渦流檢測技術在承壓特種設備檢驗中的應用探析

欒 波

沈陽特種設備檢測研究院，遼寧沈陽 110035

渦流檢測技術是基于電磁感應原理的一項無損檢測技術。在探頭的線圈中通入交流電，然后靠近被測試件，由于磁場作用，被測試件會感應出渦流。試件的幾何缺陷、電磁異常等客觀條件都會影響渦流的變化，而它的變化又會反作用于線圈，改變阻抗和感生電壓。測定變化值，就可以檢測出試件的缺陷所在。但是，由于客觀因素的限制，此項技術還無法普遍適用于承壓特種設備的檢測。如果能夠從技術方面改善渦流檢測技術，并應用于承壓特種設備的檢驗中，將會為此提供更為精確的技術保障。

1 渦流檢測的優缺點

1.1 渦流檢測的優點

1）由于線圈與被測試的工件沒有必要觸碰，因此檢驗速度很快，可以進行自動化測試，尤其適用于在線普檢；

2）進行檢測的儀器靈敏度很高，并且可以進行線性指示；

3）影響檢測結果的因素很多，為了得出某一個因素的影響，可以通過控制變量法，抑制大多數因素只改變其中一個因素；

4）不僅溫度對渦流檢測沒有影響，而且檢測探頭還可以伸入到遠處工作；

5）因為檢測結果采用的是電信號顯示，所以可以對此進行數據分析；

1.2 渦流檢測的缺點

1）因為只有可以導電的工件才可以使用渦流探測，所以只能探測金屬，而由于此技術是基于電磁感應實現的，因此無法探測材料內部的缺陷；

2）渦流滲透的深度由頻率的大小決定，檢測的頻率增大時渦流的密度也變大，檢測的頻率越低，渦流滲透得越深，但表面渦流密度會下降，因此檢測的深度與表面檢測靈敏度成反比。當對一種材料進行渦流檢測時，應全方面考慮多種因素，然后選擇使用哪種無損檢測方案；

3）使用穿過式線圈工作時，由于線圈感應到的是材料上的一部分圓環區域，所以檢測到的結果是一定面積的綜合效果，導致很難確定缺陷的所在點；

4）通過旋轉探頭式渦流探傷技術檢測得到的區域面積狹窄細小，且需要進行全面掃查，檢驗速度較慢。

2 渦流檢測技術的分類

根據被測工件的外形和檢驗目的的特點，一般情況分為三種線圈：穿過式線圈、探頭式線圈以及插入式線圈。

1）穿過式線圈用于檢測管狀、棒狀以及線狀材料，線圈的內徑略大于被檢物件，將被檢物體以一定的速度從線圈內通過，根據產生的信號可以發現裂紋、雜質等缺陷；

2）探頭式線圈適用于局部區域的探測。將線圈放在可以安置的部位，比如板狀、管狀部分，這種技術可以檢測出機器發動機葉片上的缺陷等。為了提高渦流檢測的靈敏程度，經常在線圈中安裝磁芯；

3）插入式線圈往往置于被測工件的管狀或者孔狀部位進行工件內部的探測，可以進行對大部分管道內部缺陷的檢測。

3 渦流檢測技術在承壓特種設備檢驗中的實際情況

渦流檢測技術得出的結果與材料的電導率息息相關，而電導率受壓力因素影響，所以在對承壓特種設備進行檢驗時，渦流檢測容易出現誤差。但是渦流檢測技術作為一種廣泛應用的無損檢測方法，不僅可以檢測出材料表面的缺陷，還可以發現油漆層下的缺陷，因此在檢測承壓特種設備中仍然在以下三個方面起著重要作用。

3.1 應用于冷凝器換熱管以及鍋爐水冷壁管檢測

用于管狀材料的渦流技術標準有很多，比如《鋼管渦流探傷探測方法》、《銅及銅合金無縫管渦流探傷方法》等等。而且渦流檢測技術在檢測管狀材料的應用已經非常成熟，可靠性很高。由于管狀工件受結構限制，無法使用其他方法進行無損檢測，而渦流檢測工藝使管狀工件的檢測有了。在對冷凝器換熱管以及鍋爐水冷壁管檢測時，使用渦流探傷工藝，可以及時找到安全隱患，防患于未然。

檢測冷凝器換熱管的時候需要以下儀器：渦流檢測儀、電腦、多通道遠場檢測探頭；檢測鍋爐水冷壁管時，還可以使用手持外置式探頭，配合自動爬行器使用，提高檢測速度。

3.2 用于檢測奧氏體不銹鋼的焊縫

奧氏體不銹鋼具有無磁性和晶粒粗大的特性，因此渦流檢測技術是最合適的檢測方法，但是在實際工作中，對奧氏體不銹鋼焊縫的檢測以表面滲透檢測為主，效率不高，最大的檢測深度只有6mm，而且國內使用于焊縫渦流檢測的標準也只有一個：《基于復平面分析的焊縫渦流檢測》。此外，渦流檢測對焊縫表面質量要求比較高，很多要素的變化都會影響檢測結果，比如焊縫的寬度和高度。需要用到以下儀器：渦流檢測儀、電腦以及檢測焊縫的專用探頭。如果焊接質量好，焊縫外形整齊，渦流檢測技術對于承壓特種設備的奧氏體不銹鋼焊縫非常適用。隨著渦流檢測技術的逐漸成熟，以及焊接技術水平的提高，檢測靈敏度將得到很大提升。

3.3 用于工業管道定期檢驗

因為停機時間不定以及檢測費用昂貴，檢測工業管道時經常拆除部分區域，這樣可以一次檢測到多個部位，并可以檢測到內部的微觀缺陷，檢測效率很高。此外，管道直徑多樣，需要配備尺寸不同的探頭，并需要匹配的對比式樣，這樣就提高了成本。檢測管道直徑比較大的管道時，可以采用管線外爬探頭，且多種探頭的設計方便檢測不同尺寸的管道。但是渦流檢測技術用于工業管道檢驗時，效果不如另外四種常規無損檢測方法，所以最好結合其他方法一起檢測。因此，將渦流檢測技術用于工業管道的定期檢測值得鼓勵。隨著渦流檢測技術的進步，探頭性能的改善，將更好地應用于工業管道的檢測。

4 結論

在我國，渦流檢測技術已經使用了將近20 年，技術也已經相當成熟了，但是應用于承壓特種設備的檢測仍處于初級階段，對缺陷還無法進行定性定量的分析，可靠性和準確性還無法得到保證。如果對渦流檢測技術進行改進，使用設備進行改良，再結合渦流檢測本身的優點，將會使承壓特種設備的檢驗過程更加方便。

隨著科學技術的進步，現在面臨的困難一定可以被克服，渦流檢測技術將會發展得更加科學更加精確，使得承壓特種設備的檢測更加可行，最終為設備的安全運行提供了保證。

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