電磁超聲自動檢測設備在板材實際生產中的應用

王德輝

摘 要：文章以營鋼新增國內首套16通道中厚板Ultrakraft（簡稱UK）電磁超聲波在線檢測設備為基礎，介紹電磁探傷板材實際應用，以及電磁探傷設備的校準功能、軟件拓展和探頭通道等新功能，綜合實際缺陷的檢測圖譜，總結板材電磁探傷的使用效果，以及對電磁檢測技術使用前景的展望。

關鍵詞：自動超聲設備;電磁;板材

中圖分類號：TG1;TB3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）11-009-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.005

為了提升出廠板材產品的內部質量水平，營鋼新增了一套板材電磁自動探傷在線檢測設備，設備布置在軋鋼生產線的冷床入口位置。電磁超聲憑借其空氣耦合和高溫探傷的優點，在俄羅斯北方鋼鐵等企業得到廣泛應用，并作為新的應用技術引進國內，是一種通過非接觸式電磁超聲波的反射和衰減機理，利用超聲波對鋼板內部進行非接觸式超聲檢測的設備。新型16通道的電磁自動超聲檢測設備不僅具有檢測精度高、方便快捷、可靠性高等優點，更具有通道間衰減率小、分辨率高等優點，可有效檢測鋼板內部存在的分層、夾雜等缺陷，提高出廠產品質量的可靠性。

1 電磁探傷設備的參數和布局

1.1 電磁探傷設備檢測參數

1.1.1 檢查原理

電磁檢測應用的是超聲波檢測原理，關鍵部件為電磁換能器，即電能轉化為彈性機械能的裝置，可以做雙向轉化，即電能轉化為機械能或者接收機械能產生電信號。如果兩個通電導體或被檢測材料在磁場力下會受到相互作用的洛倫茲力，鐵磁性物體的表面在交變磁場的作用下會發生機械變形，即磁致伸縮效應，電磁超聲激活的是電磁力，與被檢測物體間通過無形的磁場力進行連接和轉化，最終達到缺陷檢測的目的。

1.1.2 設備主要性能參數

從電磁探傷的參數可以看出，設備主要可以實現3mm平底孔缺陷100%檢測，因脈沖重復頻率達20KHz，因此可以實現被檢測鋼板2m/s的高速檢測，如表1所示。

1.2 電磁探傷設備布局

設備安裝在冷床出口，對未剪切鋼板實現一次性檢測，探頭采用交叉安裝方式，以實現100%檢測的要求，探頭安裝布置圖如圖1所示。

2 探頭換能器的選擇和比較

電磁換能器主要采用以鋯、鈦、氮化硼（Zr、Ti、BN）為基體的超強度陶瓷保護層，提供抗沖擊、耐磨的陶瓷保護層，常規的電磁換能器有8通道和16通道的可供選擇[1]。

不同線圈的換能器，主要差別是通道間的靈敏度衰減和每個通道對缺陷的定量誤差區別，經過試驗對比通道重疊率，可以看出8通道的相鄰通道重疊率達10dB，16通道的相鄰通道重疊率僅2dB，如圖2所示。

3 探頭靈敏度校準和試塊

為方便在線超聲波設備的校準，每一個測量單元的下方設個校準平臺，校準平臺所用的鋼板校準試塊包括鋼板樣品和3mm斜槽型缺陷等多種可選擇試樣，當移動機構從維護位置運行到工作位置時，設備進行自動校準并完成自動調整，調整超聲波探傷設備的靈敏度，每次校準時間不超過10min。

最終的報告由系統自動生成，可以根據通道的選擇，看出缺陷波的幅度衰減量以及底波下降值，從而評判探頭的性能是否能夠滿足標準檢測的要求，以及相應的DGS曲線是否存在偏離值。

4 探傷檢測評判過程的應用

4.1 檢測評判軟件

電磁探傷設備的主屏幕是一個檢測畫面，左側顯示兩個A掃描，右側顯示設備工具欄和檢測參數。從軟件的開發上能夠看出得到鋼板探傷需求信息，并且可以對原始的A掃描波形圖譜進行保存，實現后期的原始檢測波形追溯[2]。

以歐標EN10160為例，通過設備DGS曲線，可以對照不同參考缺陷平底孔所對應的靈敏度調節值，調節后能夠保證設備達到相關檢測標準要求，根據不同的材質和檢測標準，可以設定靈敏度補償值，滿足檢測的需要，超聲波測量參數顯示欄如圖3所示。

4.2 實際檢測過程應用和經驗總結

針對S355低合金自然缺陷鋼板的電磁檢測和壓電檢測的對比，經人工對缺陷當量Φ1-Φ3，經過自動壓電探傷的檢測，能夠同人工定量缺陷的長度和面積相符，用電磁探傷檢測，通過調整設備補償值，鋼板在同樣位置能夠發現缺陷，可以達到Φ2檢測靈敏度，缺陷顯示結果和測長同壓電超聲相同。因此，介于自動探傷檢測時的板形和檢測時機等因素的影響，在設定靈敏度時應增加6dB～10dB的補償值。

5 結語

經過長期實踐過程中對電磁探傷和壓電探傷檢測結果的對比跟蹤，電磁探傷在板材檢測過程中能夠有效檢測出板材內部的缺陷。目前，累計使用該設備檢測包括管線、容器等高品級的鋼材超過10萬t，未出現質量投訴。

綜上所述，板材電磁檢測技術可以有效應用到板材質量檢測中，避免中厚板傳統探傷所面臨的高溫檢測和鋼板腐蝕等問題。

參考文獻

[1] 任金蓮，張明鐸，牛勇.功率超聲設備頻率振幅自動控制研究[J].應用聲學，2003（01）：31-34.

[2] 任金蓮，牛勇.功率超聲設備振幅自動控制研究[J].陜西師范大學學報（自然科學版），1998（02）：115-116.