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1、实验 涡流探伤实验 （烟台大学 王海波）一、实验目的1. 了解涡流探伤的基本原理；2. 掌握涡流探伤的一般方法和检测步骤；3. 熟悉涡流探伤的特点。二、实验原理1. EEC35/RFT涡流检测仪简介EEC35/RFT智能全数字式多频远场涡流检测仪是新一代涡流无损检测设备，它采用了最先进的数字电子技术、远场涡流技术及微处理机技术，能实时有效地检测铁磁性和非铁磁性金属管道的内、外壁缺陷。EEC-35/ RFT 既是一套完整的远场涡流检测系统，也可与常规的多频、多通道的普通涡流检测系统融为一体成为高性能、多用途、智能化的涡流检测新型设备。EEC-35/RFT由于具备了四个相对独立的测试通道，可同时获
2、得二个绝对、二个差动的涡流信号。仪器可通过软开关切换成两台二频二通道的涡流检测仪，同时连接两只探头进检测。具有 5Hz 至 5MHz 的可变频率范围，因此EEC-35/RFT 特别适用于核能、电力 、石化、航天、航空等部门在役铜、钛、铝、锆等各种管道、金属零部件的探伤和壁厚测量以及各种铁磁性管道的探伤、分析和评价。例如：锅炉管、热交换器管束、地下管线和铸铁管道等的役前和在役检测。EEC-35/RFT 具有可选的多个检测程序，同屏多窗口显示模式，同屏显示多个涡流信号的相位、幅度变化及其波形的情况。多个相对独立的检测通道，有多达三个混频单元，能抑制在役检测中由支撑板、凹痕、沉积物及管子冷加工产生的
3、干扰信号，去伪存真，提高对涡流检测信号的评价精度。且由于采用了全数字化设计，能够在仪器内建立标准检测程序，方便用户现场检测时调用。此外，仪器还具有组态分析功能，能够用于金属表面硬度、硬化深度层深等的检测及材料分选。2涡流检测原理涡流检测是以电磁感应为基础的，它的基本原理可以描述为：当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件时，由于线圈中交变的电流产生交变的磁场，从而试件中会感生出涡流。涡流的大小、相位及流动形式受到试件导电性能等的影响，而涡流的反作用磁场又使检测线圈的阻抗发生变化，因此，通过测定检测线圈阻抗的变化，就可以得出被测试件的导电性差别及有无缺陷等方面的结论。产生涡流的基本条件变化着的磁场接
4、近导体材料或导体材料在磁场中运动时，由于电磁感应现象的存在，导体材料内将产生旋涡状电流，这种旋涡状的电流叫涡流。同时，旋涡状电流在导体材料中流动又形成一个磁场，即涡流场。图1-2所示，线圈中通以交变电流i，线圈周围产生交变磁场，因电磁感应作用，在线圈下面的导体（试样）中同时产生一个互感电流，即涡流iE 。随着原磁场H周期性交互变化，产生的感应磁场(或称互感磁场)即涡流磁场HE，也呈周期性交互变化。由电磁感应原理可知，感应磁场HE总要阻碍原磁场H的变化；即当原磁场H增大时、感应磁场HE也要反向增强；反之亦然，最终达到原磁场H与感应磁场 HE的动态平衡。通俗地说，感应磁场 HE 总是要阻碍原磁场H
5、的改变，以便维持相对的动态平衡。当检测线圈位于导体的缺陷位置时，涡流在导体中的正常流动就会被缺陷所干扰。换句话说，导体在缺陷处，其导电率发生了变化，导致涡流iE的状况受到了影响，感应磁场HE随之发生变化，这种变化破坏了原来的平衡（即H与HE的动态平衡），原线圈立刻会感受到这种变化。即通过电流I反馈回来一个信号，我们称之为涡流信号。这个涡流信号通过涡流仪拾取、分析、处理和显示、记录，成为我们对试件进行探伤、检测的根据。实际上，除导体存在缺陷可引起涡流变化外，导体的其它性质（如电导率、磁导率、几何形状 等）的变化也会影响导体中涡流HE的流动，这些影响都将产生相应的涡流信号。因此，涡流不仅可以用来探
6、伤，且可以用来测量试样的电导率、磁导率、几何形变（或几何形状）和材质分选等。涡流仪器的基本结构根据电磁感应的互感原理，只有两个导体之间才能产生互感效应。故产生涡流的基本条件是：能产生交变激励电流及测量其变化的装置，检测线圈（探头）和被检工件（导体）。通常受检工件包括金属管、棒、线材，成品或半成品的金属零部件等。如图1-3涡流仪器基本结构图所示，它是一个最基本的涡流仪器图。检测线圈拾取的涡流信号可由线圈的感抗变化来表示。三、实验内容1. 熟悉涡流探伤实验设备，设置合理检测参数；2. 了解探头结构和使用特点；3. 检测试块缺陷，并设置自动报警。四、实验设备涡流探伤仪；探头；标准件；待测量试件。五、
7、实验方法（一）铜及铜合金无缝管的涡流探伤1. 先用校准试样是加工有校准人工缺陷的管材，用来校准和调整探伤设备的灵敏度。校准试样应选用与被检管材牌号、规格、表面状态、热处理状态相同，并无自然缺陷的低噪声管材制作。2. 探头驱动、探头增益设置：点击“设计”菜单中“探头驱动、探头增益设置”，按电脑键盘上“PgUp”，“PgDn”（细调）和“Home”，“End”（粗调）设置频率、前置放大、驱动和纠偏。频率一般为探头工作频率的中间值，也可根据材料进行选择最佳经验值；前置放大一般为15，20，25DB；绝对式点探头驱动一般设为1-3，内、外穿探头和边缘式点探头（差动式）设为5-7。4. 调节阻抗平衡位置
8、：点击“采集”菜单中“开始/结束”，把探头放在校准试样无缺陷处，不停的晃动，按电脑键盘“空格键”使屏幕中绿点处在屏幕中心。5. 设置临界报警缺陷：（1）点击“采集”菜单中“开始/结束”，把探头缓慢的通过校准试样中的各个缺陷，在时基图中用鼠标右键选择基准缺陷，见下图。（2）点击“采集”菜单中“增益增加”和“增益减少”按钮，使基准缺陷阻抗八字图处在临界报警区域（红色区域，见下图），也就是如果缺陷大于等于该基准缺陷，设备报警，否则不报警。（3）点击“采集”菜单中“左旋”和“右旋”按钮，使基准缺陷阻抗八字图的相位测量值为40deg（见下图），对于内穿探头如果测量缺陷相位小于该值，缺陷则靠近管内壁，否则
9、靠近外壁，对于外穿探头与之相反。（4）再次调节阻抗平衡位置：点击“采集”菜单中“开始/结束”，把探头放在校准试样无缺陷处，不停的晃动，按电脑键盘“空格键”使屏幕中绿点处在屏幕中心。6. 工件测量：使探头缓慢扫过待测工件，若工件有大于设定的基准缺陷，设备将报警，否者通过检测。（二）铝及铝合金板材表面裂纹的涡流探伤 （同上）（三）钢板材表面裂纹的涡流探伤 （同上）另，对于点探头，晃动信号要调到水平位置。六、实验报告要求1. 实验目的、实验设备、实验步骤清晰；2. 客观记录实验结果；3. 作涡流特点分析；4. 回答思考题。七、思考题1. 涡流探伤的基本原理？2. 如何进行探头驱动，前置增益的合理选择？3. 若用涡流探伤对裂纹大小探测可采用什么方法？
