锅炉钢管智能化涡流探伤及工艺分析

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1、锅炉钢管智能化涡流探伤及工艺分析曾祥照（本文写于1993年8月，当时作者在新疆天山锅炉厂工作，发表于《钢管》杂志。）摘要：分析了智能化涡流探伤的理论依据和锅炉钢管的智能化涡流探伤的工艺因素。智能化涡流探伤技术具有准确、可靠特点，应用阻抗平面显示和扇形区域报警技术较成功地解决了通用型涡流探伤仪的错报漏报的不足。主题词：幅度相位矢量阻抗平面一.锅炉钢管涡流探伤的可行性锅炉用无缝钢管（以下简称锅炉钢管）是制造锅炉用的重要材料，它的质量如何直接关系到锅炉的制造质量。用锅炉钢管可制成锅炉的水冷壁管、对流管、过热蒸汽管和各种换热器管等零部件，而这些零部件在锅炉正常运行中

2、要承受高温高压的作用，工作条件十分苛刻，因而，对锅炉的材料质量有着十分严格的要求，为了确保锅炉产品的制造质量和安全运行，在国际标准ISO/R831《固定式锅炉制造规范》中要求对锅炉钢管必须进行逐根的水压试验，然而钢管的逐根水压试验是一项既费时又费力的工作，而且还存在错漏检的可能，理论和实践都证明，用涡流探伤的方法来代替锅炉钢管的水压试验是完全可行的，而且涡流探伤方法在试验方法上和试验结果以及经济效益上都要优于水压试验，钢管的涡流探伤已成为锅炉制造质量控制的重要手段而日益受到重视，为此，锅炉行业的主管部门机械电子工业部第一装备司于1992年曾召开专门的研讨会，

3、要求在锅炉行业推广钢管涡流探伤技术，并将钢管涡流探伤技术列入锅炉行业重大装备技术政策之中，1993年一装司又发文，要求锅炉行业推广使用涡流探伤技术。二.钢管涡流探伤的特点涡流检测是以电磁感应原理为基础的一种检测方法，根据电磁感应的理论，导体在交变磁场中会感应出电流，由于电流的形状呈旋涡状，故称之为涡流。交变磁场的大小及涡流电流的大小与导体材料的特征（如电导率、磁导率、外形尺寸、理化性能等因素）有关，根据这些特征参量的变化而引起电信号的变化，经过信号的放大、转换和分选，即可达到材料探伤的目的。涡流探伤具有非接触、速度快、灵敏度高、重复性好、检测范围宽、操作方便

4、、易实现自动化等特点，特别适合导电性材料包括铁磁性材料具有磁滞回线特性，当温度在居里点（即磁性转变温度）以下时（如在常温条件下）材料内部磁畴分布是杂乱无章的，在整体上不呈磁性，但就局部而言，磁畴分布也是不均匀的，当外加激励磁场时，这种不均匀性引起的畸变磁场将叠加在激励磁场的涡流磁场上，一起被检测线圈所感应，而产生很不规的信号，至使检测信号无法判断而不能进行探伤，因此，铁磁性材料在很大程度上限制了涡流的检测深度，为了解决这个问题，通常都是采用磁饱和技术，在检测区域中外加一个很强的直流磁场，使处于检测区域内材料被磁化并达到磁饱和程度，即可进行探伤。探伤后为了消除

5、材料的剩磁，将材料通过一段外加更强的交变磁场，可达到退磁的目的。根据电磁感应的原理，涡流检测的实质是测被检工件（例如锅炉钢管）中电导率的变化，由于被检工件的化学成份、物理参数、几何尺寸、工件与检测线圈的提离效应（即相对位置的变化）以及工件中各种缺陷的存在都会引起工件的电导率的变化，所以，进行涡流检测，就必须对线圈所接收到的丰富信息进行有效的筛选和正确的鉴别，否则涡流检测就难于进行，因此，对涡流探伤要特别注重信号的处理，在以往采用通用型涡流探伤仪进行探伤时，是依据电平信号幅度大小来判定材料内部是否有伤的，这种方法称之为当量法探伤，就是探伤结果的判定是借助于对比

6、试样的人工缺陷与自然缺陷显示的信号的幅度（又称荧光屏上的波高）来比较的，所以，这种方法又称为波高比较法。三.通用型涡流探伤仪的不足波高比较法在时期的涡流探伤中发挥着一定的作用，但随着时间的推移和人们对涡流探伤结果深入分析，也逐渐发现通用型涡流探伤仪和波高比较法的不足，具体表现为存在着错检和漏检现象，影响涡流探伤结果的准确和可靠性。究其原因，不在于探伤技术和操作方法，而在第一代涡流探伤仪（或称为通用型涡流探伤仪）的本身，因为这类仪器的技术特征是以缺陷信号的幅度大小来测量缺陷的真实大小。缺陷是具有体积形状的，可以用三维参量来描述，而通用型涡流探伤仪仅描述缺陷一维

7、参量，即幅度高度的大小，而其他二维参量得不到描述，因此难免判断不准确，所以，严格的来说，仅仅依据信号幅度的大小来判断缺陷大小是不够的，其检测结果是不可靠的。鉴于通用型涡流仪自身的弱点，为了提高涡流探伤的准确性和可靠性，要求使用的涡流探伤仪至少能反映出缺陷形状的二维参量和平面显示，这就使新的一代智能化涡流探伤仪及其技术应运而生，给涡流探伤技术带来了新的机遇和挑战，反之又促进了涡流探伤技术的发展。四.智能化涡流探伤的理论依据新的一代智能化涡流探伤仪及设备以NE-26型为代表，这种涡流探伤仪应用微机技术，具有阻抗平面显示和自动扇形区域报警功能，采用二维显示方法，配

8、合双重电子扇形窗技术，从而实现了幅度——相位组合报警