涡流探伤在焊管行业的应用

高频焊管在线涡流探伤应用

摘要：高频焊接钢管（简称焊接钢管或焊管）在流体输送、建筑构件和五金家具制作上有广泛的用途。涡流探伤机是一种利用涡流原理检测金属表面及近表面缺陷的仪器，涡流探伤以交流电磁线圈在金属构件表面感应产生涡流的无损探伤技术。由于涡流探伤，在检测时不要求线圈与构件紧密接触，也不用在线圈与构件间充满藕合剂，容易实现钢管在线检验。

关键词：高频焊管涡流探伤仪磁化探头

一、行业应用概述

高频焊接钢管（简称焊接钢管或焊管）在流体输送、建筑构件和五金家具制作上有广泛的用途。焊缝中不得有裂缝、裂纹、未熔焊等缺陷，表面不得有超标的划痕、压伤等缺陷。由于焊管在生产线上（简称在线）具有连续、快速生产的特点，因此，焊管质量仅靠人工事后检验是很难保证的；而涡流探伤检验方法则具有检测速度快，无需要与工件表面耦合，检测灵敏度等优点，适合于焊管生产的质量控制和质量检验。在线焊管（壁厚6mm以内）探伤，只有选择涡流探伤最可靠、合适。

焊管的在线涡流探伤是指在生产线上与生产过程同步的探伤，主要用生产过程的质量控制；焊接钢管涡流探伤执行GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》标准，探伤结果借助于对比试样中人工缺陷与自然缺陷显示信号的幅值对比进行判断，对比试样的钢管与被检钢管的公称尺寸应相同，化学成分、表面状态、热处理状态相似，即应有相似的电磁特性。

在线探伤系统可以实现缺陷的实时检测、记录、报警及延时打标功能，检测报告数据可以长期保存在电脑硬盘里，如需要可以进行打印输出。

二、涡流探伤原理及优势

涡流流检测就是运用电磁感应原理，将高频正弦波电流激励探头线圈，当探头接近金属表面时，线圈周围的交变磁场在金属表面产生感应电流。对于平板金属，感应电流的流向是以线圈同心的圆形，形似旋涡称为涡流。同时涡流也产生相同频率的磁场称涡流场，其方向与线圈磁场方向相反。涡流通道的损耗电阻，以及涡流产生的反磁通，又反射到探头线圈，改变了线圈的电流大小及相位，即改变了线圈的阻抗。因此，探头在金属表面移动，遇到缺陷（如未熔焊、暗缝、开口裂纹、气孔、夹渣和折叠等）或材质、尺寸等变化时，使涡流磁场对线圈的反作用不同，引起线圈阻抗变化，通过涡流检测仪器测量出这种变化量就能鉴别金属表面有无缺陷或其它物理性质变化。

按探测线圈的形状不同，可分为穿过式(用于管、棒、线材的检测)、局部放置式(用于工件

局部检测)和内插入式用于管孔的内部检测)三种。目前有实力的企业用的比较多的是进口涡流检测探伤仪，国产涡流探伤机性价比高，可选择厦门智敏公司的ZM-26A双通道涡流探伤机或者ZM-27D多频多通道涡流探伤机。探伤主要采用穿过式和局部式两种检测方法，一般管径大于100mm的不建议采用穿过式，因为灵敏度比较低，采用局部式检测焊缝效果更好。

三、检测方法介绍

●局部式：配合局部磁化装置用于钢管焊缝区域的扫描探伤，线圈的体积一般较小，所以检

测区域较小，但检测灵敏度高。探头距离钢管表面在0.6-1mm以内最佳，一般一个规格的探头可以覆盖多种规格的钢管。

●穿过式：配合穿过式磁饱和装置用于全管体检测，焊缝母材同时检测，一般单边间隙3-5mm。

满足填充系数的前提下，相近钢管可以共用一个探头。

●焊缝点式：根据焊缝的宽度制作专用焊缝点探头，在磁化的情况下对钢管焊缝表面进行检

测，检测灵敏度很高。此种方法是厦门智敏公司近两年来创新研发的。

焊缝专用点探头穿过式探头马鞍式局部探头

3.1穿过式检测原理

图1穿过式探头示意图

L1为激励线圈，采用高频振荡电流，产生振荡磁场，振荡磁场使金属试样产生涡流。涡流的作用是产生反磁场，使L2产生电流，L2是由正向绕阻和反向绕阻组成的线圈，如果材料比较均匀，正反绕阻产生的电流互相抵消。如果材料上有缺陷，先检测到的绕阻与其反绕阻就存在电势差，在L2上，就会有电压显示。如果材料上有一纵向长缺陷，缺陷的变化均匀，大小一致，那么，L2绕阻上电势差就会较小或没有电势差，所以难以检测到纵向长缺陷。穿过式线圈只能够检测到裂纹、夹渣、气孔、凹坑、碰扁等点状缺陷或横向缺陷，能够较好控制产品的泄

漏，代替水压试验检漏。但对于纵向长缺陷只会在开裂缺陷的头尾有反应信号，但对于部分冷焊缺陷和微小的纵向缺陷确很难发现，所以在用户使用中有可能出现扩口裂、胀管裂等现象。

3.2焊缝点式检测原理：放置于试件表面的点式线圈，也称点探头或放置式线圈。特点是探头式线圈较多地用于焊缝表面的局部扫描探伤。探头式线圈常常绕制在各种形状的磁芯上，以增强检测区域的磁场强度。探头式线圈的体积一般较小，所以检测区域较小，但检测灵敏度高。普通局部式探头和点探头结构类似，区别在于探头没有绕在磁芯上，一般绕在非金属骨架上，且线圈覆盖面积较大，但灵敏度相对较低。

图2放置式探头示意图

四、磁化方法介绍

铁磁性材料经过加工（如冷拔、热处理、旋压和焊接等）后，其内部会出现明显的磁性不均匀，这种磁性不均匀形成的噪声信号往往大于缺陷的响应信号，给缺陷的检出带来困难；另一方面，与非铁磁性材料相比，铁磁性材料的相对磁导率一般远大于1,由于集肤效应的影响而大大限制了涡流的透入深度。对铁磁性材料在检测前进行磁饱和处理是消除磁性不均匀、提高涡流透入深度的有效方法。所以在检测铁磁性钢管时通常需要配置磁饱和装置，磁饱和器使用直流电源。焊管涡流检测中常用的是局部磁饱和装置和穿过式磁饱和装置，根据检测方式不同来选配。

五、安装位置

很多现场涡流应用效果不好，一部分原因是安装位置选择的问题，大部分设备在安装涡流探伤时没有安装位置，加上现场指导不利，有些安装距离高频、飞锯很近，这样运行起来的干扰信号很大，很难抑制。最理想安装位置在水槽后面，探伤安装位置纵向长度1m，前后应各有一道压辊以保证管子平稳。

六、参考标准

焊管涡流探伤检验执行GB/T7735-2004《钢管涡流探伤检验方法》和ASTM_E309《中文版钢材管制品的磁饱和涡流检测实施方法》，但是，不同的用户对产品质量有不同的质量要求，例如，承受内压输送流体用的圆形焊管用涡流探伤可以代替水压试验，对其焊缝的内在质量要求较严；而对于一些制作集装箱用的方形焊管则对表面质量要求较松，可以制定企业内部标准，对不同用户的要求作出不同的规定，供需双方在合同中明确规定按照企业标准中的某些规定执行。有了企业标准，对外有标准可依，对内可灵活执行，增强了企业对市场变化的适应能力。在