涡流检测基本原理

涡流检测基本原理

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:50浏览次数：：76

涡流检测是许多NDT（无损检测）方法之一，它应用―电磁学‖基本理论作为导体检测的基础。涡流的产生源于一种叫做电磁感应的现象。当将交流电施加到导体，例如铜导线上时，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场。涡流就是感应产生的电流，它在一个环路中流动。之所以叫做―涡流‖，是因为它与液体或气体环绕障碍物在环路中流动的形式是一样的。如果将一个导体放入该变化的磁场中，涡流将在那个导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。因此当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，从而我们就可以通过一起来检测涡流的变化情况，进而可以间接的知道道题内部缺陷的存在及金属性能是否发生了变化。

涡流作为一种NDT工具的一大优点是它能够做多种多样的检查和测量。在适当的环境下，涡流可以用于：

1、裂缝、缺陷检查

2、材料厚度测量

3、涂层厚度测量

4、材料的传导性测量

涡流检测的优越性主要包括：

1、对小裂纹和其它缺陷的敏感性

2、检测表面和近表面缺陷速度快，灵敏度高

3、检验结果是即时性的

4、设备接口性好

5、仅需要作很少的准备工作

6、测试探头不需要接触被测物

7、可检查形状尺寸复杂的导体

无损检测－声脉冲

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-11-20 09:48浏览次数：：19

1．什么叫声脉冲？

由一串声波所形成的脉冲。

2．简述声脉冲检测的原理。

当一串声波沿管子传播时，如果遇到管子存在开口、孔洞、鼓胀、凹陷、裂缝、内部腐蚀和沉积

等，就会有反射波返回发射端，由于声波的传播速度是固定的，通过计算机系统的处理，便可以准确地

得到管子发生异常的具体位置。

3．简述声脉冲检测的应用范围。

声脉冲快速检漏仪适用于有色金属、黑色金属和非金属管道的快速检漏。如电站高、低加，冷凝器

管，锅炉四管；化工厂的热交换管；酒楼大厦中央空调器管的在役检漏等，4．声脉冲检测的特性是什么？

①在役管道高速检漏，可达每小时500～1000根管子；

②管子材质不限，铁磁非铁磁性或非金属管均宜；

③直管、弯管、缠绕管均宜；

④可快速发现存在于管子上的穿透性缺陷等；

⑤实时记录检测波形，便于下次检测时回放比较。

5．声脉冲检测仪器的技术特性有哪些？

□增益范围0 ~ 48dB , 步长0.5 dB

□观察长度（2~50M）及管径（10 ~ 100MM）

□可调背景信号抑制

□可调探头激励强度和脉冲宽度

□键盘鼠标操作，人机对话，菜单选择，屏幕热键帮助提示

无损检测相关解释

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-11-16 08:47浏览次数：：19

1．什么是无损检测？

无损检测：Nondestructive Testing（缩写NDT）

工业领域中的无损检测类似于人们买西瓜时的“隔皮猜瓜”。买西瓜时，用手轻轻拍打西瓜外皮，听声响或凭手感，想猜一下西瓜的生熟，这是人们常有的习惯。如果对猜想有怀疑，则要求切开看个究竟了。

用手轻拍，对西瓜是无有损坏的，非破坏性的，听声响或凭手感猜想西瓜生熟，“隔皮猜瓜”，这是生活中的“无损检测”；而“切开看个究竟”，这就是生活中的破坏性检查了。不论无损检测技术如何发展，“隔皮猜瓜”这一主旨内涵不变；对检测结果（猜想）有怀疑时，要解剖（切开）进行验证，这一基本思想也不变。

古老而简单的无损检测方法，如敲击器械，听声响，辨别有无裂纹等，是至今沿用的方法；但因它们对缺陷的位置和大小，做不出“基本相符”的判断，而不被视无损检测的技术方法。只有技术方法才可保证无损检测结果如上所述的准确性和可重复性。通常而言的无损检测技术方法，指射线检测（RT）、超声检测（UT）……等等。

无损检测：在不破坏前提下，检查工件宏观缺陷或测量工件特征的各种技术方法的统称。

无损探伤：检测工件宏观缺陷的无损检测。

2．无损检测方法有哪些？

无损检测方法很多据美国国家宇航局调研分析，认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下几种：

常规无损检测方法有：

超声检测Ultrasonic Testing（缩写UT）；

射线检测Radiographic Testing（缩写RT）；

磁粉检测Magnetic particle Testing（缩写MT）；

渗透检验Penetrant Testing （缩写PT）；

涡流检测Eddy current Testing（缩写ET）；

非常规无损检测技术有：

声发射Acoustic Emission(缩写AE)；

泄漏检测Leak Testing（缩写UT）；

光全息照相Optical Holography；

红外热成象Infrared Thermography；

微波检测Microwave Testing

3．无损检测有哪些应用？

应用时机：设计阶段；制造过程；成品检验；在役检查。

应用对象：各类材料（金属、非金属等）；各种工件（焊接件、锻件、铸件等）；各种工程（道路建设、水坝建设、桥梁建设、机场建设等）。

常见问题解疑

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:55浏览次数：：77

1、何为无损检测？

无损检测（Non-destructive testing），简称NDT。就是在不损伤被测材料的情况下，检查材料的内在或表面缺陷，或测定材料的某些物理量、性能、组织状态等的检测技术。广泛用于金属材料、非金属材料、复合材料及其制品的检测。

2、什么是涡流？

当金属导体处在变化的磁场中或是在磁场中运动，由于电磁感应原理，在导体内产生漩涡状的电流，称之为涡流。

3、什么是阻抗平面显示？

涡流检测就是通过测量涡流传感器的电阻抗变化值实现的。点阻

抗包括电抗和阻抗，显示时我们以阻抗R（Resistance）为横坐标，

电抗X（Reactance）为纵坐标形成直角坐标系。通过涡流检测传

感器的阻抗变化，可以通过信号处理在仪器上用点信息（Q）进行

显示，而点Q是个二维的矢量点，它具有一定的幅值（Amplitude）

和相位（Phase）。而由于各种原因造成涡流信号分量R、X的变化，

使得点Q的位置也随之变化，Q点的变化轨迹图则为阻抗平面。

4、影响阻抗显示漂移的因素有哪些？

材料的电导率、磁导率、外形尺寸，填充系数，提离效应，边缘效应等。

5、什么是提离效应？

当检测线圈和被测材料之间的相对位置发生变化时，检测线圈在材料上产生的涡流密度就发生变化，涡流密度随检测线圈与材料之间的距离增大而减小，从而使得矢量点Q在显示平面上发生移动，这种现象叫作提离效应。运用这原理可以进行金属表面非金属涂层的测厚。

6、什么是填充系数？

检测探头与材料之间的耦合程度，填充系数越大，探头与材料耦合的越好，电磁感应效果越好，检测灵敏度越高。填充系数可以表示为η=（d/D）2；D--线圈内直径（mm）；d--试件直径（mm）。

7、什么叫边缘和末端效应？

线圈上的磁场方向是向各个方向伸展的。当线圈达到被测试件边缘时，由于边缘信号的作用，涡流发生变化，这就叫做边缘效应。当检测线圈接近试件的始末两端时，常称作末端效应。

8、什么叫交流电流的趋肤效应？

当直流电流通过一圆柱体时，横截面上的电流密度均相同；而交流电通过圆柱体时，横截面各处的电流密度就不一样了，表面电流密度大，到圆柱体中心越小，这种现象称为趋肤效应。金属导体中通以交变电流，交变电流的密度在导体截面上的分布是以指数规律从表面向内部衰减的，其衰减律表达式如下：Jx=Joе-αx 式中：x--从表面算起的深度；Jx--导体中深度为x处的电流密度；Jo--导体表面的电流密度；α--衰减系数

为（πfuμσ）1/2，f是频率，μ是磁导率，σ是电导率。上式说明，交变电流密度在导体横截面上的衰减与交变电流的频率、导体的磁导率、电导率等诸因素有关。

9、检测线圈及分类

1) 穿过式线圈

穿过式线圈是将被检试件放在线圈内进行检测的线圈，主要应用于管、棒、线材的探伤。由于线圈产生的磁场首先作用在试件外壁，因此检出外壁缺陷的效果较好，内壁缺陷的检测是利用磁场的渗透来进行的。一般来说，内壁缺陷检测灵敏度比外壁低。厚壁管材的内壁缺陷是不能使用外穿过式线圈来检测的。

2) 内通过式线圈

内通过式线圈是放在管子内部进行检测的线圈，主要用来检查厚壁管子内壁或钻孔内壁的缺陷，也可用来检测成套设备中管子的质量，如热交换器管的在役检验。

3) 探头式线圈

探头式线圈是放置在试件表面上进行检测的线圈，它不仅适用于形状简单的板材、板坯、方坯、圆坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤，也适用于形状较复杂的机械零件的检查。与穿过式线圈相比，由于探头式线圈的体积小，磁场作用范围小，所以适于检出尺寸较小的表面缺陷。

10、什么是多频涡流和远场涡流技术

在检测很多复杂的构件时，构件本身会产生很强的干扰信号，这使得单频涡流很难准确的对缺陷进行检测。为了克服这种干扰，让检测信号去伪存真、提高检测可靠性，可以利用几个频率同时激励线圈，通过检测线圈可同时获得多组数据，然后对采集的数据进行混频处理以抑制干扰信号，这种就叫多频涡流技术。

而远场涡流则是一种能穿透管壁的低频涡流技术，通常检测时用内穿式探头，其激励线圈和测量线圈之间的距离大约为两倍管直径，通以低频交流电，线圈能够检测到穿出管壁又重新返回的激励磁场信号，从而能有效的检测金属管内外壁的缺陷或壁厚的减薄度。

11、什么是漏磁场？

当用磁化器磁化被测铁磁材料时，若材料的材质是连续、均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，磁通是平行于材料表面的，几乎没有磁感应线从表面穿出，被检表面没有磁场。但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率很小，磁阻很大，使磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，除了一部分磁通直接通过缺陷或在材料内部绕过缺陷外，还有部分的磁通会离开材料表面，通过空气绕过缺陷再重新进入材料，在材料表面缺陷处形成漏磁场。

12、漏磁检测为什么要磁化？

由于对材料的磁化，使得材料其中的磁场分布的更均匀。这样使得绕过缺陷而外漏磁通量更大，从而也更有利于检测缺陷信号，提高灵敏度。

13、影响漏磁场强度的因素有哪些，为什么漏磁只能检测铁磁性材料？

影响缺陷漏磁场的因素有：材料的此特性、磁化强度以及缺陷本身的性质，如缺陷的形状、大小、深度、走向等。

漏磁检测只是针对铁磁性材料。因为非铁磁性材料的磁导率约等于1，与所处环境的磁导率基本相同，这样缺陷周围的磁场就不会因为磁导率变化而变化，从而也就不会产生漏磁场。

14、漏磁能否检测内部缺陷？

漏磁检测主要也是针对表面和亚表面的缺陷检测。对于内部缺陷检测的主要取决于缺陷离表面的距离以及材料的磁化强度。如果缺陷在材料内部较深的话，那么就无法进行精确检测了。

15、什么是磁机械效应、磁记忆效应？

机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源，是各种微观和宏观机械应力集中。在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有直接的联系，在地磁作用的条件下，缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，铁磁性材料的这一特性称为磁机械效应。磁机械效应的存在使得铁磁性金属工件的表面磁场增强，这一增强了的磁场―记忆‖着部件的缺陷或应力集中的位置，这就是―磁记忆‖效应。

16、磁记忆（MMM）的主要检测对象

金属磁记忆的检测主要是用于铁磁性材料的早期诊断预防，可对管道、容器、汽轮机叶片、飞机机体、飞机起落架、油井钻杆以及各种不同形状构建、焊接头等。MMM检测不需进行表面处理，检测快速方便。

无损检测文化概论

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:54浏览次数：：9

无损检测是建立在现代科学技术基础上的一门应用型技术学科，它以不损坏被检测物体内部结构为前提，应用物理的方法，检测物体内部或表面的物理性能、状态特性以及内部结构，检查物质内部是否存在不连续性（即缺陷），从而判断被检测物体是否合格，进而评价其适用性。无损检测学科几乎涉及到了物理科学中的光学、电磁学、声学、原子物理学以及计算机、数据通讯等学科，在冶金、机械、石油、化工、航空、航天各个领域有广泛的应用。假如没有无损检测技术的应用，钢铁的质量难于保证，机器可能会停止运转，飞机难于起飞，火箭难于上天，汽车可能会在路上翻车，火车可能会出轨，石油和天然气管道可能会发生泄漏，锅炉和压力容器可能会发生爆炸……,可以说，在现代科学技术应用领域中，没有哪种技术能够象无损检测那样具有如此广泛的科学基础和应用领域。作为现代工业的基础技术之一，无损检测技术在保证产品质量和工程质量上发挥着愈来愈重要的作用，其―质量卫士‖的美誉已得到工业界的普遍认同。

无损检测就其自身性质而言，它着重于科学技术的具体应用，因此，它是一门应用性很强的技术性学科，具有很强的操作性或工艺性。操作技术的娴熟与否，很大程度上决定着检测结果的准确性，这种技术不仅表现在具体的操作上（例如：超声波探头的运动），而且表现在检测机械的运动、自动化的控制、以及计算机的应用上，因此将无损检测称之为综合应用型技术学科并不为过。

无损检测技术不仅有着深刻的科学背景，而且有着丰富的文化内涵；无损检测凝聚着现代科学的智慧，闪耀着现代文化的光辉，现代文明有无损检测的一份贡献。在人类进入辉煌的21世纪的今天，我们应该以更高的视角来审视无损检测文化现象。

以德国科学家伦琴1895年发现X射线为标志，无损检测作为应用型技术性学科已有一百多年的历史；然而，当我们打开历史的篇章，拂去岁月的封尘，我们会惊奇地发现，无损检测技术的起源和发展有着丰厚的历史底蕴。让我们沿着历史长河，随着物理科学发史的线索，以更宽广的视野去寻找无损检测学科成长的足迹。

我们的祖国是世界文明古国,对科学技术的发展有过伟大的贡献,我国古代科学技术文化遗产中就有不少应用无损检测技术的记载，从中可以看出我国古代早已具有朴素的无损检测科学思想。

在我国先秦时期的《考工记》、《墨经》等著作中，记载着光学、力学和声学的物理学知识，从而使无损检测的朴素思想可以追溯到远古的时代。早在2500多年前，我国春秋时期的齐国有部重要的手工业工艺技术典籍《考工记》，就记载着当时铜冶炼过程中用无损检测的方法控制铸铜质量内容：―凡铸金之状，

金(铜)与锡，黑浊之气竭，黄白次之；黄白之气竭，青白次之；青白之气竭，青气次之，然后可铸也。‖这段文字准确地记载了铜冶炼时，通过观察烟气的颜色以确定冶炼的过程，即借助冶炼时烟气的不同颜色来判断被冶炼的铜料中杂质挥发的情况，从而判定铜水出炉的时机。这说明我国春秋时代就有朴素的无损检测技术应用，这与今天的红外测控技术何其相似。公元前400年，墨翟(公元前478—前392)在《墨经》中记载并论述了有关小孔成像及光色与温度的关系。—前122）著《准南子》，记载了人造磁铁和磁极斥力等现象。—1195）所著，这是一部在中国科学史上占有重要地位的著作，记载有关于地磁偏角的发现，凹面镜成像原理和共振现象等。《梦溪笔谈》指出―方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。‖说明沈括在实验中已发现了磁偏角。《梦溪笔谈》还除了通俗地讲了凹面镜成像和针孔成像的道理，对光的直线传播、光的折射现象和虹的形成进行了研究和解释。这些道理在今天的磁力探伤和射线探伤中仍然适用。—1368)著《革象新书》，记载有他作过的光学实验以及光的照度、光的直线传播、视角与小孔成象等问题。他在书中对光学现象作了比较深入的研究和详细的描述，并用实验进行小孔成像的研究，指出了小孔成像的规律。他在实验中指出，光通过小孔时，不论孔的形状如何，屏上得到的光斑总是发光物的像。当孔相当大时，则屏上得到的光斑形状随孔的形状而定，孔方则方，孔圆则圆。他对这个现象的解释是―罅小则不足容日月之体，是以随日、月之形而圆，及其缺则皆缺。‖―罅大而可容日、月之体也。‖说明了小孔成像与孔的大小有关。经过一系列的周密的观察实验以后，赵友钦指出：―凡景近窍者狭，景远窍者广；烛远窍者景亦狭，烛近窍者景亦广。景广则淡，景狭则浓。烛虽近而光衰者，景亦淡，烛虽远而光盛者，景亦浓。由是察之，烛也，光也，窍也，景也，四者消长胜负，皆所当论者也。‖这段论述与今天射线探伤中关于几何不清晰度的解释可以说是完全一样。

在春秋战国时期，我国发现磁石具有吸铁和指南的性质。公元前3世纪，古书《韩非子》记载有司南（磁铁石指南的现象）；《吕氏春秋》记有―慈（磁）石召铁‖，这也许是磁场吸引力的最早记载。

《论衡》是东汉王充（公元27 97年）所著，记载有关力学、热学、声学、磁学等方面的物理知识，内容十分丰富。王充在《论衡》中有：―生人所以言语呼吁者，气括口喉之中，动摇其舌，张歙其口，故能成言。譬犹吹萧笙，萧笙折破，气越不括，手无所弄，则不音。夫箫之管犹人之口吞也，手弄其孔犹人之动吞也。‖又说：―令人操行变气远近，宜与鱼等，气应而变，宜与水均。‖可见他已认识到人发声是使空气振动而产生的，指出了振动的传播要通过媒质，并将声音在空气中的传播用可见的水波的传播来作了比喻。这种比喻，在今天超声检测中讲声波的干涉和衍射时，仍然适用。

根据声音频率的变化来判断物体内部结构是一种古老的检验方法。在我国明朝时期宋应星所著《天工开物》一书有如下记载：―凡釜，即成后，试法以敲之，响声如木者佳，声有差音则铁质未熟之故，它日易损坏。‖

这种古老的声音检测方法，在今天质量检测中仍有广泛的应用。

我国古代的科学技术如同群星灿烂，光辉闪耀，只是到了近代由于清朝封建王朝的腐败和外国帝国主义的入侵，我国的科学技术才逐渐落后了。

世界物理学的发展史，在致可分为古代物理学、经典物理学、现代物理学三个阶段。

古代有关物理学的知识是与其它科学技术知识交织在一起被记录下来的。公元前4世纪、5世纪、古希腊的亚里士多德在著作中就有关于物质原子论的思想和力学思想。阿基米德发现了水的浮力现象。公元前3世纪欧几里得论述了光的直线传播性质和反射定律。在中国先秦时期的《考工记》、《墨经》以及北宋时期的《梦溪笔谈》等大量的科学史料中均有光学、力学和声学等物理学知识的记载。

在欧洲公元5世纪到14世纪漫长的中世纪，封建神权社会制度严酷地禁锢着思想文化领域，自然科学发展极其缓慢。欧洲封建社会后期，从14世纪、15世纪开始，资本主义生产方式逐步发展，在资产阶级反封建，反神学斗争中，自然科学的革命首先在天文学中取得突破，哥白尼日心说在与教会激烈斗争中得到捍卫和发展，开始了近代自然科学革命。

到17世纪以后，英国科学家牛顿发现了力学三大定律，在此基础上建立起物理学完整理论体系经典物理学。1687年牛顿发表了《自然哲学的数学原理》，创立了经典力学。从17世纪到19世纪，经典物理学得到了快速的发展：惠更斯提出光的波动说，导出了光的直线传播和光的反射、折射定律，并解释了双折射现象；焦耳和赫姆霍兹等人完成了热力学和分子物理学；富克林提出了―正电‖、―负电‖的概念，以后出现了库仑定律，法拉弟定律；麦克斯韦建立了电磁场理论；惠更斯菲涅耳原理解释了波的直线传播及折射现象；奥斯特发现了电流可以使周围的磁针偏转；焦耳和楞次先后发现了电流通过导体时产生热效应的规律，称之为焦耳楞次定律；多普勒发现振动所产生的波源与波的频率会出现不同的现象，称之为多普勒效应；傅科发现处在迅变磁场中导体内部会产生感应电流，这种电流会象旋涡一样的运动，被称为涡电流；瑞利从理论上分析了光的散射现象，称之为瑞利散射；瑞利的《声学原理》为近代声学奠定了基础；居里兄弟发现石英晶体受压力时，它的表面会生产电荷，电荷量与压力成正比的现象，称为压电效应；到了1895年德国科学家伦琴发现了X射线，揭开了现代物理学的革命序幕；1896年贝可勒尔发现铀的放射线，标志着原子物理学的开始。1898年居里夫妇在研究了放射性物质后发现了镭；1899年卢瑟福通过实验还分出两种射线即α射线和β射线；1900年，维拉德发现放射线中还有一种不受磁场影响的射线，称之为γ射线；1905年爱因斯坦创立了狭义相对论，揭示了时间与空间的本质联系，提出了光量子理论，解释了光电效应

现象，揭示微观物体的波粒二象性，引起了物理学基本概念的重大变革，开创了物理学的新纪元；1915年爱因斯坦建立了广义相对论，标志着物理学进入到现代物理的新时代。

从古代物理、经典物理到现代物理，从阿基米德浮力学、牛顿力学到爱因斯坦的相对论，这一串串闪耀着的智慧光辉的科学家的名家名字和他们的成就，至今使我们当今从事无损检测的科技工作者感到无限景仰；物理学的一个个原理，一个个效应，都出现在当今《无损检测》的教科书上，使我们读起来至今仍然是感到哪么的深奥，然后当它们转化为具体的检测方法时，使我们感到又是哪么的亲切，掌握检测技术是哪么的得心应手。物理学的发展，孕育了丰厚的无损检测文化历史底蕴，物理学是无损检测技术的摇篮。今天重温无损检测文化的历史底蕴，象一把启迪无损检测科学技术知识殿堂的钥匙，给我们智慧和力量，让我们勇敢地去迎接现代科学技术的挑战，为现代化的工业作出贡献。

以1895年伦琴发现X射线为标志，无损检测作为一门多学科的综合技术正式开始进入工业化大生产的实际应用领域。

1900年法国海关开始应用X射线检验物品，1922年美国建立了世界第一个工业射线实验室，用X射线检查铸件质量，以后在军事工业和机械制造业等领域得到广泛的应用，射线检测至今仍然是许多工业产品质量控制的重要手段。

1912年超声波探测技术最早在航海中用于探查海面上的冰山，1929年超声波技术用于产品缺陷的检验，至今仍是锅炉压力容器、铁轨、重要机械产品的主要检测手段。

早在我国春秋时期《吕氏春秋》有―慈（磁）石召铁‖的说法，但磁力检测真正工业产品检测还是二十世纪初的事。30年代用磁粉检测方法来检测车辆的曲柄等关健部件，以后在钢结构件上广泛应用磁粉探伤方法，使磁粉检测得以普及到各种铁磁性材料的表面检测。

毛细管现象是土壤水份蒸发的一种常见现象，随着工业化大生产的出现，将―毛细管现象‖的原理成功地应用于金属和非金属材料开口缺陷的检验，其灵敏度与磁粉检测相当，它的最大好处是可以检测非铁磁性物质。

经典的电磁感应定律和涡流电荷集肤效应的发现，促进了现代导电材料涡流检测方法的产生。1935年第一台涡流探测仪器研究成功。五十年代初，德国科学家霍斯特发表了一系列有关电磁感应的论文，开创了现代涡流检测的新篇章。

到了二十世纪中期，在现代化工业大生产促进下，建立了以射线检测（RT）、超声检测（UT）、磁粉检测（MT）、渗透检测（PT）和电磁检测（ET）五大常规检测方法为代表的无损检测体系。随着现代科学技术的不断发展和相互间的渗透，新的无损检测技术不断涌现，新的无损检测方法层出不穷，建立起一套较完整的无损检测体系，覆盖工业化大生产的大部分领域；在无损检测体系建立的过程中，逐渐形成了一套较完整的无损检测文化。

无损检测文化内涵表现为：在近代物理学和现代物理学的基础上建立一套较完整的无损检测理论；建立了一支高素质的无损检测专业队伍，从事无损检测理论的研究和无损检测实际检测的应用；拥有一大批无损检测仪器、设备专业制造厂家；无损检测在工业生产的各个领域得到充分的应用，对工业产品，是重大工程的质量控制和质量保证起到重要作用。现代工业重要产品具有―高温、高压、高速、高应力‖的特点，如果没有无损检测技术的应用，―四高‖产品的质量难于得到保证。无损检测技术经过一个世纪的发展，其主要性已得到世界的公认。可以说，现代工业离不开先进的无损检测技术，这个论述已经越来越被人们普遍的接受。作为一种科学文化，无损检测文化已越来越受到广泛的关注和重视。

进入二十世纪后期，世界的科学技术得到飞速的发展，也预示着无损检测技术的飞速发展。以计算机和新材料为代表的新技术，促进无损检测技术的快速发展，例如，射线实时成像检测技术，工业CT技术的出现，使射线检测不断拓宽其应用领域。虽然传统的射线胶片照相检测技术在检测灵敏度、图象清晰度等方面已日臻完美，然而射线检测引进计算机数字图象处理技术后，得到的数字处理图象质量可以与胶片图象质量相媲美。γ射线的应用和高能加速器的出现，增大了射线的检测厚度，使原来不易被低能射线穿透构件的检测变为可能,例如在海关对集装箱物品的检验。随着纳米技术的发展，纳米材料制成图象采集器件比现在的图象增强器体积更小，容量更大，分辨率更高，图象更加清晰。可以预想，纳米技术将会进一步推动射线成象技术的发展。

在当今的无损检测技术中，超声检测以检测灵敏度高、声束指向性好、对裂纹等危害性缺陷检出率高、适用性广泛等优点至今在无损检测领域中占有重要的地位。由于计算机技术的介入，超声成象技术异军突起，使超声检测技术向数字成象自动化方向发展；超声检测在复合材料和非金属材料以及市政工程（例如城市供水供气管网的核查）、水利工程（例如水库大坝蚁穴的检查）将发挥越来越在的作用。涡流检测正向着数字成象、自动检测和远场检测方向发展。

利用铁磁性部件缺陷在外部强磁场的作用下产生漏磁现象来检测部件缺陷的漏磁检测法，已作为常规检测技术应用于各种铁磁部件的质量检验中。在此基础上又出现了一种先进的无损检测技术金属磁记忆诊断技

术，它能有效地应用于在役设备早期损伤检测。其基本原理是：铁磁性金属如出现缺陷或缺陷形成之前，其微小区域的变化在地球磁场的作用下，会发出磁场变化的信息，即所谓的磁记忆特性。由于设备构件自身的遗传性即在生产制造中形成的微观的缺陷以及在后来的运行中负荷的关系，金属的磁记忆以累积的方式表现出来，运行中构件负荷作用力的大小和方向的变化会引起金属磁量值和方向的变化，对金属构件表面漏磁场进行扫描检测，便可确定应力集中的区域，从而间接地判断该铁磁构件存在缺陷的可能性。金属的磁记忆方法不需要对设备表面进行预处理，能够快速、准确地对设备进行诊断，从而达到设备疲劳损伤早期预警控制的目的。

目前无损检测技术正向无损评价方向发展。无损检测以检出缺陷为目的，如果有超标缺陷，一般由无检测人员决定是否返修。但不一定所有超标缺陷返修得越干净越好；是否返修应取决于对缺陷进行有效的评价，因此，无损评价在无损检测无损检测的基础上应运而生。无损评价基本做法是（1）对材料（构件）进行应力分析，根据构件承受的载荷，计算和测定构件有缺陷的部位的应力；（2）测定或估算缺陷部位和残余应力；（3）确定材料的断裂强度；（4）进行定量的无损检测；（5）进行断裂力学计算，判断缺陷的危险程度，最后对缺陷的去留作评定。无损检测评定的出现促进无损检测向更高层次发展。5。无损检测文化的质量理念无损检测技术在工业化大生产中已发挥越来越大的作用，这作用主要表现为对重要产品或构件的质量控制和质量保证。无损检测文化体现了质量文化的价值观念。无损检测在行为准则中，体现崇尚真善美的质量理念，追求物质文明和精神文明完美的统一，这就是无损检测文化价值观念。

随着科学技术的迅猛发展和全球经济一体化时代的到来，市场经济的竞争将变得愈加激烈，而竞争的焦点是科技与质量。无损检测自诞生之日起就与质量结下不解之缘，无损检测是现代工业生产中质量控制和质量保证的重要方法，有专家断言：―在现代化大生产中，谁掌握了高超的无损检测技术，谁就能在激烈的竞争中立于不败之地。‖在当今社会质量竞争已经逐渐取代原先的价格的竞争，质量已不再是一种奢侈品，追求完美的质量已是永恒的主题。无损检测以它坚实的理论基础和精湛的技艺，忠实地履行着―质量卫士‖的职责。

以知识经济为主要特征的21世纪已经到来。国际著名质量管理学家朱兰博士曾经指出：―如果说20世纪是生产力的世纪，那么21世纪就是质量的世纪，质量将成为新世纪的主题‖。在21世纪，人类将感受到不断提高的产品和服务质量，质量文化在社会文化中的地位迅速提升，质量观念、质量意识日益深人人心，无损检测文化以―技艺精湛和品质优良完美统一‖的质量理念和价值观念已被普遍接受。今天，新世纪的钟声已经敲响，质量的世纪已经到来了，让我们广大的无损检测科技工作者共同努力，迎接美好的未来。

无损检测技术总论

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:53浏览次数：：34

无损检测技术发展过程经历了三个阶段：无损探伤阶段、无损检测阶段和无损评价阶段。第一阶段是无损探伤，主要是探测和发现缺陷，第二阶段是无损检测，不仅仅是探测缺陷，还包括探测试件的一些其他信息，例如结构、性质、状态等，并试图通过测试，掌握更多的信息，无损评价则是第三阶段，它不仅要求发现缺陷，探测试件的结构、性质、状态，还要求获取更全面，更准确的综合的信息，例如缺陷的形状、尺寸、位置、取向、内含物、缺陷部位的组织、残余应力等，结合成像技术、自动化技术、计算机数据分析和处理等技术，材料力学、断裂力学等知识综合应用，对试件或产品的质量和性能给出全面、准确的评价。

常用的无损检测方法有：射线检测，超声波检测，磁粉检测，渗透检测、涡流检测、声发射检测。为满足生产的需求，并伴随着现代科学技术的进展，无损检测的方法和种类日益繁多，除了上面提到的几种方法外，激光、红外、微波、液晶等技术都被应用于无损检测。无损检测技术的产生有现代科学技术发展的基础。例如，用于探测工业产品缺陷的x射线照相法是在德国物理学家伦琴发现X射线后才产生的，超声波检测是在两次大战中迅速发展的声纳技术和雷达技术的基础上开发出来的，磁粉检测建立在电磁学理论的基础上，而渗透检测得益于物理化学的进展等。

随着现代工业的发展，对产品质量和结构安全性，使用可靠性提出了越来越高的要求，由于无损检测技术具有不破坏试件，检测灵敏度高等优点，所以其应用日益广泛。目前，无损检测技术在国内许多行业和部门，例如机械、冶金、石油天然气、石化、化工、航空航天、船舶、铁道、电力、核工业、兵器、煤炭、有色金属、建筑等，都得到广泛应用。

应用无损检测技术优点有：

一、及时发现缺陷，提高产品质量

应用无损检测技术，可以探测到肉眼无法看到的试件内部的缺陷，在对试件表面质量进行检验时，通过无损检测方法可以探测出许多肉眼很难看见的细小缺陷。由于无损检测技术对缺陷检测的应用范围广，灵敏度高，检测结果可靠性好，因此在容器和其他产品制造的过程检验和最终质量检验中普遍采用。

采用破坏性检测，在检测完成的同时，试件也被破坏了，因此破坏性检测只能进行抽样检验。与破坏性

检测不同，无损检测不需损坏试件就能完成检测过程，因此无损检测能够对产品进行百分之百检验或逐件检验。许多重要的材料、结构或产品，都必须保证万无一失，只有采用无损检测手段，才能为质量提供有效保证。

二、设备安全运行的有效保证

即使是设计和制造质量完全符合规范要求的容器，在经过一段时间使用后，也有可能发生破坏事故，这是由于苛刻的运行条件使设备状态发生变化，例如由于高温和应力的作用导致材料蠕变，由于温度、压力的波动产生交变应力，使设备的应力集中部位产生疲劳，由下腐蚀作用使壁厚减薄或材质劣化等等。上述因素有可能使设备中原来存在的，制造规范允许的小缺陷扩展开裂，或使设备中原来没有缺陷的地方产生样或那样的新生缺陷，最终导致设备失效。为了保障使用安全，对在用锅炉压力容器，必须定期进行检验，及时发现缺陷，避免事故发生。

三、促进制造工艺的改进

在产品生产中，为了了解制造工艺足否适宜，必须事先进行工艺试验。在工艺试验中，经常对工艺试样进行无损检测，并根据检测结果改进制造工艺，最终确定理想的制造工艺。例如，为了确定焊接工艺规范，在焊接试验时对焊接试样进行射线照相。随后根据检测结果修正焊接参数，最终得到能够达到质量要求的焊接工艺。又如，在进行铸造工艺设计时，通过射线照相探测试件的缺陷发生情况，并据此改进浇口和冒口的位置，最终确定台适的铸造工艺。

四、节约资金，降低生产成本

在产品制造过程中进行无损检测，往往被认为要增加检测费用，从而使制造成本增加。可是如果在制造过程中间的适当环节正确地进行无损检测，就是防止以后的工序浪费，减少返工，降低废品率，从而降低制造成本。例如，在厚板焊接时，如果在焊接全部完成后再无损检测，发现超标缺陷需要返修，要花费许多工时或者很难修补。因此可以在焊至一半时先进行一次无损检测，确认没有超标缺陷后再继续焊接，这样虽然无损检测费用有所增加，但总的制造成本降低了。又如，对铸件进行机械加工，有时不允许机加上后的表面上出现夹渣、气孔、裂纹等缺陷，选择在机加工前对要进行加工的部位实施无损检测，对发现缺陷的部位就不再加工，从而降低了废品率，节省了机加工工时。

应用无损检测时，应注意的问题有：

1、与破坏性检测相配合

无损检测的最大特点是能在不损伤材料、工件和结构的前提下进行检测，所以无损检测后，产品的检查率可以达到100%。但是，并不是所有需要测试的项目和指标都能进行无损检测，无损检测技术自身还有

局限性。某些试验只能采用破坏性检测，因此，在目前无损检测还不能完全代替破坏性检测。也就是说，对一个工件、材料、机器设备的评价，必须把无损检测的结果与破坏性检测的结果互相对比和配合，才能作出准确的评定。例如液化石油气钢瓶除了无损检测外还要进行爆破试验。锅炉管子焊缝，有时要切取试样做金相和断口检验。

2、正确选择检测时机

在进行无损检测时，必须根据无损检测的目的，正确选择无损检测实施的时机。例如，锻件的超声波探伤，一般安排在锻造完成且进行过粗加工后，钻孔、铣槽、精磨等最终机加工前，因为此时扫查面较平整，耦合较好，有可能干扰探伤的孔、槽、台还未加工，发现质量问题处理也较容易，损失也较小，又例如，要检查高强钢焊缝有无延迟裂纹，无损检测实施的时机，就应安排在焊接完成24h以后进行。要检查热处理工艺是否正确，就应将无损检测实施时机放在热处理之后进行。只有正确的选用实施无损检测的时机，才能顺利地完成检测，正确评价产品质量。

3、合理选择无损检测方法

无损检测在应用中，由于检测方法本身有局限性，不能适用于所有工件和所有缺陷，为了提高检测结果的可靠性，必须在检测前，根据被检物的材质、结构、形状、尺寸，预计可能产生什么种类，什么形状的缺陷，在什么部位、什么方向产生，根据以上种种情况分析，然后根据无损检测方法各自的特点选择最合适的检测方法。例如，钢板的分层缺陷因其延伸方向与板平行，就不适合射线检测而应选择超声波检测。检查工件表面细小的裂纹就不应选择射线和超声波检测，而应选择磁粉和渗透检测。此外，选用无损检测方法和应用时还应充分的认识到，检测的目的不是片面的追求那种过高要求的产品―高质量‖，而是在保证充分安全性的同时要保证产品的经济性。只有这样，无损检测方法的选择和应用才会是正确的、合理的。

4、各种无损检测方法综合应用

在无损检测应用中，必须认识到任何一种无损检测方法都不是万能的，每种无损检测方法都有它自己的优点，也有它的缺点。因此，在无损检测的应用中，如果可能，不要只采用一种无损检测方法，而尽可能多的同时采用儿种方法，以便保证各种检测方法互相取长补短，从而取得更多的信息。另外，还应利用无损检测以外的其他检测所得的信息，利用有关材料、焊接、加工工艺的知识及产品结构的知识，综合起来进行判断，例如，超声波对裂纹缺陷探测灵敏度较高，但定性不准是其不足，而射线的优点是对缺陷定性比较准确，两者配合使用，就能保证检测结果既可靠又准确。

磁记忆检测基本原理

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:52浏览次数：：28

（1）磁记忆原理

金属磁记忆方法(MMM)–是一种无损检测方法，其基本原理是记录和分析产生在制件和设备应力集中区中的自有漏磁场的分布情况。这时，自有漏磁场反映着磁化强度朝着工作载荷主应力作用方向上的不可逆变化，以及零件和焊缝在其制造和于地球磁场中冷却后，其金属组织和制造工艺的遗传性。金属磁记忆方法在检测中，使用的是天然磁化强度，和制件及设备金属中对实际变形和金属组织变化的以金属磁记忆形式表现出来的后果。

（2）磁记忆效应

机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源，是各种微观和宏观机械应力集中。在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有直接的联系，在地磁作用的条件下，缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，铁磁性材料的这一特性称为磁机械效应。磁机械效应的存在使得铁磁性金属工件的表面磁场增强，这一增强了的磁场―记忆‖着部件的缺陷或应力集中的位置，这就是―磁记忆‖效应。

（3）检测原理

众所周知，铁磁性构件加工冷却硬化过程中，冷却硬化比较激烈的地方可能形成颈变，在构件形成颈变处（Hp=0的断面）会发生位错的快速趋近，并引起微裂纹──形成后来构件损坏的发源点或应力集中线。当应力集中线与外部负荷作用力的方向垂直时，颈变引发构件断裂必定发生在应力集中线上，如果应力集中线沿构件的轴线分布或应力集中（Hp值变化强度）很小时，颈变的位置与构件的断裂往往不重合；虽然如此，但是随着负荷作用力的增加，可出现应力集中线向颈变处偏移。因此，及时地揭露在役金属构件的应力集中线是非常重要的。

工程部件由于疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中，实验研究表明：铁磁性金属部件存在着磁机械效应，其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系，因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件缺陷和/或应力集中位置进行诊断。

铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Ｈｐ（x）具有最大值，法向分量Ｈｐ(y)改变符号且具有零值。如图1所示。实际应用中，我们是通过检测法向分量Ｈｐ(y)

来完成对部件的检测。

金属构件的应力集中区域是其缺陷的形成和发展的根源。金属构件是由金属材料加工而成的，其内应力集中区域的产生取决于它的制作工艺。加工中金属材料往往要经过熔化、锻造、热处理等加工工艺，当金属材料大大超过居里点（768℃）时，其中的残余磁性消失。但随后金属材料在地球磁场中逐步冷却（温度低于居里点），在磁机械效应下产生结晶的同时，也形成了磁组织。冷却过程所形成的金属构件的微观结构，包括构成金属的颗粒形状和大小、颗粒的均匀性和构型，有无夹杂物或缺陷等，都将以金属的磁记忆形式表现出来，构成该部件的―遗传‖特性。

在地球磁场存在的条件下，金属构件中缺陷和夹杂物最集中的地方会出现磁畴固定点并在表面出现漏磁场。在缺陷集中的地方和内应力集中的地方，金属的导磁率最小，而在表面形成最大的漏磁场。在应力集中区域内，该磁场的切向分量Hp（X）具有最大值，而法向分量Hp（Y）改变符号并具有零值。应力集中程度的大小可根据Hp（X）值的变化进行判断，该值与构件表面磁畴的方向相符合。闭合磁畴的方向是沿着难以磁化的轴线取向的，因而Hp（X）值表现为由组织的不均匀性决定的各向异性能量。

金属部件的应力集中线不仅与部件的―遗传‖特性密切相关，且与部件在役期间的负荷及其作用力的方向和大小关系很大。实验证明，构件在运行过程中受外力的作用，由于外部负荷作用力的方向和位置的不同，可强化或减弱构件的应力集中线，如果构件的应力集中线与负荷时作用力的方向互相垂直，可使应力集中线的强度降低，当强度降低到一定限度构件便出现损坏。

理论和实验均表明，金属构件的损坏与其先天的―遗传‖特性和后天的在役工作负荷相关，在缺陷的发生、发展过程中，应力集中是根源，是构件损坏的早期表现。为了把设备事故消灭在萌芽状态，必须及时检测部件的应力集中线。IDEAP0201智能化金属磁记忆诊断仪是基于上述原理研制而成的新型的无损检测系统。

在役设备的构件，由于其结构遗传性（生产制造中形成的微观结构）和运行中负荷的关系，磁记忆以累积方式表现出来。运行中构件负荷作用力的大小和方向会引起金属磁化在量值和方向上的变化。磁记忆诊断技术就是根据该原理发展起来的。实验证明,在地磁的作用下，在役铁磁性工件的缺陷和夹杂部位,会产生磁畴归一现象，并在其上出现漏磁场。在缺陷位置和/或内应力相对集中的地方，金属导磁率最小,其磁场切向分量具有最大值，而法向分量则改变符号，具有零值。对工件表面漏磁场法向分量进行扫描检测,便可确定应力集中区域，从而间接地判断该铁磁性工件存在缺陷的可能性。为了更直观地阐明磁记忆诊断技术与传统NDT检测技术（超声、涡流、磁粉、渗透、着色等）之间在部件失效检测能力的问题，以图1所示加以说明。图2表示金属微观结构不连续性变化的发展过程，其中横坐标表示工件使用的时间长短，纵坐标表示随着时间的延续缺陷程度的加大。根据MMM 法的检测原理，一般地说，假设常规检测法能检出大于或等于T0 处的缺陷，而MMM 法不仅能检出大于或等于T0 处的缺陷，且能发现小于T0 处的缺陷。因此，MMM 法实际上是一种实现金属失效早期诊断的无损检测新技术。

优点：

1、对受检对象不要求任何准备（清理表面等）。

2、不要求做人工磁化，因为它利用的是工件制造和使用过程中形成的天然磁化强度。

3、金属磁记忆法不仅能检测在正运行的设备，也能检测修理的设备。

4、金属磁记忆方法–唯一能以1mm精度确定设备应力集中区的方法。

5、能在造成损失前从破损源头进行预防。

主要应用：

1、机械制造厂检测制件金属和焊缝的质量

2、所有工业部门制造、修理和使用的管道、容器、设备、任何结构和制件（铁磁性材料金属）

3、起重和旋转机械

4、在实验室研究金属的机械性能

漏磁检测基本原理

发布者：：IDEA 发布时间：：2009-10-23 10:51浏览次数：：32

一、漏磁场检测（magnetic fluxleakage testing MFL）是指铁磁材料被磁化后，起表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场，通过检测漏磁场以发现缺陷的无损检测技术。

当用磁饱和器磁化被测的铁磁材料时，若材料的材质连续、均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，磁通是平行于材料的表面的，几乎没有磁感应线从表面穿出，被检表面没有磁场。但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷处的磁导率很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，除了一部分的磁通会直接通过缺陷或是在材料内部绕过缺陷外，还有部分磁通会离开材料的表面，通过空气绕过缺陷再重新进入材料，在材料表面缺陷处形成漏磁场。我们则可以通过磁敏感传感器检测到漏磁场的分布及大小，从而达到无损检测的目的。

二、漏磁检测系统的磁化方法磁化方法在漏磁检测中起着重要的作用，它影响被检测对象的磁场信号。从磁化的范围来看，可分为局部磁化和整体磁化；从磁化所用的励磁磁源来看，可分为交变磁场磁化方法、直流磁场磁化方法和永久磁铁磁化法。交变磁场磁化方法以交流电激励电磁铁进行磁化，电流频率的增高，磁化的深度减小，磁化后铁磁性材料不会产生剩磁，不需要退磁；直流磁场磁化方法以直流电流激励电磁铁产生磁场进行磁化，磁化的强度可以通过控制电流来实现；永久磁铁磁化法以永久磁铁作为励磁磁源，