渦流檢測(cè)在國內(nèi)外能源制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的差異

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

渦流檢測(cè)在國內(nèi)外能源制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的差異

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

文章介紹渦流檢測(cè)的基本原理，并通過比較國內(nèi)外不同能源制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的差異來對(duì)渦流檢測(cè)進(jìn)行簡要梳理。關(guān)鍵詞：渦流檢測(cè)；原理；能源制造業(yè)；標(biāo)準(zhǔn)差異

無損檢測(cè)技術(shù)是能源產(chǎn)業(yè)制造過程中一種重要的檢測(cè)方和手段。常見的無損檢測(cè)方法包括超聲、射線、磁粉、渦流、滲透、聲發(fā)射、目視等，它們有各自的使用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)。其中渦流檢測(cè)提供了一種獨(dú)特的高靈敏度、非直接接觸檢測(cè)方法，在能源產(chǎn)業(yè)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(cè)的基本原理

一個(gè)線圈在忽略電匝之間電容情況下，可用一個(gè)電阻和電感串聯(lián)的電路表示，即線圈自身的復(fù)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(lì)的角頻率，L為線圈電感。

公示也可用線圈阻抗圖表示。當(dāng)探頭線圈靠近金屬導(dǎo)體時(shí)，由于電磁感應(yīng)作用，在金屬導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，此感應(yīng)電流被稱為渦流，該渦流反過來又對(duì)探頭線圈產(chǎn)生影響。該過程可通過等效電路對(duì)其進(jìn)行說明。

渦流檢測(cè)中，檢測(cè)儀器輸出的信號(hào)是來自檢測(cè)線圈在被檢材料表面感應(yīng)出渦流后，渦流反過來影響檢測(cè)線圈阻抗的幅值和相位的變化。

二、渦流檢測(cè)在國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中的比較

渦流檢測(cè)技術(shù)在能源制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，包括金屬管、板、焊縫、涂層、結(jié)構(gòu)復(fù)雜工件等的裂紋探傷、材料成分和雜質(zhì)含量鑒別、熱處理狀態(tài)鑒定、混料分選、薄層測(cè)厚等諸多方面。但最為常見也最為重要的應(yīng)用領(lǐng)域是對(duì)管材的檢測(cè)。以下對(duì)國內(nèi)JB／T4730－2005《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》、法國RCC－M《壓水堆核島機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)與制造規(guī)范》（2000版加2002補(bǔ)遺）和美國ASME《鍋爐壓力容器規(guī)范》2004版中相關(guān)管材渦流檢測(cè)進(jìn)行簡要介紹并比較其異同。

1.適用范圍。JB／T4730中規(guī)定渦流檢測(cè)對(duì)于銅及銅合金無縫管，可檢測(cè)管材的壁厚小于或等于3mm，外徑小于或等于50mm；對(duì)于鋁及鋁合金管，可檢測(cè)管材的壁厚小于或等于2mm，外徑小于或等于38mm；對(duì)于鈦及鈦合金管，可檢測(cè)管材的壁厚小于或等于4.5mm，外徑小于或等于30mm。其它材質(zhì)管材可參照?qǐng)?zhí)行。而對(duì)于鋼管則規(guī)定外徑不小于4mm的鋼管都可以進(jìn)行檢測(cè)。

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

ASME第Ⅴ卷第8章中管材渦流檢測(cè)中沒有明確其適用范圍。其第Ⅲ卷NB分卷中NB2551中規(guī)定外徑小于64mm的管材可進(jìn)行渦流檢測(cè)。第Ⅴ卷B分卷參考性標(biāo)準(zhǔn)SE－243《換熱器和冷凝器用銅與同合金無縫管的渦流檢測(cè)》中規(guī)定本標(biāo)準(zhǔn)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(cè)，如供方同意可用于推薦尺寸以外的管子檢測(cè)。

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(guī)定壁厚下限，對(duì)檢測(cè)的選擇可能會(huì)產(chǎn)生一定的影響，應(yīng)加以注意。

2.對(duì)比試樣。對(duì)比試樣是用于評(píng)價(jià)被檢產(chǎn)品質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，既借助于對(duì)比試樣上的人工缺陷與被檢件上的自然缺陷顯示信號(hào)的幅值對(duì)比來對(duì)被檢件進(jìn)行評(píng)定和驗(yàn)收。常用的人工缺陷為通孔和槽。

對(duì)比試樣材質(zhì)和尺寸對(duì)渦流檢測(cè)的有效性有較大影響，三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定對(duì)比試樣的直徑、標(biāo)稱壁厚、冶金和表面狀態(tài)應(yīng)與被檢驗(yàn)件相一致。ASME第Ⅴ卷第8章建議對(duì)比試樣應(yīng)為被檢材料的一部分。

對(duì)于對(duì)比試樣上的人工缺陷，JB／T4730中規(guī)定：對(duì)于鋼管，可根據(jù)外徑尺寸選擇通孔直徑或根據(jù)壁厚選擇槽深。選擇槽時(shí)，槽深為壁厚的5%，最小0.3mm，最大1.3mm。對(duì)于非磁性管材，對(duì)比試樣上應(yīng)根據(jù)不同材質(zhì)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(guān)的敘述。

法國RCC－M MC6000中規(guī)定應(yīng)根據(jù)不同材質(zhì)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(yīng)考慮外徑尺寸。

ASME第Ⅴ卷第8章T833規(guī)定“除非本規(guī)范相關(guān)章節(jié)中有規(guī)定，參考不連續(xù)性應(yīng)是橫向切槽或通孔”。第Ⅴ卷B分卷參考性標(biāo)準(zhǔn)SE－243《換熱器和冷凝器用銅與同合金無縫管的渦流檢測(cè)》中引用的B111、B395等規(guī)定可根據(jù)壁厚和外徑尺寸選擇槽深或根據(jù)外徑尺寸選擇通孔直徑。第Ⅲ卷NB分卷中NB2554則規(guī)定在一個(gè)對(duì)比試樣上應(yīng)同時(shí)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(duì)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(cè)工藝時(shí)應(yīng)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(duì)比試樣，以便于更好的評(píng)價(jià)被檢件的完整性。

3.驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。JB／T4730、RCC－M和ASME標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定渦流檢測(cè)管材的信號(hào)低于對(duì)比試樣人工缺陷的的信號(hào)時(shí)，管材是可接受的。但對(duì)其的附加說明卻各有強(qiáng)調(diào)之處。

JB／T4730.6中8.2.3規(guī)定：經(jīng)檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有尺寸（包括深度）超過驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)缺陷的管材，可復(fù)探或應(yīng)用其他檢測(cè)方法加以驗(yàn)證。若仍然有超過驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的缺陷，則該管材為渦流檢測(cè)不合格品。也就是說，即使有超過人工缺陷的信號(hào)，只要可以確定不是缺陷產(chǎn)生的信號(hào)（采用其他方法），管材就可以繼續(xù)使用。這種謹(jǐn)慎的做法表明了渦流檢測(cè)的高靈敏度和影響因素多的特點(diǎn)。

而RCC－M中則強(qiáng)調(diào)渦流檢測(cè)的邊緣效應(yīng)。邊緣效應(yīng)是指當(dāng)檢測(cè)線圈探頭靠近工件邊緣時(shí)，渦流會(huì)發(fā)生畸變，并產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾信號(hào)。因此，如RCC－M M3304《用于1、2級(jí)和3級(jí)設(shè)備的奧氏體不銹鋼鋼管（熱交換器管除外）》中，特別強(qiáng)調(diào)不能充分進(jìn)行渦流檢測(cè)的端部必須切除。

三、結(jié)語

通過上面的介紹，我們了解到渦流檢測(cè)在能源業(yè)制造標(biāo)準(zhǔn)中的一些特點(diǎn)，如其適用范圍、對(duì)比試樣的的選擇、驗(yàn)收等，這對(duì)以后在生產(chǎn)制程過程中開展和使用渦流檢測(cè)有一定的借鑒作用，值得進(jìn)一步總結(jié)、研究和試驗(yàn)。

［1］徐可北，周俊華等.渦流檢測(cè)［M］.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2007.

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