钢材含碳量电磁无损检测方法_孙亚飞
钢结构无损检测标准
钢结构无损检测标准一、检测标准钢结构无损检测标准应符合国家相关标准和规范，如《钢结构工程施工质量验收规范》、《钢结构无损检测标准》等。
在检测过程中，应严格遵守相关标准和规范，确保检测结果的准确性和可靠性。
二、检测方法钢结构无损检测方法主要包括射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、涡流探伤等。
应根据具体的检测对象和要求选择合适的检测方法，确保检测结果准确可靠。
1. 射线探伤：利用X射线或γ射线照射待检测部位，观察底片上的影像，判断是否存在缺陷。
适用于焊接部位、连接节点等关键部位的检测。
2. 超声波探伤：利用超声波在钢结构中传播，通过接收反射波来判断是否存在缺陷。
适用于厚度较大的板材、型钢等材料的检测。
3. 磁粉探伤：利用磁性原理，将待检测部位磁化后，撒上磁粉，观察磁粉分布情况，判断是否存在缺陷。
适用于表面裂纹、折叠等缺陷的检测。
4. 涡流探伤：利用电磁感应原理，在钢结构表面产生涡流，观察涡流分布情况，判断是否存在缺陷。
适用于表面裂纹、孔洞等缺陷的检测。
三、检测范围钢结构无损检测的范围应包括焊接部位、连接节点、板材、型钢等关键部位。
对于不同部位和材料，应选择合适的检测方法和仪器，确保检测结果的准确性和可靠性。
四、检测仪器钢结构无损检测仪器应符合相关标准和规范的要求，并经过计量检定合格后方可使用。
常用的检测仪器包括X射线机、γ射线机、超声波探伤仪、磁粉探伤仪、涡流探伤仪等。
在检测过程中，应定期对仪器进行维护和保养，确保仪器的准确性和可靠性。
五、检测报告钢结构无损检测报告应准确、完整地记录检测结果和数据，并由检测人员签字确认。
报告中应包括检测部位、方法、结果分析等内容，并给出综合评价和结论。
如有缺陷或问题，应提出相应的处理意见和建议。
六、检测人员钢结构无损检测人员应具备相应的专业知识和技能，并取得相应的资格证书或培训合格证明。
在检测过程中，应遵守相关法规和标准，保证检测结果的准确性和可靠性。
同时，应定期接受相关培训和教育，提高自身的专业素质和技术水平。
直读光谱法测定低合金钢中碳的测量不确定度评定报告
直读光谱法测定低合金钢中碳的测量不确定度评定报告测量不确定度是评价测量结果的可靠性和可信度的重要指标之一、在直读光谱法测量低合金钢中碳含量时，测量不确定度评定是必不可少的环节。
一、引言本文针对直读光谱法测量低合金钢中碳含量的测量不确定度进行评定，目的是为了更准确、可信地评估该测量方法的适用性和测量结果的可靠性。
二、实验流程1.样品制备：从低合金钢中制备一系列不同碳含量的样品。
2.仪器：使用直读光谱仪对样品进行碳含量测量。
3.实验操作：根据仪器操作手册的要求，将待测样品放入仪器进行测量。
4.数据处理：将测得的光谱数据进行分析，并计算出样品的碳含量。
三、确定因素1.仪器误差：直读光谱仪所带来的误差是影响测量结果不确定度的重要因素之一、通过仪器的精度等级和最小分度值，可以评估仪器误差的大小。
2.操作误差：仪器的使用者在操作过程中可能产生的误差，如读数误差、操作不规范等。
3.样品制备误差：样品制备过程中可能存在的误差，如样品准备不均匀、化学反应的温度和时间控制不准确等。
四、评定方法1.统计方法：通过对多次重复测量数据的统计分析，计算出均值和标准偏差，从而评估测量结果的可靠性。
2.置信区间法：根据测量结果的置信区间范围，确定测量结果的不确定度。
3.模拟方法：通过对实验过程进行模拟，对各种影响因素进行量化分析，从而评估测量结果的不确定度。
五、实验结果与讨论根据实验数据的统计分析，得出测量结果的均值和标准偏差，进而计算出测量结果的不确定度。
同时，进行了置信区间法和模拟方法的评估，得到相应的测量不确定度。
六、结论七、改进建议1.提高仪器的精度等级，更新仪器以提高测量结果的准确性。
3.在样品制备过程中加强控制，严格控制反应条件，以提高样品制备的准确性。
4.进行更多的重复测量，扩大样本量，进一步提高统计分析的可靠性。
总之，本文通过对直读光谱法测量低合金钢中碳含量的测量不确定度进行评定，提出了改进建议，旨在提高该测量方法的可靠性和测量结果的准确性。
钢材无损检测方法课件
磁粉检测
利用磁粉吸附在钢材表面缺陷 处，形成磁痕，通过观察磁痕 判断表面和近表面缺陷。
涡流检测
利用交流电在钢材中产生涡流 ，通过检测涡流的变化判断钢
材内部缺陷。
钢材无损检测的发展趋势
智能化
随着人工智能和机器学习技术的发展 ，无损检测设备将更加智能化，能够 自动识别和判断缺陷。
高精度
高精度无损检测技术将进一步提高钢 材内部缺陷的检出率，降低误判率。
多模式融合
多种无损检测模式融合使用，能够更 全面地评估钢材质量，提高检测可靠 性。
绿色环保
减少对环境的影响，发展低剂量、低 能耗的无损检测技术是未来的重要方 向。
02
磁粉检测法
磁粉检测法的原理
磁粉检测法基于磁性材料的磁化原理，通过在钢材表面施加磁场，使其 磁化。当钢材存在缺陷时，磁力线会发生畸变，形成漏磁场。吸附在钢 材表面的磁粉会显示出缺陷的位置和形状。
缺点
超声波检测法需要专业的操作人员，对操作人员的技能和经验要求较高；此外， 对于一些复杂形状和不规则的材料，检测效果可能受到一定影响。
04
X射线检测法
X射线检测法的原理
X射线检测法基于X射线的穿透性和物质对X射线的吸收程度。当X射线穿透钢材 时，由于不同钢材的密度、厚度和化学成分不同，X射线会被吸收的程度也不同 。通过测量X射线的透射强度或散射强度，可以推断出钢材的内部结构和缺陷。
夹杂物。
磁粉检测
利用磁粉在钢材表面形成磁痕，检 测表面和近表面的裂纹、折叠和夹 杂物。
涡流检测
利用电磁感应原理检测钢材内部的 缺陷，特别适用于导电材料的检测 。
无损检测技术在钢材运输和存储中的应用
01
钢材在运输和存储过程中可能会 受到碰撞、挤压和腐蚀等损伤， 无损检测技术可以检测这些损伤 ，确保钢材的质量。
在钢、铁、镍和钴合金中碳、硫、氮、氧含量测定的试验方法
在钢、铁、镍和钴合金中碳、硫、氮、氧含量测定的试验方法用燃烧和熔融法测定钢与铁、镍及钴合金中碳、硫、氮和氧含量的标准测定方法(ASTM E 1019-08)本标准的固定发行号为E 1019;紧跟在发行号后的数字代表最初采用的年份，如果是修订版，则代表最终修订的年份。
括弧中的数字表示最终一次重新批准的年份。
上标(ε)代表最终修订或重新批准以来进行的编辑修改。
本标准已被国防部采用。
1 范围1.1 这些试验方法适用于钢与铁、镍及钴合金中碳、硫、氮和氧含量的测定。
合金的化学成分范围如下:元素含量，% Al 0.001~18.00 Sb 0.002~0.03 As 0.0005~0.10 Be0.001~0.05 Bi 0.001~0.50 B 0.0005~1.00 Cd 0.001~0.005 Ca 0.001~0.05 C 0.001~4.50 Ce 0.005~0.05 Cr 0.005~35.00 Co 0.01~75.0 Cb 0.002~6.00 Cu 0.005~10.00 H 0.0001~0.0030 Fe 0.01~100.0 Pb 0.001~0.50 Mg 0.001~0.05 Mn 0.01~20.0 Mo 0.002~30.00 Ni 0.005~84.00 N 0.0005~0.50 O 0.0005~0.03 P 0.001~0.90 Se 0.001~0.50 Si 0.001~6.00 S(金属标准物质) 0.002~0.35 S(硫酸钾KSO) 0.001~0.600 24Ta 0.001~10.00Te 0.001~0.35Sn 0.002~0.35Ti 0.002~5.00W 0.005~21.00V 0.005~5.50Zn 0.005~0.20Zr 0.005~2.5001.2 本标准中试验方法的顺序如下:章节用燃烧——仪器法测定总碳含量 10~20 用惰气熔融——热导法测定氮含量 32~42 用惰气熔融法测定氧含量 43~54 用燃烧——红外吸收法测定硫含量(用金属标准物质校准) 55~65 用燃烧——红外吸收法测定硫含量(用硫酸钾校准)21~311.3 本标准中分析结果仅以IS单位表示，不使用其它单位。
钢结构的无损检测
钢结构的无损检测在现代建筑和工业领域中，钢结构凭借其高强度、良好的抗震性能以及快速施工等优点，得到了广泛的应用。
然而，为了确保钢结构的质量和安全性，无损检测技术成为了不可或缺的重要手段。
无损检测，顾名思义，就是在不损害被检测对象使用性能和内部结构的前提下，利用物理或化学方法，对材料、构件和设备进行检测和测试，以发现可能存在的缺陷、不均匀性或其他问题。
对于钢结构来说，常见的无损检测方法主要包括超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测和涡流检测等。
超声检测是利用超声波在材料中传播时的反射、折射和散射等特性来检测缺陷的。
它可以检测出钢结构内部的裂纹、气孔、夹渣等缺陷，并且能够对缺陷的位置、大小和形状进行较为准确的评估。
超声检测的优点是检测深度大、灵敏度高、对人体无害，但对于形状复杂的结构和表面粗糙的工件，检测效果可能会受到一定影响。
射线检测则是通过让射线穿透被检测物体，然后根据射线在物体内部的衰减和散射情况来判断内部是否存在缺陷。
常用的射线有 X 射线和γ射线。
这种方法能够直观地显示出缺陷的形状和大小，检测结果较为准确可靠，但由于射线具有放射性，对人体和环境存在一定的危害，因此在检测过程中需要采取严格的防护措施。
磁粉检测主要用于检测钢结构表面和近表面的缺陷。
它基于铁磁性材料在磁场中被磁化后，如果存在缺陷，磁力线会在缺陷处发生畸变，从而形成漏磁场，吸附磁粉形成磁痕来显示缺陷。
磁粉检测操作简单、检测速度快，但只能检测铁磁性材料，而且对于表面粗糙度和形状有一定的要求。
渗透检测则是利用液体的毛细作用，将渗透剂渗入到表面开口的缺陷中，然后去除表面多余的渗透剂，再施加显像剂，通过观察缺陷处的渗透剂和显像剂的显示来判断缺陷。
这种方法适用于检测各种非多孔性材料的表面开口缺陷，不受材料磁性的限制，但检测灵敏度相对较低，而且对于表面的清洁度要求较高。
涡流检测是基于电磁感应原理，当检测线圈靠近被检测的钢结构时，由于电磁感应会在钢结构中产生涡流。
应用于冶金工业的电磁无损检测技术
０ 引言
冶金工业正向 自动化 、 高速 、 精益 和一贯制生产的 方向迈进 ， 生产全过程 的质量预报 、 跟踪 和控制是冶金 工业未来 的主要发展方 向。以钢材铸造 、 轧制 、 退火过 程为例 ， 通过在规定 的时间 内调 整钢 的显微 组织可 以 达到最终产品性能的均匀性 ， 时必须依靠 无损测试 此 技术才可 以进行有效 和精确 的过程控制 。另外 ， 受 设备 、 工艺制度 以及原材料等因素 的影响 ， 金属工业生 产过程 中会出现裂纹 、 气孔 、 缩孔 、 夹渣等缺陷 ， 同样也 需要在缺陷易产生工 序进行在线 检测 ， 从而 实现产 品
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（ 广东科 学技术职业学院机械与电子工程 学院 ， 广东 珠 海 ５９ ９ ； １ ０ 东北大学轧制技术及连轧 自 ０ 动化 国家重点实验 室 ， 辽宁 沈阳 １ ０ ４ １ ０； ０
东北 大学信 息科 学 与工程 学院 辽 宁 沈 阳 １００ ； ， １０ ４ 内蒙古 大学计 算机 学院 内蒙古 呼 和浩特 ，
摘
要 ：通过 分析 电磁无损 检测技 术应用 于冶金 工业 的现状 ， 总结归 纳 了无损 检 测技 术及 其 实 际应 用 中存在 的问题 ， 重指 出 了 目 着
前 的冶金工业 无损检 测技术 的研究 和应用 大多 局限于通 过单一 物理 参数来 反映材 料的组 织性 能状态 。研 究表 明 ， 电磁无 损检 测具 有 无损 、 非接触 和实时 的特点 ， 可用于 冶金工业 过程 中的在 线检测 。未来 有必 要 建立 多 检测 参 数综 合分 析 方法 ， 区分不 同影 响 因素 ， 以 获得 准确可靠 的无损 检测结 果。
钢材无损检测方法标准体系概述
钢材无损检测方法标准体系概述
高振英
【期刊名称】《冶金标准化与质量》
【年(卷),期】1996(000)011
【总页数】3页(P12-14)
【作者】高振英
【作者单位】冶金部信息标准研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TG115.28
【相关文献】
1.关于钢材强度无损检测方法探讨 [J], 黄少兰
2.钢材强度无损检测方法比较分析 [J], 刘殿忠;王武刚
3.钢产品无损检测方法标准体系研究 [J], 董莉
4.金属结构异种钢材强度的无损检测方法研究 [J], 王海明; 张大鹏
5.钢材含碳量电磁无损检测方法 [J], 孙亚飞;李力
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图 1 涡流检测示意图 Fig. 1 Schematic illustration of eddy current apparatus
从 Amiri 等人的研究结果看，钢材表面的含碳
量与相位角的相关性最强，其次是归一化阻抗，相
关性最差的是感生电压。另外，在 650 Hz 的激磁
频率下，各检 测 参 数 与 表 面 含 碳 量 具 有 最 好 的 相
传统的含碳量检测方法主要是在可控气氛中 完全燃烧试样，测量总的二氧化碳体积，得到含碳 量; 或是利用红外光谱测量。本文主要针对当前 采用电磁方法进行含碳量无损检测的有关研究进 行总结和分析，并指出未来的发展方向。
与其他无损检测方法如 X 射线、超声波等相 比，电磁检测 方 法 无 放 射 源 使 用 方 面 的 诸 多 限 制
Abstract: Online nondestructive evaluation of carbon content of steel plays a key role for precise process control in iron and steel industry． Electromagnetic method has been widely utilized for offline nondestructive evaluation of carbon content in steel． However，most of these methods are based on the theory that electromagnetic property is sensitive to carbon content，and it is neglected that electromagnetic property is also sensitive to temperature． Recently，multiphysical field soft measuring method based on electromagnetic computing technique overcomes this limitation． Basic principles for four kinds of electromagnetic nondestructive evaluation methods of carbon content in steel material，including eddy current，Barkhausen noise，bulk magnetic properties and induction heating，are introduced． Their current situation and development direction are presented． Through analysis and comparison of these methods，feasibility of online evaluation using these methods is discussed． Key words: carbon content; nondestructive evaluation; eddy current; Barkhausen noise; coercivity; induction heating
声测量［12］。
图 3 Barkhausen 噪声测量系统示意图 Fig. 3 Schematic illustration of MBN apparatus
( 1)
式中，R 为线圈半径; f 是激磁频率; μ0 为磁导率常
数; μin是初始磁导率; ρ 为电阻率。
试验结果表明，对于不同热处理状态的钢材，
其含碳量与电阻率、初始磁导率及涡流参数 βm 的 相关性是有区别的。具体有以下 3 种情况: ( 1) 对
6
冶金自动化
第 35 卷
于退火钢材，材 料 含 碳 量 与 电 阻 率 的 相 关 性 不 明 显。含碳量在 0. 35% ～ 0. 77% 之间时，材料的初 始磁导率随含碳量的增加而减小，而涡流参数 βm 增大; 含碳量在 0. 77% ～ 1. 02% 之间时，材料的初 始磁导率随含碳量的增加而增大，而涡流参数 βm 减小。( 2) 对于淬火钢材，材料含碳量与电阻率具 有很强的相 关 性，同 时 与 材 料 的 初 始 磁 导 率 相 关 性显著。但是，材料的含碳量与涡流参数 βm 不具 有相关性，因 此 涡 流 方 法 不 能 用 于 淬 火 钢 材 的 含 碳量检测。( 3) 对于含碳量在 0. 35% ～ 0. 70% 的 淬火回火钢 材，含 碳 量 与 初 始 磁 导 率 的 相 关 性 不 明显，但与材 料 的 电 阻 率 相 关 性 显 著，同 时，材 料 含碳量与涡流参数 βm 具有很强的相关性。
在钢铁工业中有关钢铁材料的含碳量在线分析技 术主要集中在炼钢阶段［2］，但是，有关钢材含碳量 在线检测 的 研 究 并 不 多。 受 冶 炼 工 艺 影 响，不 同 炉号之间的 钢 材 含 碳 量 会 有 波 动，即 使 是 同 一 炉 号的钢材，受偏析等因素的影响，钢材的含碳量也
收稿日期: 2010-09-10; 修改稿收到日期: 2011-01-17 基金项目: 广东省科技计划项目( 2006B13301004) 作者简介: 孙亚飞( 1967-) ，男，辽宁台安人，副研究员，主要研究方向为电磁数值计算和金属无损检测。
关性。涡流检测是在 30 ℃ 温度下进行的。
1. 2 钢材热处理状态对含碳量涡流检测的影响
Kogan 等人研究了含碳量为 0. 35% ～ 1. 02%
的淬火和回火碳素钢试样的磁、电特性，分析了这
些物理特性与含碳量的关系，同时采用式( 1) 计算
出涡流参数
β
。 ［10］
m
βm = 槡2Rπfμ0 槡1 / μinρ
Amiri 等人将涡流技术用于检测气体渗碳工 艺中钢材表面的含碳量。建立了钢材表面含碳量 与不同的检测参数( 如阻抗、相位角和电压) 之间 的关系。除了已有的含碳量对阻抗平面的影响之 外，发现相位角与含碳量具有很好的线性关系［9］。 Amiri 等人采用图 1 所示的测量系统，通过线圈电 压和电流计算线圈的阻抗和相位角。
Khan 等人的试验结果同样表明: 含碳量相同、 热处理状态不同的钢材的涡流检测值不同。这一 结论可以直观地从图 2 所示曲线得到。Khan 的试 验对象是普碳钢，将试件加热到 927 ℃ ，保温 1 h， 然后在 900 ℃ 保温 1 h，接着分别采用炉冷和空冷 方式冷却至室温［11］。
2. 1 应用 Barkhausen 方法检测普碳钢的含碳量 通常采用图 3 所示的系统进行 Barkhausen 噪
完整的钢材组织性能预报冶金机理模型一般 包括工艺模型、组织模型和性能模型，而这三者均 受化学成分( 关键是含碳量) 的影响。但是包括钢 材含碳量在内的主要模型参数精确在线检测技术 的缺失导致 钢 材 组 织 性 能 预 报、控 制 冶 金 机 理 模 型不完善。通常在实际应用之前往往要对冶金机 理模型进行 假 设 和 简 化 处 理，这 使 得 冶 金 机 理 模 型计算结果和实际的内部组织演变结果有一定的 差异［8］。因此，如 果 能 够 实 现 在 线 精 确 检 测 钢 铁 材料的含碳 量，则 有 可 能 准 确 地 在 线 调 整 钢 材 生 产的工艺制 度，以 便 能 够 精 确 预 报 和 控 制，等: 钢材含碳量电磁无损检测方法
5
会不同。 碳作为一 种 重 要 的 合 金 元 素，在 提 高 钢 材 产
品性能方 面 起 着 重 要 的 作 用。 在 生 产 实 际 中，通 常可以通过提高钢材的含碳量来提高钢材的硬度 和抗拉强度等力学性能。Nam 等人的研究结果表 明，含碳量为 0. 52% ～ 0. 92% ( 重量百分比，下同) 的珠光体钢的抗拉强度和冷拉硬化速率随含碳量 的增加而增大［3］; Ueda 等人的研究结果表明珠光 体钢材的耐 磨 性 能 随 含 碳 量 增 加 而 得 到 改 善［4］; Wray 的研究证明: 当应变率为 0. 02 ～ 6 × 10 － 6 / s 时，高 温 下 普 碳 钢 的 塑 性 流 变 行 为 是 含 碳 量 ( 0. 005% ～ 1. 54% ) 的函数［5］; Serajzadeh 研究了 在碳素钢热变形过程中，含碳量对动态再结晶、动 态回复动力学以及流变应力的影响，结果表明: 随 着含碳量的增加，热变形激活能显著减小［6］; Vodopivec 等人研究了含碳量 0. 04% ～ 0. 13% 钢材 的终轧温度和含碳量对显微组织和机械性能各向 异性的影响，结果表明: 终轧温度为 800 ℃ 时，晶 粒尺寸随含 碳 量 的 增 加 而 减 小，同 时 指 出 道 次 间 的不完全再 结 晶 温 度 决 定 于 钢 材 的 化 学 成 分，轧 制过程中铁素体的形成温度主要决定于钢材的含 碳量［7］。由此 可 见，含 碳 量 在 钢 材 生 产 的 各 环 节 具有特别重 要 的 地 位，相 关 研 究 广 泛 用 于 钢 材 的 组织性能预报。
和顾虑，检 测 过 程 中 也 无 需 耦 合 剂，可 以 实 现 无 损、实时、非接触检测。
1 涡流检测方法
涡流检测 是 利 用 激 磁 线 圈 产 生 时 变 磁 场，在 待测材料上感生出涡流，感生的涡流与材料特性、 线圈形状和 激 磁 频 率 有 关，如 果 材 料 物 理 性 能 电 阻率、磁导率 等 改 变，会 导 致 感 应 电 流 变 化，最 后 反映在检测线圈的阻抗或次级线圈感应电压发生 变化［1］。 1. 1 渗碳过程中的钢材含碳量涡流检测
Electromagnetic nondestructive evaluation method of carbon content in steel
SUN Ya-fei，LI Li
( College of Mechanical ＆ Electronic Engineering，Guangdong Institute of Science and Technology，Zhuhai 519090，China)