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涡流无损检测技术在钢铁工业中的新应用 |
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涡流检测作为五大常规无损检测方法之一，在钢铁行业中应用非常广泛，包括金属棒、线材探伤、结构件疲劳裂纹探伤、材料成分及杂质含量的鉴别、热处理状态的鉴别、混料分选、测量金属薄板的厚度等诸多方面。近年来，随着对涡流检测技术认识的深入以及计算机、仪器仪表和数字信号处理技术的发展，涡流无损检测技术在钢铁工业中的应用取得了一定突破，对于某些以往认为是检测极限或“不可能”的难题，找到了解决的办法或思路。例如，目前有人提出了1100℃以上高温连铸板坯表面缺陷模拟在线检测，将传统的涡流检测对象的温度提高了几百度，而瑞典一家公司研制出了检测1000℃高温钢和其他金属板材、坯材的涡流检测设备。此外，涡流检测的应用还延伸到了不锈钢毛细管、直径小于1mm的丝材及结晶器液位检测等方面。
涡流的产生原理
涡流检测是利用电磁感应原理，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的无损检测方法。当线圈流过高频交变电流时会在其中产生交变磁场，如果该磁场靠近金属工件表面，则在工件中能感应出电流，简称涡流。涡流的大小与金属材料的导电性、导磁性、几何尺寸及其中的缺陷形态有关。涡流本身也会产生磁场，其强度取决于涡流的大小，其方向与线圈电流磁场相反，它与线圈磁场叠加后形成线圈的交流阻抗。涡流磁场变化会引起线圈阻抗的变化，测量出该阻抗变化的幅值与相位即能间接地测量出工件表面与近表面材质异常或缺陷尺寸。
应用概述
1 1000℃高温连铸板坯表面缺陷的检测
涡流检测高温制品的局限性主要在于探头所能承受的温度，传统的涡流检测技术在高温条件下检测温度可达550℃，如果采用水冷探头检测，温度还可以提高。贾慧明等采用特殊材料研制的高温涡流探头，借助风冷与水冷相结合的办法，使传感器内部温度始终保持在40℃以下，能够长时间承受强烈的高温辐射。试验表明，利用该高温探头能够对1100℃以上铸坯在线检测出深度为1.5mm，宽度为0.3mm，长为10mm的表面缺陷。该技术能够有效抑制铸坯表面振动斑痕所产生的噪声影响，并借助计算机信号处理技术，实现对热态铸坯表面缺陷的定位、定量分析和打印记录，为实现对连铸坯在线无损检测提供了技术依据。
又据资料介绍，瑞典一家公司根据涡流技术，设计制造一种能检查1000℃左右的钢和其他金属板材和坯材表面缺陷的设备。该设备可以保证钢材表面的两个几乎垂直的方向都扫描到。利用计算机所组成的分析仪，把输入的信号分为严重缺陷、无害缺陷和未认清三种主要类别，并能够找出任何缺陷的位置。该装置能够精确测定毛坯表面上0.5mm深的刻痕位置。
2 不锈钢毛细管的检测
对极其细小管径如不锈钢毛细管离线或在线无损探伤，采用电磁涡流检测方法虽然可行，但必须配置特种探头才能达到满意效果。因毛细管极其细小的管径，目前的工艺水平尚无法制作内穿探头，也无法使用点式探头进行检测，只能通过外穿过式探头进行检测。西安交通大学与爱德森（厦门）电子有限公司联合研制的差动式外穿探头，在对线圈的宽度、厚度、两线圈之间的跨度、探头和毛细管之间的间隙、线径等多方面进行计算及优选后，配置了特制的高级外穿式特种探头，在检测频率为666kHz时，对Φ1mm及Φ0.45mm的不锈钢毛细管进行检测，均获得了较好的效果。 |
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