超声波电磁导波技术应用

100% 覆盖获取来自每一个位置的信息
圆周向的导波



高速、 体积检测 完成定位信息的捕获 高分辨率的基础 透射传输模式 声速阻尼衰减量的测量

即腐蚀坑
即均匀腐蚀

减薄速率测量

几何结构对导波传输的影响
凹坑对声波 的散射 衰减
波的传输
在减薄部位上波 传输时间改变
EMAT 导波 试样 “A”-扫波幅图
EMAT 检测技术
EMAT 导波
缺陷检测



常规壁厚减薄 孤立的锈蚀坑 均匀的腐蚀 氢致开裂 应力开裂 酸性侵蚀 贫铬 保温涂层管道腐蚀
局部导波
用于板或 大管道
EMAT
EMAT
轴向
或
圆周向
EMATs在管道里能形成有效的导波
发射传感器 接收传感器

导波沿轨道圆周环绕传播
检测中可能会出现 的伤波信号
工件的一次端头波
EMAT 导波 试样 B-扫 图

10%
20% 30%



40%
50%

EMAT 筛查工具
能够为客户设计特定的应用
高速多种尺寸带编码 器的扫查器
大口径管周向导波 带编码器扫查器
EMAT 导波检测系统

永磁对极检小管径的 钢管方案

镍钴合金带检大管径 的钢管方案
HS F1电磁超声测厚仪

优点:
创新研制的非接触式测厚仪（探头悬空），颠覆传统； 高清TFT真彩高分辨率显示屏，显示不受强光影响; 小机身，大功能，波形、测量结果一览无余； 采用横波垂直入射方法，测量精度高于常规纵波测厚，测量更 轻松； 电磁方式激发超声波，工件即是超声波的发生源，不受角度影 响，测量结果与探头零偏没有关系，测量精度更高； 探头可提离，对带氧化皮、油漆层等粗糙工件可进行不打磨状 态下的厚度测量； 检测中，无需耦合剂，对环境没有影响，减少人力物力财力； 温度适用范围大，高温环境测厚用处大，且检测中没有高温耦 合剂等高价值耗材的消耗，成本低廉。
超声波电磁（EMAT）导波 技术应用
导波(Guided waves):
一种以超声或声频率在 中平行于边 界传播的弹性波，与传统超声检测的恒定 波速相比，导波检测中波速会随着波的 和 的变化而变化。
受边界约束传播的波通常称为导波（Guided Waves）
导波:


什么是波导? 表面（界面） 板 棒、管子, 管道 铁轨 或 其他结构（在 很长的距离上横截面 几何形状不变） 超声导波在里面传播的 距离从几厘米到数十米



便携式导波检测仪

重量轻和便携
பைடு நூலகம்

电池供电
对9m长管子（无刻伤和腐蚀）检测实例分析

27m范围的3次底波

240m范围内多次底波
现场应用实例

贵阳某铝厂现场对一条管 径6英寸的管道实验
管道检测左侧图谱
管道检测右侧图谱
实验数据
实验结论

现场测试灵敏度51.2dB,能够看到焊缝和支管道位 置，且显示管道已大面积腐蚀，根据图形的记录 确定了10处腐蚀严重的位置，通过测厚及高频导 波复测，发现管道整体有大量的2-4mm减薄，局 部达到4.5mm。
线圈几何尺 寸
波动模式 波长 配置
曲折和跑道 型线圈 (螺旋)
水平剪切波
RF 线圈间距 或磁铁的尺 寸决定波长
N
S
S N S N S N
N S N S N S
S
瑞利波 Lamb波 RF 线圈间距 决定波长
曲折线圈
N
为什么应用 EMAT?
因为在役检测条件是恶劣的
EMAT能克服不利的条件
EMAT 能够快速的完成检测
导波能提供全面的检测





管线、 容器、 船舶、和热交换管 高温应用 重复性好 可在役检测或停运期间检测 不需要耦合剂 高速扫查 粗糙的表面 厚的涂层 多种扫查显示 便携式系统更易于接近
EMAT 导波检测



从大的结构到小的管子都可以检测 高速的筛查工具 长距离的检测能力 重要的检测技术 制订相对通用的标准 针对局部和特定案例制订专项标准
波在约束下传播到端面或底部称之为导波或 板波
导波 质点振动方向 示意图
瑞利波或 表面波
椭圆形, 贯穿 一个波长
Lamb波
非对称的或 对称的
水平剪切 波
在水平方向上 与波传播方向 垂直
压电超声换能器（ UT）采用压电晶体激发超声波 、 电磁超声换能器(EMAT) 在零件中激发超声波
用 EMAT激发超声波等同于一个电动机的作业过程
常规发送体波
发送斜射体波 和导波
• • • •
曲折线圈 线圈间距决定波长 设计的宽度为了波束的指向性和聚焦 线圈的提离是非常有限的 (特别是在高频时)
很多常规声束配置为了不同类型模式的波和振动方式
线圈类型 波动模式 振动 配置方式
螺旋型线圈
水平剪切波
辐射状
跑道型
水平剪切波
线状
蝴蝶型线圈
纵波
线状
导波配置可利用磁致伸缩或洛伦兹力
洛伦兹力EMAT
EMAT的类型: 洛伦兹力EMAT, 磁 场垂直于涡流并获 得有效的洛伦兹力 (F=JxB) 磁致伸缩EMAT, 以 平面切向磁场建立 的磁致伸缩效应与 感应线圈的动态场 相互作用
N S
x x x x x x


磁致伸缩 EMAT
S N
x x x x x x
N S
磁场可以通过永磁铁或电磁铁产生
常见的磁铁配置 外观形貌 • • • • • • • • • 特点 永久 “开” 可用的强劲的稀土元素 (NeFeB, SmCo) 价格便宜 难以处理大的传感器 能随时 “开” 或 “断” 提供合适的正常磁场 大的、笨重的和昂贵的传感器 方便的电驱动 非常适合的大面积磁化效果
超声波激发: 电流（I）传播过程中 在工件表面感应出与激 励电流平行且方向相反 的涡流 （Je） 当涡流处于一个磁场 (B)的作用下,材料中的 质点在机械力(F)的作 用下产生位移 接收采用的是上述逆效 应，一定速度的质点位 移在磁场(B)作用下在 接收线圈中产生电压 信号
用 EMAT激发超声波等同于一个电动机的作业过程
永磁铁
直流电磁铁
脉冲直流电磁铁
• 每秒几次的 “开” and “断” ，与零件之间没有 吸引力可以对铁磁性材料进行扫查 • 很强劲的切向磁场 • 大的、笨重的和昂贵的传感器 • 复合的电驱动 • 磁致伸缩EMAT 设计很有效
产生涡流的线圈导线可同心环绕或做成曲折的形状
常规应用
外观形状
特性 • 三个基本类型; 螺旋型, 跑道型和 “蝴蝶型” • 线圈的几何形状决定波动的形态和特性 • 覆盖范围通常从2mm 到 25mm (在某些应用 中可以范围更大) • 线圈的提离可以从材料表面到上方 6mm
高速完成整体筛选检测 有大面积覆盖的能力
EMAT 能够检测不能正常接近的区域
应用导波能够到达埋藏的或隐蔽的区域
EMAT 检测技术
·有保温层的管道在线监测 (CUI) ·高温管道系统 ·船舶检测 ·焊缝检测 ·管道支撑的检测 ·火焰加热器管子检测 ·容器检测 焊缝位置 土壤到空气监测
·管线的直接评价