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技術(shù)資料

TECHNICAL INFORMATION

探傷的磁飽和工作原理

2011年03月18日

渦流檢測適用于導(dǎo)電材料探傷,常見的金屬材料可分為兩大類:非鐵磁性材料和鐵磁性材料。前者為銅、鋁、鈦及其合金和奧氏體不銹鋼;后者為鋼、鐵及其合金。它們的本質(zhì)差別是材質(zhì)磁導(dǎo)率μ約為1或遠大于1。在發(fā)電廠,除復(fù)水器等少量管道使用銅、鈦、奧氏體不銹鋼非鐵磁性材料外,大量管道都采用鋼管等鐵磁性材料,典型的應(yīng)用有省煤器、水冷壁等。

   常規(guī)渦流探傷應(yīng)用于非鐵磁性管子,已是非常成熟的技術(shù),它不單能探測出缺陷,并可以利用阻抗平面技術(shù)分析出缺陷所在的位置與深度。然而,將它簡單地應(yīng)用于鐵磁性材料的鋼管,卻得不到預(yù)期的結(jié)果,其原因何在?這是由于鐵磁性材料μ>>1,根據(jù)渦流標準滲透公式:

δ=503.3/√fμrσ 

   可知在這種情況下,渦流只能集中在表面,無法滲透到材料的內(nèi)部。除此以外,鐵磁性材料的磁疇結(jié)構(gòu),將對渦流檢測信號產(chǎn)生極大的干擾,足以把缺陷信號完全淹沒,而無法得到有用的信息。

   克服鐵磁性金屬磁導(dǎo)率對探傷影響的方法有兩種:其一,采用遠場渦流檢測方法;其二,對鋼管進行飽和磁化后再探傷。前一種方法需要更新儀器,后一種方法只需在原有常規(guī)儀器的基礎(chǔ)上增加磁飽和裝置即可對鋼管等進行探傷,具有投資少的優(yōu)點。經(jīng)過磁飽和處理后的鐵磁性材料可以以非鐵磁材料對待。

   通常鋼管渦流探傷采用通過式磁飽和器。它是由通有直流電的線圈來產(chǎn)生穩(wěn)恒強磁場,并借助于導(dǎo)套等高導(dǎo)磁部件將磁場疏導(dǎo)到被檢測鋼管的探傷部位,使之達到磁飽和狀態(tài)。為了充分利用線圈產(chǎn)生的磁場,裝置一般都有由鐵磁性材料(如純鐵)制作的外殼。由于純鐵的μ值很大,磁阻很小,泄漏在空間中的磁力線會被鐵殼收集,也被疏導(dǎo)到鋼管的檢測部位。

   由于強大的磁化電流通過磁飽和器線圈,會使線圈發(fā)熱,因此要有良好導(dǎo)熱措施,以防線圈燒毀。

   磁飽和裝置除了用來產(chǎn)生強大的直流磁場外,檢測線圈也常常用它來夾持,所以磁飽和裝置的結(jié)構(gòu)與檢測線圈的外形有著密切關(guān)系。在穿過式渦流探傷中,磁飽和裝置中的導(dǎo)套與檢測線圈必須保持同心,否則會造成較大的周向靈敏度差,導(dǎo)致漏檢和誤檢。

   磁飽和渦流探傷方法應(yīng)使檢測線圈附近的磁通密度達到使鋼管飽和磁化所需磁通密度的80%以上。為此,探傷前應(yīng)根據(jù)鋼管的材質(zhì)和規(guī)格選擇磁化電流。磁化電流的選擇通常也是在通過對比試樣的狀態(tài)下進行。從理論上講,選擇前應(yīng)首先計算出所檢測鋼管達到飽和磁化所需的磁通密度,然后按上述要求調(diào)整磁化電流,此種方法要進行繁瑣的計算。在實際操作中,可采用簡便的調(diào)整方法,即在往返通過對比試樣中,隨著逐步增大磁化電流的同時,觀察儀器顯示的噪聲信號和人工缺陷信號的變化。當噪聲信號最小,人工缺陷信號最大時,磁化電流即為基本合適。按一般規(guī)律,口徑越大,壁厚越厚,材料磁特性越軟,所需磁化電流就越大,反之則越小

   EM系列磁飽和裝置是專門設(shè)計用于流動場合的鋼管渦流探傷。它由磁飽和器和磁化恒流電源構(gòu)成。常規(guī)的磁飽和器由磁化線圈和鐵構(gòu)件組成,體積大且重量重,適合用在制造鋼管的工廠固定場所使用,這種情況下,磁飽和裝置無需移動,體積和重量均不必考慮,因此可采用普通材料制作,以降低成本。而對發(fā)電廠、石化廠等使用鋼管的用戶,鋼管渦流探傷通常是在流動現(xiàn)場,而不是在車間,為便于使用和移動,裝置必須輕便、高效。對此專門設(shè)計了EM系列磁飽和裝置,采用了合理的緊湊設(shè)計,高導(dǎo)磁率材料和精心加工,大大提高了裝置的磁化效率,使重量僅為一般裝置的40%,體積較少一半。除此之外,磁化電源選用穩(wěn)壓恒流電源,它能很好地避免電壓變化或磁化線圈發(fā)熱引起電阻變大而改變磁化電流的弊病。


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