渦流檢測在國內外能源制造業標準中的差異

馬彥利王浩然/.中國第一重型機械股份公司核電石化事業部；.大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院

渦流檢測在國內外能源制造業標準中的差異

馬彥利1王浩然2/1.中國第一重型機械股份公司核電石化事業部；2.大連市鍋爐壓力容器檢驗研究院

文章介紹渦流檢測的基本原理，并通過比較國內外不同能源制造業標準中的差異來對渦流檢測進行簡要梳理。關鍵詞：渦流檢測；原理；能源制造業；標準差異

無損檢測技術是能源產業制造過程中一種重要的檢測方和手段。常見的無損檢測方法包括超聲、射線、磁粉、渦流、滲透、聲發射、目視等，它們有各自的使用范圍和優缺點。其中渦流檢測提供了一種獨特的高靈敏度、非直接接觸檢測方法，在能源產業制造過程中的得到了廣泛使用，并占有十分重要地位［1，2］。

一、渦流檢測的基本原理

一個線圈在忽略電匝之間電容情況下，可用一個電阻和電感串聯的電路表示，即線圈自身的復阻抗可用公示1表示。

Z=R+jXL=R+jωL……（1）

其中，XL為線圈電抗，為線圈激勵的角頻率，L為線圈電感。

公示也可用線圈阻抗圖表示。當探頭線圈靠近金屬導體時，由于電磁感應作用，在金屬導體中產生感應電流，此感應電流被稱為渦流，該渦流反過來又對探頭線圈產生影響。該過程可通過等效電路對其進行說明。

渦流檢測中，檢測儀器輸出的信號是來自檢測線圈在被檢材料表面感應出渦流后，渦流反過來影響檢測線圈阻抗的幅值和相位的變化。

二、渦流檢測在國內外標準中的比較

渦流檢測技術在能源制造業中應用廣泛，包括金屬管、板、焊縫、涂層、結構復雜工件等的裂紋探傷、材料成分和雜質含量鑒別、熱處理狀態鑒定、混料分選、薄層測厚等諸多方面。但最為常見也最為重要的應用領域是對管材的檢測。以下對國內JB／T4730－2005《承壓設備無損檢測》、法國RCC－M《壓水堆核島機械設備設計與制造規范》（2000版加2002補遺）和美國ASME《鍋爐壓力容器規范》2004版中相關管材渦流檢測進行簡要介紹并比較其異同。

1.適用范圍。JB／T4730中規定渦流檢測對于銅及銅合金無縫管，可檢測管材的壁厚小于或等于3mm，外徑小于或等于50mm；對于鋁及鋁合金管，可檢測管材的壁厚小于或等于2mm，外徑小于或等于38mm；對于鈦及鈦合金管，可檢測管材的壁厚小于或等于4.5mm，外徑小于或等于30mm。其它材質管材可參照執行。而對于鋼管則規定外徑不小于4mm的鋼管都可以進行檢測。

法國RCC－M MC6000中規定對外徑小于65mm、壁厚大于0.75mm小于或等于3mm的管材可進行渦流檢測。沒有明確管材材質，可理解其對材質限制無要求，鐵磁性和非鐵磁性都可進行渦流檢測。

ASME第Ⅴ卷第8章中管材渦流檢測中沒有明確其適用范圍。其第Ⅲ卷NB分卷中NB2551中規定外徑小于64mm的管材可進行渦流檢測。第Ⅴ卷B分卷參考性標準SE－243《換熱器和冷凝器用銅與同合金無縫管的渦流檢測》中規定本標準適用于外徑小于等于79.4，壁厚大于0.4mm小于3mm的銅管渦流檢測，如供方同意可用于推薦尺寸以外的管子檢測。

從上面的描述中可以看出，RCC－M的敘述比較明確，ASME的較為靈活，而JB／T4730中沒有規定壁厚下限，對檢測的選擇可能會產生一定的影響，應加以注意。

2.對比試樣。對比試樣是用于評價被檢產品質量的標準，既借助于對比試樣上的人工缺陷與被檢件上的自然缺陷顯示信號的幅值對比來對被檢件進行評定和驗收。常用的人工缺陷為通孔和槽。

對比試樣材質和尺寸對渦流檢測的有效性有較大影響，三個標準都規定對比試樣的直徑、標稱壁厚、冶金和表面狀態應與被檢驗件相一致。ASME第Ⅴ卷第8章建議對比試樣應為被檢材料的一部分。

對于對比試樣上的人工缺陷，JB／T4730中規定：對于鋼管，可根據外徑尺寸選擇通孔直徑或根據壁厚選擇槽深。選擇槽時，槽深為壁厚的5%，最小0.3mm，最大1.3mm。對于非磁性管材，對比試樣上應根據不同材質的外徑尺寸選擇通孔直徑（鈦合金通孔直徑為定值0.8mm），但沒有與槽相關的敘述。

法國RCC－M MC6000中規定應根據不同材質的壁厚尺寸選擇不同的通孔直徑。壁厚尺寸越大，通孔直徑越大。熱交換器管還應考慮外徑尺寸。

ASME第Ⅴ卷第8章T833規定“除非本規范相關章節中有規定，參考不連續性應是橫向切槽或通孔”。第Ⅴ卷B分卷參考性標準SE－243《換熱器和冷凝器用銅與同合金無縫管的渦流檢測》中引用的B111、B395等規定可根據壁厚和外徑尺寸選擇槽深或根據外徑尺寸選擇通孔直徑。第Ⅲ卷NB分卷中NB2554則規定在一個對比試樣上應同時開槽和通孔，槽的深度不得大于0.1mm或5%壁厚（取兩者中較大值），通孔的直徑為1.5mm。

槽型人工缺陷比通孔人工缺陷更能代表管材在制造過程中的缺陷情況。但相對于通孔人工缺陷，槽型人工缺陷的加工難度更大，所以在編制檢測工藝時應綜合考慮被檢件的性能和使用狀況，選擇合適的人工缺陷。并在盡可能的情況下，選擇槽型對比試樣，以便于更好的評價被檢件的完整性。

3.驗收標準。JB／T4730、RCC－M和ASME標準都規定渦流檢測管材的信號低于對比試樣人工缺陷的的信號時，管材是可接受的。但對其的附加說明卻各有強調之處。

JB／T4730.6中8.2.3規定：經檢驗發現有尺寸（包括深度）超過驗收標準缺陷的管材，可復探或應用其他檢測方法加以驗證。若仍然有超過驗收標準的缺陷，則該管材為渦流檢測不合格品。也就是說，即使有超過人工缺陷的信號，只要可以確定不是缺陷產生的信號（采用其他方法），管材就可以繼續使用。這種謹慎的做法表明了渦流檢測的高靈敏度和影響因素多的特點。

而RCC－M中則強調渦流檢測的邊緣效應。邊緣效應是指當檢測線圈探頭靠近工件邊緣時，渦流會發生畸變，并產生很強的干擾信號。因此，如RCC－M M3304《用于1、2級和3級設備的奧氏體不銹鋼鋼管（熱交換器管除外）》中，特別強調不能充分進行渦流檢測的端部必須切除。

三、結語

通過上面的介紹，我們了解到渦流檢測在能源業制造標準中的一些特點，如其適用范圍、對比試樣的的選擇、驗收等，這對以后在生產制程過程中開展和使用渦流檢測有一定的借鑒作用，值得進一步總結、研究和試驗。

［1］徐可北，周俊華等.渦流檢測［M］.北京.機械工業出版社.2007.

［2］《美國無損檢測手冊》譯審委員會譯.美國無損檢測手冊：電磁卷［M］.上海.上海世界圖書出版公司.1999.