一種新興的NDT 方法- 渦流焊縫檢測

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1、一種新興的NDT方法-渦流焊縫檢測香港安捷材料试验有限公司黄建明WongKinMingE-mailkmwong@aes.hk目前最常用的無損探傷（NDT）方法檢驗焊縫是磁粉（MT）滲透（PT）、超聲（UT）、射線（RT）和渦流（ET），它們都各有優缺點:MT非常簡單直截了當地檢測表面缺陷，但是在有塗層和潮濕的表面效果不理想（必須先弄乾表面）。PT對表面開口裂紋很理想，但對表面有塗層及潮濕的工件就不理想和依賴檢驗人員的經驗。UT檢出表層下的缺陷很有效，但依賴檢驗人員。RT檢出表層下的缺陷很有效，但是輻射危險需要作

2、安全防護考慮。ET對表面開口裂紋極之理想，在表面有塗層（0-2mm）、潮濕和水底的環境下也能檢測，要多次多方向地掃描才能保証不會漏檢，也是要依賴檢驗人員。由此，應用渦流檢測方法檢測表面裂紋，尤其是在役中的大型結構上是最效的方法，因為鋼結構的疲勞裂紋大多數從表面開裂，在不需要除去表面漆層的情況下，重點檢測鋼結構關鍵受力位置，不但可以檢出有危險性的裂紋缺陷，還可以減少檢驗時間和節省大量的金錢。渦流焊縫檢測的基本原理與應用在冷凝器管子的渦流檢測方法一樣，一個界乎十千赫（10kHz）至幾佰千赫（～100kHz）頻率的交

3、變電場加在渦流檢測探頭上，探頭基本上是由一個或一對綫圈組成的–圖一，依據電磁學的幾條基本定律，電生磁、磁生電，金屬表面因線圈磁場的作用產生了渦流電流，而這渦流電流所產生的磁場反過來影響綫圈（探頭）的電流，當量度綫圈之間電位差幅度及其相角的變化時，就能得出檢測位置的阻抗平面圖。阻抗平面圖所反映的就是該檢驗物料的物理性質，例如：温度、大小、形狀、電阻率和其材料。若對有表面裂縫的金屬作渦流檢測，裂縫所造成物質的不連續性是直接影響物質電阻的變化，從而改變綫圈電流的大小。圖二–說明渦流電流在檢測件上旋轉，垂直於渦流電流的

4、裂縫阻擋了它的通過，電阻有變化易被探測；相反，平行於渦流電流的裂縫就難被探測，所以渦流檢測是需用多個方向進行掃描的。難被探測易被探測V綫圈(探頭)圖一–交變電場加於渦流探頭電路圖圖二–裂縫垂直於渦流電流易被探測以往的絶對式探頭(單綫圈)–圖三，當用於檢測導體的表面裂縫時，其信號大小與其深度有密切的關係，隨著探頭離開導體表面而產生的提離信號–圖四，與探頭和導體的距離有直接的關係，可利用作塗層厚度的測試，但若探頭不垂直於檢料時，或左右搖擺不定時，不穩定的信息就會產生，導致檢測的穩定性及準確性大大地降低，絶對式探頭對

5、鐵磁性材料磁導率極奇敏感，焊縫表面高低不平和熱影區變化以及有鏽的表面都會造成很不穩定的信息，而無法進行可靠的檢測。A.B.C.V提離信號A.B.C.圖三–絶對式探頭(單綫圈)圖四–提離信號及裂縫信號渦流焊縫檢測的發展1993年英國勞氏船級社和英國焊接學會的CWSIP聯合組辦專用的培訓認証課程，極力推廣這種電磁檢測方法稱為EMD(ElectricMagneticDetection)，應用在海上鑽油台鋼結構的焊縫上，因為海上鑽油台長期浸泡在海水中，樁腳位受海潮漲落（每天兩次）的重復載荷，鋼結構容易產生金屬疲勞，特別

6、在一些關鍵受力的焊接點上產生疲勞裂紋，若要檢驗這些位置，傳統方法是用超聲或磁粉方法，而這兩種方法必須除去油漆檢驗才能進行檢測，在做完檢測後是難以再塗上比原裝油漆更有效的防鏽塗層。另外，在這充滿鹽份和濕潤海風的環境下更容易生鏽，檢驗後得不償失。目視也不可靠，因為表面生鏽、油漆裂開或者隠藏在油漆下的裂紋是無法分辨的。在這種情況下，勞氏驗船級社的驗船師考慮到儘管當時的渦流檢測方法不盡理想，但怎樣也較目視檢驗優勝吧！於是，用渦流檢測對大範圍作出掃查，檢測出有懷疑的位置再去除油漆做MT和UT驗証。1993年至1994年熱

7、火朝天地推廣EMD,香港和新加坡的NDT公司，曾為南海油田的幾個鑽油台和香港碼頭岸吊鋼結構的焊縫做過EMD，但由於不可靠及難以操作，幾乎百分之百靠磁粉重新檢驗一次，去漆和除鏽，相當麻煩，客戶很不滿意，之後也就不了了之了！到了1996年，在美國西雅圖ASNT年會的技術研討會上，一位來自英國的博士聲稱一種叫ACFM（AlternateCurrentFieldMeasurement）的新技術，說它不需要校準（Noneedcalibration），不需要有技術人操作（Noneedskillfuloperator），表面

8、不需任何處理（不需去漆除鏽），不怕潮濕，甚至能水底操作，不但能檢測裂紋還能準確地測量裂紋深度，真是太好了！我和新加坡的幾位朋友請教他鑽油台的TKY焊接頭和角焊縫能用上這技術嗎？他未有正面答覆我……。數年前，英國和美國的NDT雜誌再次大量地報道ACFM技術，去年我通過在香港的代理請他們來我公司演示這套技術，也請來香港地鐵公司、碼頭公司以及香港NDT同行，看了他們在我們提供的試塊上演示，操