3)按检测线圈的电气连接分类:
      a)自感方式:检测线圈使用一个绕组,既起激励作用又起检测作用。
      b)互感方式:激励绕组和检测绕组分开。
      c)参数型式:线圈本身是电路的一个组成部分。

      涡流检测原理
      涡流检测,本质上是利用电磁感应原理。

      无论什么原因,只要穿过闭合回路所包围曲面的磁通量发生变化,回路中就会有电流产生,这种由于回路磁通量变化而激发电流的现象叫做电磁感应现象,回路中所产生的电流叫做感应电流。

      电路中含有两个相互耦合的线圈,若在原边线圈通以交流电I1,在电磁感应的作用下,在副边线圈中产生感应电流I2;反过来,感应电流又会影响原边线圈中的电流和电压的关系。如下图所示:

      五大常规无损检测技术之一:涡流检测(ET)的原理和特点
       

      涡流检测的基本工作原理:
      当载有交变电流的试验线圈靠近导体工件时,由于线圈产生的交变磁场会使导体感生出电流(即涡流)。涡流的大小、相位及流动形式受到工件性质(电导率、磁导率、形状、尺寸)及有无缺陷的影响产生变化,反作用于磁场使线圈的电压和阻抗发生变化。
      因此通过仪器测出试验线圈电压或阻抗的变化,就可以判断被检工件的性质、状态及有无缺陷。

      涡流检测特点
      1、适用范围
      a)工艺检查和最终产品检测:在制造工艺过程中进行质量控制,或在成品剔除不合格品。
      b)在役检测:为机械零部件及热交换管等设施进行定期检验。
      c)其他应用:金属薄板及涂层的测厚、材质分选、电导率测量等。

      2、涡流检测的优点
      a)检测时既不需要接触工件也不需要耦合剂,可在高温下进行检测。同时探头可延伸至远处检测,可有效对工件的狭窄区域及深孔壁等进行检测。
      b)对表面和近表面缺陷的检测灵敏度很高。
      c)对管、棒、线材的检测易于实现高速、高效率的自动化检测,可对检测结果进行数字化处理,然后储存、再现及数据处理。

      3、涡流检测的局限
      a)只适用于导电金属材料或能感生涡流的非金属材料的检测。
      b)只适用于检测工件表面及近表面缺陷,不能检测工件深层的内部缺陷。
      c)涡流效应的影响因素多,目前对缺陷的定性和定量还比较困难。

      参考资料:
      【1】《电磁无损检测》第三章:涡流检测

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