涡流检测
现代无损检测技术第5章：涡流检测技术
12×2—103—4—5—6—2×图1 涡流渗透深度与激励频率的关系图2 藕合线圈的互感电路a) 藕合线圈电路b)互感作用电路c) 藕合线圈等效感电路折合阻抗与一次线圈本身的阻抗之和称为图3 交流电路中电压和阻抗平面图线圈等效电路b)电压向量图c)阻抗向量图图4图5 阻抗平面图a)线圈阻抗平面b)归一化阻抗曲线图5 福斯特的假想物理模型表2 不同频率f/fg 的有效磁导率μeff的值表中：f为涡流检测的激励频率，也称之为工作频率，fg 为特征频率。
f/fg为频率比，它是涡流检测中的一个重要参数。
因此归一化电压为：数所决定，即：a)绝对式2－检测线圈3－管材在裂纹)时。
检测线圈就有信号输出，来实现检测目的。
标准的比较式1－参考线圈2－检测线圈4－棒材线圈感应输出急剧变化的信号。
c)自比较式1－参考线圈2－检测线圈3邻桥臂上。
用于管子检测的探头线圈在交流桥路中的位置电桥个参考线圈。
绝对式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5探伤的材料进行检测。
差动式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5－外壳二. 涡流检测的频率选择用于非铁磁性圆柱形棒料的检测频率选择图图中：IACS 为国际退火铜标准图的使用方法如下：1) 在A 线上取棒料电导率σ；2) 在B 线上取棒料直径d ；3) 将这两点间的连线延长使之与C 线相交；4) C 线上的交点垂直向上画直线，与所需的kr 值所对应的水平线相交得到一点；5) 根据交点在频率图(斜线)中的位置，即可读出所需的工作频率。
只要适当调节控制信号OT的相位，使θ2＝90º，那么，干扰信号的输出为零，而总的信号输出(OC＝OAcosθ1仅与缺陷信号有关，消除了不平衡电桥法工作原理在涡流检测中用作参考标准的人工缺陷的种类和形状检测线圈的阻抗特性表面探头以50Hz的频率检测厚铝板缺陷绝对式探头检测阻抗图b)差动式探头检测阻抗图1、2－裂纹3－表层下洞穴时处理，并将结果在CRT上进行实时显示。
涡流检测—涡流检测技术(无损检测课件)
检测线圈的分类
穿过式线圈 检测管材、棒材和线材，用于在线检测
探头式线圈 放在板材、钢锭、棒、管、坯等表面上用，尤其适用于局部检
测，通常线圈中装入磁芯，用来提高检测灵敏度，用于在役检测 内插式线图
管内壁、钻孔。用于材质和加工工艺检查
第3节 涡流检测的基本原理
4. 设备器材
一般的涡流检测仪主要由振荡器、探头、信号输出电 路、放大器、信号处理器、显示器、电源等部分组成
第3节 涡流检测的基本原理
5. 检测技术
缺陷检测即通常所说的涡流探伤。主要影响因素包括工作 频率、电导率、磁导率、边缘效应、提离效应等。
➢ 工作频率是由被检测对象的厚度、所期望的透入深度、要 求达到的灵敏度或分辨率以及其他检测目的所决定的。检 测频率的选择往往是上述因素的一种折衷。在满足检测深 度要求的前提下，检测频率应选的尽可能高，以得到较高 的检测灵敏度。
5. 检测技术
➢ 边缘效应：当检测线圈扫查至接近零件边缘或其上面的孔 洞、台阶时，涡流的流动路径就会发生畸变。这种由于被 检测部位形状突变引起涡流相应变化的现象称为边缘效应。 边缘效应作用范围的大小与被检测材料的导电性、磁导性、
检测线圈的尺寸、结构有关。
5. 检测技术
➢ 提离效应：针对放置式线圈而言，是指随着检测线圈离开 被检测对象表面距离的变化而感应到涡流反作用发生改变 的现象，对于外通式和内穿式线圈而言，表现为棒材外径 和管材内径或外径相对于检测线圈直径的变化而产生的涡 流响应变化的现象。
4. 设备器材
检测仪器的基本组成和原理： 激励单元的信号发生器产生交变电流供给检测线 圈，放大单元将检测线圈拾取的电压信号放大并 传送给处理单元，处理单元抑制或消除干扰信号， 提取有用信号，最终显示单元给出检测结果。
涡流检测
感应电流的方向-楞次定律
(闭合回路内的感应电流所产生的磁场总是阻 碍引起感生电流的磁通变化) 右手定则，右手螺旋关系 影像资料-电磁感应现象
法拉第电磁感应定律
dΦ Ei dt
dΦ d( NΦ) Ei N dt dt
Ei Bl sin
4.1 缺陷检测
涡流探伤过程中需要注意的事项： a 检测频率的选择 b 电导率、磁导率的影响 c 边缘效应 d 提离效应 e 填充系数
a 检测频率的选择 检测频率：在涡流检测中，加到激励线圈的交 流电的频率。 选择原则：由被检测对象的厚度、所期望的透 入深度、要求达到的灵敏度或分辨率以及其他 目的所决定的。
标准样品(reference standard) 仪器校准或仪器标定时使用的、与技术标准要求 相对应的实际参照对比物，两类：标准试块和 对比试块。 标准试块(standard test block) 校准试块(calibration block) 按相关标准的技术条件制作，并经被认可的技术 机构认证的，用于评价检测系统性能的试样。
1）磁饱和装置 磁饱和的概念—对铁磁性材料而言，当磁场强 度继续增大时磁感应强度不再有明显的增大的 磁化状态。 磁饱和装置的作用：消除磁导率不均造成的干 扰。 2) 直流磁饱和：当增量磁导率等于1时受到交流 磁场变化的铁磁性材料的状态。 交流磁饱和：在每半个磁化周期内，受到交变磁 场作用的铁磁性材料，增量磁导率等于1的状 态。 （增量磁通密度/增量磁场强度） 磁饱和装置的分类：直流线圈和磁轭式
Im
是初相位（rad）， t 是时间（s）
1 f T
i I m cost 是电流的幅值， 是角频率（rad/s），
涡流检测
涡流检测技术
涡流检测技术
3 1 2 3 4
涡流检测的原理 涡流检测的仪器设备 涡流检测方法
涡流检测的应用
涡流检测的原理
3 1 2 3 4
涡流检测的基本知识 涡流检测的基本原理 趋肤效应
渗透深度
涡流检测的基本知识
涡流
涡流是当金属导体处在变 化着的磁场中或在磁场中 运动时，由于电磁感应作 用而在金属导体内产生的 旋涡状流动的电流
=
1 f
涡流检测的基本知识
渗透深度是反映涡流密度分布于被检材料的电导率、磁导 率及激励频率之间基本关系的特征值。f、μ、σ 越大， 则渗透深度越小
由于被检工件表面以下3δ处的涡流密度仅约为其表面密 度的5%，因此通常将3δ作为实际涡流探伤能够达到的极 限深度
涡流检测仪器
3 1 2 3
示波管
显示出来
计算机的CRT
涡流检测仪
涡流检测仪的工作原理
振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈产 生交变磁场在试件中产生感生涡流，当试件存在 缺陷或物理变化时，线圈电压发生变化，通过信 号输出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，
经信号处理器消除各种干扰信号，最后将有用信
号输入显示器显示检测结果。
涡流检测仪 涡流检测线圈 对比试样
涡流检测仪
3 1 2 3
仪器的类别 涡流检测仪组成 涡流检测仪的工作原理
涡流检测仪
仪器的类别
按检测目的分：
导电仪
测厚仪
探伤仪
导电仪
测厚仪
探伤仪
涡流检测仪
指示检测结果
指示检测结果
鉴别影响因素
鉴别影响因素
检测涡流信息
检测涡流信息
产生激励信号
第五章_涡流检测
Depth Depth
Standard Depth of
Penetration
(Skin Depth)
Eddy Current Density
High Frequency High Conductivity High Permeability
1/e or 37 % of surface density
非磁性导电基体上非导体覆盖层.镀层厚度的测量.振幅 灵敏性涡流法
用电磁(涡流)法测定电导率的标准实施规程 ASTM 有色金属的电磁(涡流)分类标准规程 ASTM 用涡流仪器测量铝阳极镀层及其它非磁性基底金属绝
缘镀层的厚度标准试验方法 ASTM
涡流检测的基本过程
熟悉要检测缺陷的类型，位置，方向 选择合适的探头类型，适应工件的形状，缺陷对涡流有影响 选择合适的线圈激励频率，对表面缺陷检测，可以使用较高的激励频
率得到高分辨率和高灵敏度，对近表面缺陷，使用较低的激励频率得 到较大的穿透深度，但灵敏度会降低。铁磁材料或者高导电率材料需 要更低的激励频率。 制作参考试样，材料与工件基本一致。人工缺陷类似于待测缺陷 选择和安装仪器和探头 通过试样调节仪器到能方便识别缺陷的信号 放置探头到被测工件表面，仪器设置零点 扫查整个待测表面，扫查过程中要保证探头的稳定，因为探头的抖动 将会影响信号的质量。在自动扫查系统中需要相应的夹具 记录分析数据
壳牌公司开发部向Maclean购买了该专利权， 在探头的研制中获得了很大的成功，并用来检 测井下套管。20世纪60年代初期，壳牌公司应 用远场涡流检测技术来检测管线，检测设备包 括信号功率源、信号测量、信号记录和处理， 做成管内能通过的形式，像活塞一样，加动力 之后即可在管线内运动，取名“智能猪”（见 图3）。此装置于1961年5月9日第一次试用，一 次可以检测80公里或更长的管线。[3]
涡流检测—涡流检测基本原理(无损检测课件)
第2节 涡流检测的基本原理
原理
原理：当载有交变电流的线圈接近被检工件时，材料表面与近 表面会感应出涡流，其大小、相位和流动轨迹与被检工件的电 磁特性和缺陷等因素有关，涡流产生的磁场作用会使线圈阻抗 发生变化，测定线圈阻抗即可获得被检工件物理、结构和冶金 状态等信息。
第2节 涡流检测的基本原理
2. 涡流检测的特点
➢ （1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ适用于各种导电材质的试件探伤。包括各种钢、钛、 镍、铝、铜及其合金。
➢ （2）可以检出表面和近表面缺陷。 ➢ （3）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测。 ➢ （4）由于采用非接触式检测，所以检测速度很快。 ➢ （5）不需接触工件也不用耦合介质，所以可以进行高温
在线检测。
2. 涡流检测的特点
➢ （6）形状复杂的试件很难应用。因此一般只用其检测管 材，板材等轧制型材。
➢ （7）不能显示出缺陷图形，因此无法从显示信号判断出 缺陷性质。
➢ （8）各种干扰检测的因素较多，容易引起杂乱信号。 ➢ （9）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出 ➢ （10）不能用于不导电材料的检测。
无损检测技术中的涡流检测方法详解
无损检测技术中的涡流检测方法详解无损检测技术是一种用于检测材料或构件内部缺陷或性能状态的技术方法，它可以在不破坏被检测材料的情况下对其进行评估和监测。
涡流检测作为无损检测技术的一种方法，被广泛应用于工业生产、航空、航天、汽车、电力等领域。
本文将对涡流检测方法进行详细解释和阐述。
涡流检测是一种基于电磁感应原理的无损检测技术。
其原理是利用交流电源产生的交变电磁场在被测材料中产生涡流，通过对涡流的测量，来判断被测材料的缺陷或性能状态。
涡流检测方法可以检测到多种类型的缺陷，如裂纹、腐蚀、疏松等。
涡流检测方法主要包括以下几个方面：1. 电磁感应原理：涡流检测是基于电磁感应原理的，通过交流电源产生的交变电磁场在被测材料中产生涡流。
当被测材料中存在缺陷时，涡流的路径和强度会发生变化，从而可以判断缺陷的位置和性质。
2. 探头设计：涡流检测中使用的探头通常由线圈和磁芯组成。
线圈通过交流电源激励产生交变磁场，磁芯则用于集中和引导磁场。
探头的设计对于检测效果起着重要的作用，不同类型的缺陷需要不同设计的探头。
3. 缺陷识别：通过分析涡流的强度、相位、频率等参数，可以判断被测材料中的缺陷类型和尺寸。
例如，对于裂纹缺陷，涡流的强度和相位会出现明显的变化。
通过对涡流信号进行数学处理和分析，可以得到准确的缺陷识别结果。
4. 检测技术：涡流检测技术可以分为静态检测和动态检测两种。
静态检测是指将被测材料放置在固定位置，通过探头对其进行检测。
动态检测则是指将探头和被测材料相对运动，通过对运动产生的涡流信号进行检测。
动态检测常用于对大型或复杂构件的检测。
涡流检测方法具有以下优点：1. 非接触性：涡流检测不需要直接接触被测物体，因此不会对被测材料造成损伤或影响其性能。
2. 高灵敏度：涡流检测可以检测到微小尺寸的缺陷，对于裂纹等细小缺陷具有很高的灵敏度。
3. 适用范围广：涡流检测方法适用于多种材料，如金属、合金、陶瓷等。
同时，它可以应用于不同形状和尺寸的材料和构件。
涡流检测
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7.2 涡流检测设备
• （2）示波管显示多用于较大的涡流检测仪器中。它可以把探头检 测到的阻抗在阻抗平面上的二维分量以图形显示出来。检测线圈的阻抗 特性如图7-3所示，当线圈远离工件时，空载阻抗Z0在阻抗平面上对应于 P0点，阻抗角为α0；当线圈靠近工件检测时，由于受工件和涡流的影响， 线圈阻抗变为Z1，在阻抗平面上对应于P1点，阻抗角为α1。随着工件缺 陷以及探头距缺陷位置的不同，P1点会在阻抗平面上以一定轨迹变动。 • 涡流检测时，由于集肤效应的存在，使得表层下不同深度和缺陷对 探头阻抗的影响不同，表层下大缺陷引起的信号幅值有可能与小缺陷引 起的信号幅值相同，因此不能根据信号幅值确定缺陷的深度。但示波管 显示可解决这一问题。实验表明，涡流检测时，表面下的涡流滞后于表 面涡流一定的相位角，在无限厚的材料内，滞后的相位角与缺陷深度有 线性关系，因而利用相位分析即可判断出缺陷的深度。实际检测时情况 复杂得多，可用试样确定相位与缺陷深度的关系。图7-4是用表面探头 检测厚铝板缺陷时，相位角与缺陷深度的依赖关系。
• 因为线圈交变电流（又称一次电流）激励的磁场是交变的，那么涡 流也是交变的。同样，这个交变的涡流会在周围空间形成交变磁场并在 线圈中感应电动势。这样，线圈中的磁场就是一次电流和涡流共同感生 的合成磁场。假定一次电流的振幅不变，线圈和金属工件之间的距离也 保持不变，那么涡流和涡流磁场的强度和分布就由金属工件的材质所决 定。也就是说，合成磁场中包含了金属工件的电导率、磁导率、裂纹缺 陷等信息。因此，只要从线圈中检测出有关信息，如从电导率的差别就 能得到纯金属的杂质含量、时效铝合金的热处理状态等信息，这是利用 涡流方法检测金属或合金材质的基本原理。
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7.2 涡流检测设备
涡流检测技术
涡流密度衰减为其表面密度的 1/e (36.8％) 时对应的深度 渗透深度随被检材料的电导率、磁导率及激励频率的增大而减小。
涡流探伤能够达到的极限深度：
涡流密度仅约为其表面密度的5％时的深度 － 3δ。
3.2.2.2 趋肤效应和渗透深度
Depth Depth
Eddy Current Density
3.4 涡流检测方法
3.4.1 涡流检测一般操作步骤 3.4.2 涡流检测的频率选择 3.4.3 涡流检测信号分析 3.4.4 提离效应及其抑制
3.4.2 涡流检测的频率选择
被检工件材料
非磁性材料：高频，数千赫兹 磁性材料：较低的频率
透入深度要求：频率越低透入深度越大 灵敏度要求(分辨力)：频率低灵敏度减小
3.2 涡流检测基础知识
3.2.1 与涡流检测相关的电学 和磁学基本知识
3.2.2 涡流检测技术原理
3.2.1 与涡流检测相关的电学和磁 学基本知识
3.2.1.1 金属的导电性
3.2.1.2 金属的磁特性 3.2.1.3 电磁感应
3.2.1.2 金属的磁特性
磁化：
物质在外磁场作用下感生出磁场的物理过程称为磁化。
while conducting an inspection, signals generated from the test specimen must be compared with known values.
• Reference standards are typically manufactured from the
抑止方法：
多项式拟合法 数字滤波 多频测量 模具支架固定探头
3.5 涡流检测诊断常用标准
1 钛及钛合金管材的涡流检验：GB／T12969.2—1991
涡流检测ect检测技术标准
涡流检测ect检测技术标准涡流检测（ECT）是一种常用的无损检测技术，它利用涡流场对导体材料的检测，以实现对材料表面和近表面缺陷的检测。
下面是关于涡流检测技术的详细说明。
一、涡流检测的原理涡流检测是基于电磁感应原理的无损检测方法。
当一个交流电磁线圈靠近被检测的导电材料时，线圈中会产生交变磁场。
这个磁场会在被检测材料中产生涡流。
如果材料中存在缺陷或异常，如裂纹、气孔、夹杂物等，这些缺陷会改变涡流的分布和强度，从而改变线圈中的感应电动势。
通过测量这个感应电动势的变化，可以确定被检测材料中的缺陷。
二、涡流检测的优点1．高灵敏度：涡流检测对材料表面和近表面的缺陷非常敏感，可以检测出微小的裂纹和其他缺陷。
2．快速高效：涡流检测可以在线进行，且不需要对材料进行特殊处理，因此可以快速高效地检测大量材料。
3．无需耦合剂：与其他无损检测方法相比，涡流检测不需要使用耦合剂，因此可以减少污染和操作成本。
4．适应性强：涡流检测适用于各种导电材料，包括金属、合金、复合材料等。
三、涡流检测的局限性1．检测深度有限：涡流检测主要适用于材料表面和近表面的缺陷检测，对于深层缺陷的检测能力有限。
2．对材料形状和大小敏感：涡流检测的灵敏度受到材料形状和大小的影响，因此对于不同形状和大小的零件需要进行不同的检测设置。
3．不能检测非导电材料：涡流检测只能用于导电材料的检测，对于非导电材料的检测无能为力。
四、涡流检测的标准为了规范涡流检测的技术要求和应用范围，国际上制定了一系列相关标准。
下面是几个主要的涡流检测标准：1．ISO 18564-1: 无损检测-涡流检测-第1部分：一般原则和方法：该标准规定了涡流检测的一般原则和方法，包括检测设备的选择、检测程序、缺陷评定等方面。
2．ISO 18564-2: 无损检测-涡流检测-第2部分：设备：该标准规定了涡流检测设备的性能要求和测试方法，包括电磁线圈的设计、制造和测试要求等。
3．ISO 18564-3: 无损检测-涡流检测-第3部分：人员：该标准规定了从事涡流检测工作的人员要求，包括培训、资格认证、技能要求等方面。
第二章 涡流检测
图2-13 非屏蔽探头
图2-14 屏蔽探头
4、提离效应的影响
图2-15 提离效应的矢量变化方向
2.1.1 电磁感应现象
• 电磁感应现象是指电与磁之间相互感应的现象，包括电感生磁和 磁感生电两种情况。 1、电感生磁最著名的是奥斯特实验，如图所示。当电流通过导 体时，其附近平行放置的磁针发生偏转，说明在通电导体附近存在 磁场，即电生磁现象。
• 2、电流可以产生磁场，反过来磁场也可以感应产生电场。 实验1：磁铁穿过线圈，如图所示。当穿过闭合导体回路所包围 面积内的磁通量发生变化时，回路中产生感应电流。 实验2：导线切割磁力线，如图所示。当闭合回路中的一段导线 切割磁力线运动时，导线中产生感应电流。
图2-4 磁感生电现象 a)磁铁穿过线圈 b)导线切割磁力线
பைடு நூலகம்
• 根据涡流检测的基本原理，涡流检测的过程为： 激励线圈产生交变磁场→被检测导体材料中感应涡流→涡流磁 场改变原磁场→线圈电压阻抗发生变化→判断被检测导电材料的特 性。 涡流检测过程可分为电生磁、磁生电、电生磁三个过程：探 头通入交变电流，线圈建立交变磁场（电生磁）；探头靠近被检 导电材料，由线圈交变磁场通过导电材料与之发生电磁感应作用， 在导电材料内产生涡流（磁生电）；导电材料的涡流会产生自己 的磁场（电生磁）。
造成涡流流通路径畸形的原因如下：
• 1、由于导电材料不均匀会导致磁导率、电导率的不同，是涡流 流通路径发生改变，导致涡流的大小、相位发生改变。 • 2、如果被检测件存在缺陷（如表面裂纹），则会阻碍涡流流过， 因涡流只能存在于导体材料中，故会导致涡流流通路径的畸变， 最终影响涡流磁场，使得涡流强度降低。 探头放置在被检材料表面上，一旦缺陷干扰了涡流的流动路径 并使涡流的强度减弱，就能被检测出来。
涡流检测
4.涡流测厚
(1）覆层厚度测定
绝缘材料/非磁性金属材料：铝合金表面阳极氧化膜、涂层 顺（抗）磁性材料/顺磁性材料：顺磁性材料表面Cu、Cr、
Zn镀层、奥氏体不锈钢表面渗氮层
涡流测厚
绝缘或顺磁性材料/铁磁性材料：钢表面涂层、镀铬层
第四节 涡流检测方法
一、涡流检测一般步骤 1、检测前的准备
根据试件的性质、形状、尺寸及欲检出缺陷种类和大小选 择检测方法及设备。对小直径、大批量焊管或棒材的表面探 伤，一般选用配有穿过式自比线圈的自动探伤设备。 1）对被检工件进行预处理，除去表面污物及吸附的铁屑等； 2）确定检测方法； 3）根据相应的技术条件或标准来制备对比试样； 4）调整传送装置，使试件通过线圈时无偏心、无摆动。
检测线圈、检测电流的仪 器和被检的金属工件。
裂纹走向与涡流平行，难 于检测，须从多个方向进行 检测。
9
四、涡流的趋肤效应和渗透深度
1.趋肤效应 感应出的涡流集中在靠
近激励线圈的材料表面附 近的现象。涡流密度随着 距离表面的距离增加而减 小。
2.渗透深度
趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的强度及感生涡流 的密度，从被检材料的表面到其内部按指数分布规律递减。 将涡流密度衰减为其表面密度的1/e时对应的深度定义为渗 透深度h：
金属的电导率值受其纯度的影响，杂质含量增加电导率就 会降低。
简单、方便、高效的优点。
2．热处理状态的鉴别
由于相同的材料经过不同的热处理后不仅硬度不同，而且 电导率也不同，因而可以用测量电导率的方法来间接评定 合金的热处理状态、硬度、强度。
3．混料分选
如果混杂材料或零部件的电导率的分布带不相互重合，就 可以利用涡流法先测出混料的电导率，再与已知牌号或状 态的材料和零部件的电导率相比较，从而将混料区分开。
《涡流检测》课件
涡流检测的应用领域
金属材料检测
涡流检测广泛应用于金属材料的检测，如钢铁、铜、铝等，可检 测表面和近表面的缺陷、裂纹、夹杂物等。
非导电材料检测
对于非导电材料，如玻璃、陶瓷等，涡流检测同样适用，可检测表 面和内部的裂纹、气孔等。
复合材料检测
涡流检测在复合材料检测中也有广泛应用，可检测复合材料的层间 缺陷、脱粘等。
电磁感应基础
电磁感应原理
01
当导体在磁场中作相对运动时，会在导体中产生电动势或电流
的现象。
法拉第电磁感应定律
02
当穿过闭合回路的磁通量发生变化时，回路中会产生感应电流
。
楞次定律
03
感应电流的方向总是阻碍引起它的磁通量的变化。
涡流的产生与性质
涡流的产生
当动，形成电涡流 。
VS
详细描述
复合材料检测案例中，涡流检测技术被广 泛应用于复合材料的无损检测。涡流检测 可以快速检测出复合材料中的界面脱粘、 分层等缺陷，且对缺陷的定位和定量精度 较高。同时，案例也分析了涡流检测在复 合材料无损检测中的局限性，如对某些特 定类型的复合材料可能不适用等。
05 涡流检测的未来发展与挑 战
详细描述
管道检测案例中，涡流检测技术被广泛应用于石油、化工、电力等行业的管道无损检测。通过涡流检测，可以快 速检测出管道内部的裂纹、腐蚀等缺陷，提高检测效率，降低维护成本。同时，案例也分析了涡流检测在管道检 测中的局限性，如对非金属材料不敏感等。
金属板材检测案例
总结词
金属板材检测案例展示了涡流检测在金属板材无损检测中的应用，通过案例分析，了解涡流检测在金 属板材检测中的优缺点。
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THANKS
涡流检测的优缺点
涡流检测实验报告总结(3篇)
第1篇一、实验背景涡流检测技术是一种非接触式的无损检测方法，通过在被检测物体表面产生涡流，根据涡流的分布和变化来检测物体的缺陷。
该技术广泛应用于航空航天、石油化工、机械制造等领域，具有非接触、快速、高精度等优点。
本次实验旨在通过涡流检测技术，对金属试件进行缺陷检测，验证涡流检测技术的有效性和可靠性。
二、实验目的1. 熟悉涡流检测设备的操作方法；2. 掌握涡流检测参数的设置方法；3. 学习涡流检测数据处理和分析方法；4. 验证涡流检测技术在金属试件缺陷检测中的应用效果。
三、实验原理涡流检测技术是基于法拉第电磁感应定律和楞次定律。
当检测线圈中通入交流电流时，会在被检测物体表面产生交变磁场，从而在物体内部产生涡流。
涡流的产生会改变检测线圈中的磁场，进而影响线圈中的电流。
通过检测线圈中的电流变化，可以判断被检测物体表面的缺陷情况。
四、实验设备与材料1. 涡流检测仪：用于产生交变磁场，检测涡流变化；2. 金属试件：用于模拟实际工件，验证涡流检测技术的应用效果；3. 检测线圈：用于产生涡流，检测缺陷；4. 计算机及软件：用于数据处理和分析。
五、实验步骤1. 将金属试件放置在涡流检测仪的检测平台上；2. 将检测线圈放置在金属试件表面，调整线圈与试件的相对位置；3. 设置涡流检测仪的工作参数，如频率、幅度、增益等；4. 启动涡流检测仪，观察检测线圈中的电流变化；5. 分析电流变化，判断金属试件表面的缺陷情况；6. 改变检测参数，观察电流变化，验证参数对检测结果的影响；7. 记录实验数据，进行数据处理和分析。
六、实验结果与分析1. 在实验过程中，发现金属试件表面存在明显的缺陷，涡流检测仪能够准确检测出缺陷的位置和大小；2. 通过调整涡流检测仪的工作参数，发现参数对检测结果有显著影响。
适当调整参数，可以提高检测精度和灵敏度；3. 实验结果表明，涡流检测技术在金属试件缺陷检测中具有较好的应用效果，可以满足实际工程需求。
3_涡流检测
Z R1
2M 2
( R2 Rr ) L
2 2 2 2
( R2 Rr) j(L1
2M 2
( R2 Rr ) L
2 2 2 2
)
R jX
视在电阻 视在电抗
第三章 涡流检测 第6章 常用无损检测方法
电抗X
电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为电抗，用X 表示。 类似于直流电路中电阻对电流的阻碍作用，在交流电路（如串联 RLC电路）中，电容及电感也会对电流起阻碍作用，称作电抗，其计 量单位也叫做欧姆。在交流电路分析中，电抗用 X 表示，是复数阻抗 的虚数部分，用于表示电感及电容对电流的阻碍作用。电抗随着交流 电路频率而变化，并引起电路电流与电压的相位变化。 阻抗即电阻与电抗的总合，用数学形式表示为：
探伤
材质试验
电导率 磁导率
厚度及位移 等的测量
提离效应、厚度效 应、充填效应等
第三章 涡流检测 第6章 常用无损检测方法
主要应用：
（1）能检测出材料和构件中的缺陷，例 如裂纹、折叠、气孔和夹杂等。
（2）能测量材料的电导率、磁导率、检 测晶粒度、热处理状况、材料的硬度和尺 寸等。
（3）金属材料或零件的混料分选。通过 检查其成分、组织和物理性能的差异而达 到分选的目的。
5、可在高温（耦合剂在高温下会流失）、薄壁管、细线、零件内
孔表面等其他检测方法不适用的场合实施检测；
第三章 涡流检测 第6章 常用无损检测方法
6、涡流检测不仅可以探伤，而且可以揭示工件尺寸变化和材料 特性，例如电导率和磁导率的变化，利用这个特点可综合评价容器消 除应力热处理的效果，检测材料的质量以及测量尺寸。 7、缺点：受趋肤效应的限制，很难发现工件深处的缺陷；缺陷 的类型、位置、形状不易估计，需辅以其他无损检测的方法来进行缺
无损检测技术中的涡流检测方法详解
无损检测技术中的涡流检测方法详解涡流检测方法是无损检测技术中的一种重要方法，广泛应用于各个领域，如航空航天、石油化工、机械制造等。
本文将详细介绍涡流检测方法的原理、应用场景以及优缺点。
涡流检测（Eddy current testing）是一种基于涡流感应原理的无损检测技术。
它利用感应线圈产生的交流电磁场与被测试物体中存在的缺陷或材料变化相互作用，通过检测电磁场的变化来判断被测物体的质量和完整性。
涡流检测方法可以检测许多不同类型的缺陷，如裂纹、气孔、金属中的杂质等。
涡流检测方法有很多应用场景。
首先，它可以用于表面缺陷的检测。
涡流检测方法可以检测出金属表面的裂纹、腐蚀、划痕等缺陷，对于保证产品质量和安全非常重要。
其次，它可以用于导电材料的非破坏性探伤。
例如，在航空航天领域中，涡流检测可以检测飞机发动机叶片、涡轮叶片等高温部件的裂纹情况。
此外，涡流检测还可以用于金属材料中的疲劳损伤检测、焊接接头质量评估等方面。
涡流检测方法有很多优点。
首先，它可以实现非接触检测，无需与被测物体直接接触，减少了对被测物体的损伤。
其次，涡流检测方法可以高效地检测大面积的缺陷，节省了时间和人力成本。
此外，涡流检测方法适用于各种导电材料，包括金属和合金，具有很高的适应性。
最后，涡流检测方法对材料的电导率变化敏感，可以检测金属材料中的杂质和缺陷。
然而，涡流检测方法也有一些缺点。
首先，它只能用于导电材料的检测，对于非导电材料无法应用。
其次，涡流检测方法对于缺陷的探测深度有限，只能检测物体表面附近的缺陷。
此外，涡流检测方法对于复杂形状的物体或小尺寸缺陷的检测具有一定的限制。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的检测方法。
在涡流检测方法实施过程中，需要注意一些关键要点。
首先，选择合适的感应线圈和频率。
感应线圈的大小、形状和频率的选择将直接影响到检测结果的质量。
其次，设置合理的检测参数。
检测参数包括检测速度、灵敏度等，需要根据具体情况进行调整。
无损检测之涡流检测
无损检测之涡流检测
一、涡流检测的理论基础是电磁感应原理
金属材料在交变磁场作用下产生涡流。
根据涡流的大小和分布，可检出铁磁性和非铁磁性材料的缺陷，或分选材料、测量膜层厚度和工件尺寸，以及材料某些物理性能等。
二、涡流检测探伤规范的选择
1、探伤频率的选定
选择探伤频率应考虑透入深度和缺陷及其他参数的阻抗变化，利用指定的对比试块上的人工缺陷找出阻抗变化最大的频率和缺陷与干扰因素阻抗变化之间相位差最大的频率。
2、线圈的选择
线圈的选择要使它能探测出指定的对比试块上的人工缺陷，并且所选择的线圈要适合于试件的形状和尺寸。
3、探伤灵敏度的选定
探伤灵敏度的选定是在其他调整步骤完成之后进行的，要把指定的对比试块的人工缺陷的显示图像调整在探伤仪器显示器的正常动作范围之内。
三、能力范围
1、能检测出金属材料对接接头和母材表面、近表面存在的缺陷；
2、能检测出带非金属涂层的金属材料表面、近表面存在的缺陷；
3、能确定缺陷的位置，并给出表面开口缺陷或近表面缺陷埋深的参考值；
4、涡流检测的灵敏度和检测深度，主要由涡流激发能量和频率确定。
四、局限性
1、较难检测出金属材料埋藏缺陷；
2、较难检测出涂层厚度超过3mm的金属材料表面、近表面的缺陷；
3、较难检测出焊缝表面存在的微细裂纹；
4、较难检测出缺陷的自身宽度和准确深度。
涡流检测
结合边界条件得半无限平面导体中的磁场分布式：
H z H0z e e f x j f x
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导体中的涡流分布根据方程 H J 求得，即：
dH Z dx
Jy
解得 J y J0 y e e f x j f x
涡流渗透深度： 1 2 1
2
f
j Hz
0
该方程为零阶贝塞儿方程，其通解为：
Hz C1J0 ( jkr) C2K0 ( jkr)
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结合边界条件得：
Hz
H0
J0( J0(
jkr) jka)
40
导体中的涡流分布根据方程 H J 求得，即：
J
H0
J
' 0
(
J0(
jkr) jka)
金属圆柱体涡流分布的幅值和相位
对非铁磁性材料： 503
f
❖有效透入深度
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J y J0 y e e f x j f x
幅值
相位
集肤效应
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导电长圆柱体中的电磁场
a
2H j H 2Hz j Hz
在柱坐标系中展开得：
P(r,, z) H0
d2Hz dr 2
1 r
dH z dr
1.涡流 ❖涡流的实质是什么？
❖涡流在导体中的分布
线圈
x
H1 i1
H2
2.集肤效应与涡流渗透深度
i2
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麦克斯韦电磁方程组
D
B 0
——高斯定律 ——磁通连续定律
Ei
d dt
E B ——法拉第电磁感应定律 t
第三章 涡流检测
归一化后的阻抗平面图
2． 有效磁导率和特征频率 ． 有效磁导率和特征频率 1） 有效磁导率 ） 有效磁导率 在半径为r、磁导率为µ、电导率为γ的长直圆柱导体上， 在半径为 、磁导率为 、 电导率为γ的长直圆柱导体上， 紧贴密绕一螺线管线圈。在螺线管中通以交变电流， 紧贴密绕一螺线管线圈。在螺线管中通以交变电流，则圆柱导 体中会产生一交变磁场，由于趋肤效应， 体中会产生一交变磁场，由于趋肤效应，磁场在圆柱导体的横 截面上的分布是不均匀的。于是人们提出了一个假想模型： 截面上的分布是不均匀的。于是人们提出了一个假想模型：圆 柱导体的整个截面上有一个恒定不变的均匀磁场， 柱导体的整个截面上有一个恒定不变的均匀磁场，而磁导率却 在截面上沿径向变化， 在截面上沿径向变化，它所产生的磁通量等于圆柱导体内真实 的物理场所产生的磁通量。 的物理场所产生的磁通量。
阻抗归一化 2） 阻抗归一化
下图所示的阻抗平面图虽然比较直观， 下图所示的阻抗平面图虽然比较直观，但半圆形曲线在阻 抗平面图上的位置与初级线圈自身的阻抗以及两个线圈自身的 电感和互感有关。另外，半圆的半径不仅受到上述因素的影响， 电感和互感有关。另外，半圆的半径不仅受到上述因素的影响， 还随频率的不同而变化。这样， 还随频率的不同而变化。这样，如果要对每个阻抗值不同的初 级线圈的视在阻抗， 或对频率不同的初级线圈的视在阻抗， 级线圈的视在阻抗 ， 或对频率不同的初级线圈的视在阻抗 ， 或对两线圈间耦合系数不同的初级线圈的视在阻抗作出阻抗平 面图时，就会得到半径不同、位置不一的许多半圆曲线， 面图时，就会得到半径不同、位置不一的许多半圆曲线， 这 不仅给作图带来不便， 不仅给作图带来不便，而且也不便于对不同情况下的曲线进行 比较。为了消除初级线圈阻抗以及激励频率对曲线位置的影响， 比较。为了消除初级线圈阻抗以及激励频率对曲线位置的影响， 便于对不同情况下的曲线进行比较， 便于对不同情况下的曲线进行比较， 通常要对阻抗进行归一 化处理。 化处理。
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涡流检测1 总则1.1 适用范围本通用工艺规定了承压设备涡流检测方法及质量分级要求，适用于承压设备用导电性金属材料和焊接接头表面及近表面缺陷检测。
1.2 引用标准、规程、法规GB/T 5126 铝及铝合金冷拉薄壁管材涡流探伤方法GB/T 5248 铜及铜合金无缝管涡流探伤方法GB/T 7735 钢管涡流探伤检验方法GB/T 12604.6 无损检测术语涡流检测GB/T 14480 涡流探伤系统性能测试方法JB/T4730.1 承压设备无损检测第1部分：通用要求2 一般要求2.1 检测系统2.1.1 涡流检测系统一般包括涡流检测仪、检测线圈及辅助装置（如磁饱和装置、机械传动装置、记录装置、退磁装置等）。
2.1.2 涡流检测系统应能以适当频率的交变信号激励检测线圈，并能够感应和处理检测线圈对被检测对象电磁特性变化所产生的响应。
2.1.3 涡流检测系统性能应满足本部分及相关标准要求，有关仪器性能的测试项目与测试方法参照GB/T 14480等的有关要求进行。
2.1.3.1 检测能力应满足产品验收标准或技术合同确定的要求。
2.1.3.2 对管材相同尺寸人工缺陷响应的周向灵敏度差应不大于3dB。
2.1.3.3 端部检测盲区应满足产品验收标准或技术合同的有关要求。
2.1.3.4 检测系统的缺陷分辨力一般应优于30mm，如果产品验收标准或技术合同另有明确要求，按产品验收标准或技术合同规定执行。
2.1.3.5 检测仪器应具有可显示检测信号幅度和相位的功能，仪器的激励频率调节和增益范围应满足检测要求。
2.1.4 检测线圈的形式和有关参数应与所使用的检测仪器、检测对象和检测要求相适应。
2.1.5 磁化装置应能连续对检测线圈通过的被检件或其局部进行饱和磁化处理。
若被检件不允许存在剩磁，磁化装置还应配备退磁装置，该装置应能有效去除被检件的剩磁。
2.1.6 机械传动装置应能保证被检件与检测线圈之间以规定的方式平稳地作相对运动，且不应造成被检件表面损伤，不应有影响检验信号的振动。
2.1.7 记录装置应能及时、准确记录检测仪器的输出信号。
2.1.8 在下列情况下，应使用对比试样对涡流检测设备的灵敏度进行检查和复验：a）每次检测开始前和结束后；b）怀疑检测设备运行不正常时；c）连续检测时，每4h检查和复验1次；d) 合同各方有争议或认为有必要时。
2.2 对比试样2.2.1 对比试样主要用于调节涡流检测仪检测灵敏度、确定验收水平和保证检测结果准确。
2.2.2 对比试样应与被检对象具有相同或相近规格、牌号、热处理状态、表面状态和电磁性能。
2.2.3 对比试样上加工的人工缺陷应采用适当的方法进行测定，并满足相关标准或技术条件的要求。
2.2.4 对比试样上人工缺陷的尺寸不应解释为检测设备可以探测到的缺陷的最小尺寸。
2.3 被检件2.3.1 被检件表面应清洁、无毛刺，不应有影响实施涡流检测的粉尘及其他污物，特别是铁磁性粉屑；如不满足要求，应加以清除，清除时不应损坏被检件表面。
2.3.2 被检件表面粗糙度、尺寸公差、弯曲度等参数应满足相关产品技术条件要求。
2.4 检测环境2.4.1 实施检测的场地温度和相对湿度应控制在仪器设备和被检件允许的范围内。
2.4.2 检测场地附近不应有影响仪器设备正常工作的磁场、震动、腐蚀性气体及其他干扰。
3 铁磁性钢管涡流检测3.1 适用范围3.1.1本条规定了承压设备用铁磁性无缝钢管、焊接钢管（埋弧焊钢管除外）等管材产品的涡流检测方法。
3.1.2本条适用于外径不小于4mm钢管的涡流检测。
3.1.3本条验收等级分为A级和B级（见表1）。
表1 对比试样通孔直径mm3.2 检测方法3.2.1 当采用穿过式线圈检测时(见图1)，钢管最大外径一般不大于180mm。
在靠近检测线圈的钢管表面上，其检测灵敏度最高，随着与检测线圈距离的增加，检测灵敏度逐渐降低。
注：图示是一种多线圈方案的简图，多线圈可以是分列式或初级线圈、双差动线圈等图1 穿过式线圈涡流检测示意图3.2.2 当使用旋转的钢管/扁平式线圈对钢管进行检测时,钢管和线圈应彼此相对移动,其目的是使整个钢管表面都被扫查到，典型的两种旋转方式见图2，使用这种技术时，钢管的外径没有限制。
此外，也可采用钢管旋转并直线前进的方法（此时，扁平线圈固定）。
这种技术主要用于检测外表面上的裂纹。
注：a）和b）中的扁平线圈可以采用多种形式，例如单线圈、多线圈等多种配置。
图2 旋转的钢管/扁平式线圈检测示意图（螺旋式扫描）3.2.3 焊接钢管焊缝的检测，除采用外穿过式探头进行检测外，也可采用放置式线圈，放置式线圈应有足够的宽度，通常做成扇形或平面形，以满足焊缝在偏转的情况下得到扫查，见图3。
注：本图中的扇形线圈可以制成多种形式，取决于使用的设备和被检测钢管。
图3 扇形线圈焊缝涡流检测示意图3.3 对比试样3.3.1 对比试样上人工缺陷的形状为通孔或槽。
3.3.2 通孔3.3.2.1 在试样钢管中部加工3个通孔，对于焊接钢管至少应有1个孔在焊缝上，沿圆周方向相隔120°±5°对称分布，轴向间距不小于200mm。
此外，在对比试样钢管端部小于等于200mm处，加工2个相同尺寸的通孔，以检查端部效应，见图4。
图4 对比试样上通孔位置3.3.2.3 钻孔时应保持钻头稳定,防止局部过热和表面产生毛刺。
当钻头直径小于 1.10mm 时，其钻孔直径不得比规定值大0.10mm。
当钻头直径不小于1.10mm时，其钻孔直径不得比规定值大0.20mm。
3.3.3 槽槽的形状为纵向矩形槽，平行于钢管的主轴线。
槽的宽度不大于1.5mm，长度为25mm，其深度为管子公称壁厚的5%，最小深度为0.3mm，最大深度为1.3mm。
深度允许偏差为槽深的±15%，或者是±0.05mm，取其大者。
3.3.4 根据检测目的，经供需双方协商，对比试样的人工缺陷可以加工成通孔或纵向矩形槽。
3.4 检测设备3.4.1 磁饱和装置应能对所检测的区域施加强磁场，使其磁导率趋于常数。
3.4.2 检测仪器应包含1kHz～500kHz的工作频率范围。
3.5 检测条件与步骤3.5.1 检测设备通电后，应进行不低于10min的系统预运转。
3.5.2 按规定的验收水平调整灵敏度时，信噪比应不小于6dB。
作为产品验收或质量等级评定的人工缺陷响应信号的幅度应在仪器荧光屏满刻度的30%～50%。
对比试样和检测线圈之间的相对移动速度应与被检钢管与检测线圈之间的实际相对移动速度相同。
3.5.3 对比试样中间3个对称通孔的显示幅度应基本一致，选取最低幅度作为检测设备的触发报警电平。
4 非铁磁性金属管材涡流检测4.1 适用范围4.1.1本条规定了锅炉、压力容器及压力管道用非铁磁性金属管材产品的涡流检测方法。
4.1.2本条适用于外穿过式线圈检测系统，对于铜及铜合金无缝管，可检测管材的壁厚小于等于3mm，外径小于等于50mm；对于铝及铝合金管，可检测管材的壁厚小于等于2mm，外径小于等于38mm；对于钛及钛合金管，可检测管材的壁厚小于等于4.5mm，外径小于等于30mm。
其他规格的管材制品可参照此条执行。
4.2 铜及铜合金无缝管材检测方法4.2.1 对比试样上人工缺陷为垂直于管壁的通孔。
沿轴向加工5个相同孔径的通孔，其中，2个通孔分别距离管端小于等于100mm，中间3个通孔之间的间距为500mm±10mm，并沿圆周方向相隔120°±5°分布，见图5。
图5 对比试样上通孔位置4.2.2 人工缺陷的孔径尺寸与被检管材外径的对应关系应符合表2的规定。
孔径偏差不大于±0.05mm。
表2 无缝铜及铜合金对比试样管人工缺陷的孔径尺寸 mm 管材外径D通孔直径dD≤10 0.410＜D≤20 0.620＜D≤30 0.830＜D≤40 1.040＜D≤50 1.24.2.3 检测线圈内径应与被检管材外径相匹配，其填充系数大于等于0.6(参考表3)。
检测频率范围为1 kHz～125kHz(参考表4)。
表3 线圈直径的选择表4 直径、壁厚与频率的关系d o(mm) D-d o(mm)< 10 1.5以下10-15 2.0以下15-25 2.5以下25-35 3.0以下35-50 4.0以下D：线圈内径 d o：管外径4.2.4 按规定的验收水平调整灵敏度时，信噪比大于等于10dB。
人工缺陷响应信号的幅度应在仪器荧光屏满刻度的30%～50%。
4.2.5 中间3个对称通孔的显示幅度应基本一致，选取其最低幅度作为检测设备的触发-报警电平。
4.2.6 对比试样和检测线圈之间的相对移动速度，应与工作状态下被检管材和检测线圈之间的相对移动速度相同，且应满足仪器允许的检测速度上限要求。
4.2.7 对铜镍合金管材，若有必要，可以使用磁饱和装置，使被检区域达到磁饱和。
4.3 铝及铝合金管材检测方法4.3.1 对比试样上人工缺陷为垂直于管壁的通孔，沿轴向加工5个相同孔径的通孔，其中，2个通孔分别距离管端100mm±5mm，中间3个通孔之间的间距为150mm±10mm并周向相隔120°±5°分布，见图6。
图6 对比试样管规格及相应通孔位置4.3.2 人工缺陷的孔径尺寸与被检管材外径的对应关系应符合表5的规定，孔径偏差±0.05mm。
表5 铝及铝合金对比试样管人工缺陷的孔径尺寸 mm 对比试样管外径D通孔直径d6＜D≤10 0.510＜D≤20 0.820＜D≤30 1.230＜D≤38 1.3外径（mm）壁厚（mm）频率（kHz）20以下小于1.5 1620以下大于1.5 820－28 大于1.5 828－50 大于1.5 44.3.3 检测线圈的内径与被检管材外径相匹配，其填充系数大于等于0.6。
检测频率范围为1kHz～125kHz。
4.3.4 按规定的验收水平调整灵敏度时，信噪比大于等于6dB。
人工缺陷响应信号的幅度应在仪器荧光屏满刻度的30%～50%。
4.3.5 中间3个通孔的显示幅度应基本一致，选取最低幅度作为检测设备的触发-报警电平。
4.3.6 对比试样和检测线圈之间的相对移动速度，应与工作状态下被检管材和检测线圈之间的相对移动速度相同，且应满足仪器允许的检测速度上限要求。
5 在用铁磁性钢管的远场涡流检测5.1 适用范围5.1.1本条规定了对在用铁磁性钢管采用远场涡流检测的方法。
5.1.2本条适用于外径为φ12.5mm～φ25mm、壁厚为0.70mm～3mm的铁磁性钢管的远场涡流检测。
在此规格之外的钢管，可参照此条执行。
5.2 检测设备5.2.1 检测仪器5.2.1.1 采用电压平面显示方式，实时给出缺陷的相位、幅值等特征信息，可将干扰信号与缺陷信号调整在易于观察及设置报警区域的相位上。