涡流检测原理

涡流检测原理

涡流检测原理

涡流检测是运用电磁感应原理，将载有正弦波电流激励线圈，接近金属表面时，线圈周围的交变磁场在金属表面感应电流（此电流称为涡流）。也产生一个与原磁场方向相反的相同频率的磁场。又反射到探头线圈，导致检测线圈阻抗的电阻和电感的变化，改变了线圈的电流大小及相位。因此，探头在金属表面移动，遇到缺陷或材质、尺寸等变化时，使得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。涡流检测实质上就是检测线圈阻抗发生变化并加以处理，从而对试件的物理性能作出评价。

影响涡流场的因素有很多，诸如探头线圈与被测材料的耦合程度，材料的形状和尺寸、电导率、导磁率、以及缺陷等等。因此，利用涡流原理可以进行金属材料探伤、测厚、硬度材质淬火等分选。

1．什么是涡流检测？

利用铁磁线圈在工件中感生的涡流,分析工件内部质量状况的无损检测方法称为涡流检测（图1）。2．涡流检测线圈与工件的相对位置（图2）

图1 涡流检测原理

图2 涡流线圈与工件的三种位置

涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，它适用于导电材料，如果我们把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流，由于导体自身各种因素(如电导率、磁导率、形状、尺寸和缺陷等)的变化会导致感应电流的变化，利用这种现象而判知导体性质、状态的检测方法，叫做涡流检测方法。

在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场;把能量传递给被检导体;同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检测导体中的质量信息。所以说，检测线圈是一种换能器。检测线圈的形状、尺寸和技术参数对于最终检测是至关重要的。在涡流探伤中，往往是根据被检测的形状，尺寸、材质和质量要求(检测标准)等来选定检测线圈的种类。常用的检测线圈有三类：

穿过式线圈; 穿过式线圈是将被检测试样放在线圈内进行检测的线圈，适用于管、棒、线材的探伤。由于线圈产生的磁场首先作用在试样外壁，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。厚壁管材的缺陷是不能使用外穿式线圈来检测来的。

内插式线圈; 内插式线圈是放在管子内部进行检测的线圈，专用来检查厚壁或钻孔内壁的缺陷，也用来检查成套设备中管子的质量，如热交换器管的在役检验。

探头式线圈; 探头式线圈是放置在试样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、场作用范围小，所以适于检出尺寸较小的表面缺陷。

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：

?裂缝检查

?材料厚度测量

?涂层厚度测量

?对以下材料的传导性测量：

o材料签定

o热破坏检测

o硬化层（渗碳层）深度检测

o热处理监测

涡流检测的优越性主要包括：

?对小裂纹和其它缺陷的敏感性

?检测表面和近表面缺陷

?检验结果是即时性的

?设备接口性好

?该方法不仅用于探伤检验

?仅需要作很少的准备工作

?测试探头不需要接触被测物

?可检查形状尺寸复杂的导体

涡流检测的限制：

?只能检测导体

?被测表面必须易于让测试探头接近

?比别的技术需要更多的技巧和培训

?表面抛光或粗糙可能对检测造成影响

?参考标准需要建立

?穿透深度受到限制

?分层裂纹与探头线圈缠绕方向平行时不检测，探头扫描方向不能确定