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LJET系列渦流探傷儀檢測能力研究

來源: 蘇州龍駿無損檢測設(shè)備有限公司    2014年12月03日 01:14  

渦流探傷儀是一種利用渦流原理檢測金屬表面缺陷的儀器,渦流探傷以交流電磁線圈在金屬構(gòu)件表面感應(yīng)產(chǎn)生渦流的無損探傷技術(shù)。它適用于導(dǎo)電材料,包括鐵磁性和非鐵磁性金 屬材料構(gòu)件的缺陷檢測。由于渦流探傷,在檢測時(shí)不要求線圈與構(gòu)件緊密接觸,也不用在線圈與構(gòu)件間充滿藕合劑,容易實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)自動(dòng)化。蘇州龍駿無損檢測設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的LJET系列渦流檢測儀以其的性能廣泛應(yīng)用在棒材、管材領(lǐng)域,本文介紹的是LJET系列渦流探傷儀檢測銅管表面缺陷能力的內(nèi)容。

1探傷原理介紹

    渦流探傷原理是用激勵(lì)線圈使導(dǎo)電構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生渦電流,借助探測線圈測定渦電流的變化量,從而獲得構(gòu)件缺陷的有關(guān)信息。按檢測線圈的形狀不同,可分為穿過式和旋轉(zhuǎn)式渦流探傷儀。

1.1穿過式探傷儀檢測原理如圖1所示:

圖1穿過式探傷儀原理示意圖

L1為激勵(lì)線圈,采用高頻振蕩電流,產(chǎn)生振蕩磁場,振蕩磁場使金屬試樣產(chǎn)生渦流。渦流的作用是產(chǎn)生反磁場,使L2產(chǎn)生電流,L2是由正向繞阻和反向繞阻組成的線圈,如果材料比較均勻,正反繞阻產(chǎn)生的電流互相抵消。如果材料上有缺陷,先檢測到的繞阻與其反繞阻就存在電勢差,在L2上,就會(huì)有電壓顯示。如果材料上有一縱向長缺陷,缺陷的變化均勻,大小一致,那么,L2繞阻上電勢差就會(huì)較小或沒有電勢差,所以難以檢測到縱向長缺陷。穿過式線圈只能夠檢測到裂紋、夾渣、氣孔、凹坑、碰扁等點(diǎn)狀缺陷或橫向缺陷,能夠較好控制產(chǎn)品的泄漏,代替水壓試驗(yàn)檢漏。但對(duì)于縱向長缺陷則難以發(fā)現(xiàn),所以在用戶使用中有可能出現(xiàn)擴(kuò)口裂、脹管裂等現(xiàn)象。

1.2 旋轉(zhuǎn)式檢測原理如圖2所示:

圖2旋轉(zhuǎn)式探傷儀原理示意圖

如圖所示,L1為激勵(lì)線圈,L2為測量線圈。旋轉(zhuǎn)頭的點(diǎn)式探頭,制作成一個(gè)點(diǎn)狀,圍繞材料做高速旋轉(zhuǎn),其測量線圈的制作原理與穿過式一樣,也是自比差動(dòng)式線圈。當(dāng)探頭在高速旋轉(zhuǎn)時(shí),兩個(gè)測量線圈的位置一前一后。當(dāng)材料上有缺陷時(shí),前面的線圈首先檢測到缺陷,線圈L2就有電勢差,能清晰的檢測到缺陷。如上圖所示。但是目前旋轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速zui高只有18000轉(zhuǎn)/分,安裝雙通道的探傷儀,探頭軌道寬度為5mm,兩個(gè)探頭的寬度10mm,所以要達(dá)到100%探傷材料的運(yùn)行速度zui高不能超過180m/min。但是目前大多數(shù)公司現(xiàn)有的精整機(jī)的運(yùn)行速度為350m/min~400 m/min,沒有一臺(tái)機(jī)器的速度小于300 m/min。所以旋轉(zhuǎn)頭在高速運(yùn)行探傷時(shí),探頭掃描的覆蓋率只有43%左右,對(duì)長度低于10 mm的缺陷,會(huì)產(chǎn)生明顯的漏檢。另外一個(gè)因素是旋轉(zhuǎn)頭的檢測靈敏度如果提的太高,會(huì)檢測出較多的不影響使用缺陷,引起傷點(diǎn)過多使產(chǎn)品報(bào)廢。為防止發(fā)現(xiàn)缺陷的數(shù)量太多,增加了一個(gè)短缺陷抑制功能,不達(dá)到一定長度的缺陷不產(chǎn)生報(bào)警。所以單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)頭探傷方法只能控制一定長度以上的長條形缺陷,對(duì)于橫向缺陷和短缺陷不能檢測出來。為了克服旋轉(zhuǎn)式探傷的缺點(diǎn)和穿過式探傷方法的不足,大多數(shù)公司引進(jìn)了穿過式+旋轉(zhuǎn)式渦流探傷方法。

2目前實(shí)際檢測能力

在實(shí)際生產(chǎn)中,經(jīng)過取樣缺陷統(tǒng)計(jì)分析表明蘇州龍駿LJET探傷儀穿過式通道對(duì)夾雜、小坑、扁管有比較高的檢測靈敏度,檢測效果很好。

旋轉(zhuǎn)式通道對(duì)具有一定寬度和一定深度的鋸齒傷也有較好的檢測效果。表1是在實(shí)際生產(chǎn)中我們對(duì)鋸齒傷進(jìn)行的金相分析,從該表中可以看出,檢測鋸齒傷不能單一的來看鋸齒傷的深度,同時(shí)還要有一定

測試樣品

時(shí)間

測試寬度(mm)

測試深度(mm)

探傷儀是否能檢出

1

2010-1-12

0.05

0.08

否(旋轉(zhuǎn)無明顯信號(hào))

2

2010-5-19

0.2028

0.0442

否(達(dá)到25%報(bào)警電平)

3

2010-5-19

0.1371

0.0437

否(達(dá)到25%報(bào)警電平)

4

2010-6-12

0.3089

0.0580

5

2010-6-12

0.2921

0.0452

6

2010-6-12

0.2500

0.0407

7

2010-6-23

0.1619

0.0435

否(達(dá)到40%報(bào)警電平)

8

2010-6-23

0.1107

0.0625

否(達(dá)到40%報(bào)警電平)

9

2010-6-28

0.2425

0.0633

10

2010-6-28

0.1984

0.0592

表1樣品金相分析

的寬度。否則,即使是有的深度高達(dá)0.08MM,但寬度只有0.05MM,結(jié)果探傷儀檢測曲線仍然是無明顯信號(hào);而有的深度只有0.04MM,但是寬度達(dá)到0.25MM,旋轉(zhuǎn)頭仍能有效的檢測出來。從目前的探傷靈敏度和對(duì)探傷儀的了解來看,深度0.06MM以上,同時(shí)寬度0.2MM以上的鋸齒傷我們比較有把握探出來,在這個(gè)數(shù)值以下的,大部分有缺陷信號(hào)顯示,只有少部分無明顯信號(hào)。

3目前檢測的難點(diǎn)

現(xiàn)在所使用的旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)人工傷,也可稱作標(biāo)準(zhǔn)樣管,一般用微型鋸制作,現(xiàn)在精度高的用電火花刻傷機(jī)制作。現(xiàn)場我們用的校準(zhǔn)人工傷是20mm(長)*0.1mm(寬)*0.06mm(深)的刻槽,對(duì)于我們的校準(zhǔn)人工傷,探傷儀有足夠的靈敏度余量,但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)部分線性鋸齒傷,探傷儀沒有探測出來的情況,即使是有的鋸齒傷深度達(dá)到或者超過了標(biāo)準(zhǔn)樣管。這是為什么呢?

                

圖3標(biāo)準(zhǔn)樣管和鋸齒傷橫截面

圖3是標(biāo)準(zhǔn)樣管和線性鋸齒傷橫截面示意圖,標(biāo)準(zhǔn)樣管是模擬的橫向裂紋、劃傷等自然缺陷,探傷儀對(duì)這樣的缺陷靈敏度比較高,這是因?yàn)殂~管表面感應(yīng)的渦流畸變量較大,反應(yīng)到測量線圈上表現(xiàn)的缺陷信號(hào)幅度比較大,因此這樣的缺陷比較容易探測出來。而鋸齒傷的形成有一點(diǎn)特殊,在成型加工前,它的形狀和標(biāo)準(zhǔn)樣管的缺陷有點(diǎn)類似,從原理上講,這樣的缺陷探傷儀也有足夠的靈敏度和信噪比把它探測出來。但不幸的是,經(jīng)過成型旋壓后,原來的缺陷空隙被碾平,這樣感應(yīng)的渦流畸變量就大大減弱了,相應(yīng)的缺陷信號(hào)就比較弱,若本身的缺陷深度和寬度又比較小,那么從測量線圈檢測的信號(hào)就十分弱,甚至淹沒在噪聲信號(hào)之中,很難提取出來,造成探傷儀漏檢。所以對(duì)比較細(xì)小的鋸齒傷,對(duì)旋轉(zhuǎn)探傷仍然是一種挑戰(zhàn)!

4解決方案

    對(duì)于目前出現(xiàn)漏檢的鋸齒傷,我們分兩種考慮,*種情況是,旋轉(zhuǎn)探傷有缺陷信號(hào),但是未能達(dá)到報(bào)警電平;第二種情況是旋轉(zhuǎn)探傷無明顯信號(hào),從曲線上很難判斷銅管本身有缺陷。

    *種情況的解決方案目前有2種:*,提高靈敏度或者降低報(bào)警電平。這種方法好處是把一些臨近報(bào)警電平的有缺陷的銅管檢測出來,對(duì)檢測鋸齒傷有些幫助,但是靈敏度畢竟不能無限制的提高,提的太高,隨之而來的是噪音信號(hào)也跟著急劇增加,對(duì)產(chǎn)品的成材率影響非常大, 有些得不償失。同樣的道理,降低報(bào)警電平效果也是一樣的。我們只能利用試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來設(shè)置一個(gè)合適的靈敏度和報(bào)警電平,使之盡可能的在探出缺陷的同時(shí)兼顧成品率。事實(shí)上我們現(xiàn)在的靈敏度已經(jīng)不低了,所以單獨(dú)靠用這一種方法不能完*問題;第二種方法是利用探傷曲線評(píng)價(jià),一線操作工人現(xiàn)場操作,發(fā)現(xiàn)探傷曲線異常,及時(shí)檢查確認(rèn)銅管表面質(zhì)量。另一方面,探傷工程師及巡檢人員在線監(jiān)控探傷曲線,及時(shí)記錄,發(fā)現(xiàn)曲線異常及時(shí)和現(xiàn)場溝通,確認(rèn)銅管表面質(zhì)量。目前,這項(xiàng)工作已在進(jìn)行中,收到了不錯(cuò)的效果。

    第二種情況的解決方案比較棘手,出現(xiàn)這種情況,往往線性鋸齒傷深度淺,寬度小,即使是旋轉(zhuǎn)探傷也不是很敏感,探傷曲線沒有明顯的異常,目前的解決方案是一線工人加強(qiáng)檢查,做到每盤必檢;另外一方面,技術(shù)人員加強(qiáng)抽查力度。

5結(jié)束語

    綜上所述,蘇州龍駿無損檢測設(shè)備有限公司的穿過式+旋轉(zhuǎn)式的檢測方式,對(duì)絕大多類型的缺陷有比較好的檢測效果,旋轉(zhuǎn)探傷在對(duì)線性缺陷的檢測效果上比穿過式好,但是對(duì)比較細(xì)小的鋸齒傷,目前僅靠探傷儀不能保證100%檢測出。實(shí)際上,任何設(shè)備都不是一勞永逸的,一套參數(shù)不可能把所有的缺陷都檢測出來,要想根本上解決線性鋸齒傷的問題,還得從每一個(gè)工序做起,嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),才能從根本上杜絕鋸齒傷的存在。

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