一普通涡流检测
1原理
涡流检测是以电磁感应为基础，通过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地评定导电材料及其工件的某些性能，或发现其缺陷的无损检测方法。当载有交变电流的试验线圈靠近导体试件时，由于线圈产生的交变磁场的作用感应出涡流，涡流的大小，相位及流动形式受到试件性能和有无缺陷的影响，而涡流产生的反作用又使线圈阻抗发生变化，因此，通过测定线圈阻抗的变化，就可以推断被检试件性能的变化及有无缺陷的结论。
2发展
1涡流现象的发现己经有近二百年的历史。奥斯特(Oersted、安培(Ampere ) ,
法拉弟(Faraday、麦克斯韦(Maxwell)等世界著名科学家通过研究电磁作用实
验，发现了电磁感应原理，建立了系统严密的电磁场理论，为涡流无损检测奠定
了理论基础[l]。1879年，体斯(Hughes)首先将涡流检测应用于实际一一判断不
同的金属和合金，进行材质分选。自1925年起，在美国有不少电磁感应和涡流检测仪获得专利权，其中，Karnz直接用涡流检测技术来测量管壁厚度;Farraw首次
设计成功用于钢管探伤的涡流检测仪器。但这些仪器都比较简单，通常采用60Hz , 110V的交流电路，使用常规仪表(如电压计、安培计、瓦特计等)，所以其工作
灵敏度较低、重复性较差。二战期间，多个工业部门的快速发展促进了涡流检测
仪器的进步。涡流检测仪器的信号发生器、放大器、显示和电源装置等部件的性
能得到了很大改进，问世了一大批各种形式的涡流探伤仪器和钢铁材料分选装置，较多地应用于航空及军工企业部门。当时尚未从理论和设备研制中找到抑制干扰
因素的有效方法，所以，在以后很长一段时间内涡流检测技术发展缓慢。
直到1950年以后，以德国科学家福斯特(Foster)博士为代表提出了利用阻
抗分析方法来鉴别涡流检测中各种影响因素的新见解，为涡流检测机理的分析和
设备的研制提供了新的理论依据，极大地推动了涡流检测技术的发展。福斯特也
因此当之无愧地被称为“现代涡流检测之父”。由于福斯特的卓越贡献，自20世
纪50年代起，美国、前苏联、法国、英国等工业发达国家的科学家积极开展涡流
检测技术研究。到20世纪70年代以后，电子技术和计算机技术飞速发展，有效
地带动了涡流检测仪器技术性能的改进，进一步突现了涡流检测技术在探测导电
材料表面或近表面缺陷应用中的优越性。世界各国相继开展了大量的涡流检测技
术研究和仪器开发工作，发表了大量的研究论文，并研制生产了一些高性能的涡流检测仪器[L=}l。我国从20世纪60年代开展涡流检测技术的研究工作，并先后研制
成功了一系列涡流检测仪器，如厦门爱德森公司的系列涡流检测仪器。涡流检测
技术的发展得到实质性的突破并步入实用化阶段。此后，随着电子技术尤其是计
算机和信息处理技术的进一步发展，影响和促进了涡流检测技术与仪器的不断更
新和进步。
从涡流检测仪器的发展历程来看，可分为五代产品[fall。第一代产品是以分立
元件为基础，采用简单谐振方式的一维显示模拟仪器，只有一种检测频率。第二
代产品是以阻抗平面分析法为基础，部分采用集成电路技术的二维显示模拟仪器，
检测时可以选择不同的激励频率以适应不同检测材料的要求。第三代产品是多频
涡流检测仪器，检测时对探头施加两个或两个以上不同的检测频率，利用不同频
率下被检导体材料反射阻抗不同的原理，提高了对材料特性或缺陷的检测能力，
并通过混和运算抑制干扰信号，达到去伪存真的目的。第四代产品是以计算机技
术为基础的智能化、数字化产品，其特点是能够大大简化操作，提高检测效率和
数据处理能力，并具备频谱分析、涡流成像等功能。第五代产品是DSP技术、阵
列技术、多通道技术、通信传输技术及其它无损检测技术相互融合为一体的多功
能仪器，它能够对缺陷进行检测、分析、判断，并通过其它技术的辅助检测，验
证其结果的正确性。涡流检测技术己进入一个全新的发展时代，具有乐观的发展前景。经过一百多年的时间，涡流检测技术得到了很大的发展，特别是近段时间
以来，英国的DERA和美国的Iowa州立大学等研究机构做了很多的工作，在获取信号、测量参数的选择、信号处理和结果显示等方面开展了大量的研究，进一步推动了涡流
检测技术的发展[10]。在国内，新世纪以来发表的文章大都着眼于三维缺损响特征的
仿真技术研究、数字处理技术研究、检测系统研制等。清华大学博士后雷银照的课题
是核电站石墨涡流检测理论和技术，华中科技大学CAD中心博士后蒋齐密在国家自然科学基金项目“基于hp有限元和电磁场分布的产品质量检测技术的研究”中主要研究有限元数值仿真技术[11]。
3应用
目前，涡流检测在工业生产中获得了广泛的应用，特别是在核电厂蒸汽发生器管道的
检测中，具有其他方法不可替代的作用[12]。我国当前把核电作为大力发展的对象，
提高我国的涡流检测能力与水平具有重要意义。
在线检测，用于工艺检查，在制造和产品检查。
4优缺点
1.非接触检测，能穿透非导体涂镀层，可以在不清除零件表面油脂、积碳和
保护层的情况下进行检测。
2.检测无需祸合介质，可以在高温状态下进行检测。探头可伸入到远处作业，
故可对工件的狭窄区域、深孔壁等进行检测。
3.对工件表面或近表面的缺陷，有很高的检出灵敏度，且在一定的范围内具
有良好的线性指示，可对大小不同的缺陷进行评价。
4.可以对工件表面涂层厚度进行测量，如测量导电覆盖层或非导电涂层的厚
度;可以对导体的电导率进行测量，进行材料的分类。
5.由于检测信号为电信号，所以可对检测结果进行数字化处理，并将处理后
的结果进行存储、再现及进行数据比较分析。
6在常规涡流检测过程中，主要通过测量涡流传感器输出信号的变化以得到被
检对象特性。被检对象中影响涡流传感器输出信号的因素很多，诸如磁导率、电
导率、外形尺寸和缺陷等，各种因素的影响程度各异。另一方面，在一次检测过
程中，有时需要同时获得被检对象的多个参数。常规涡流检测技术采用单一频率
工作，获取的信息量有限，难以满足实际检测过程中的更高需求。
7涡流检测是当前在
线检测应用最为普遍成熟的检测手段，但是涡流检测自身存在
一定缺陷，干扰因素多，提离效应人，且难以对缺陷进行当量分
析。
8涡流检测的优点是不需要直接接触，无需耦合介质，速度快，易于实现自动化。具
有较高灵敏度，可在高温下作业，同时探头可伸向远处等。但是常规涡流检测技术也
有不足之处:检测对象必须是导电材料, 只能检测管道表面或近表面缺陷，干扰因素多，对缺陷的定性和定量还比较困难[13]。
涡流检测技术的缺点是：(1) 只限于导电材料;(2) 只限于表面或近表面;(3) 干扰因素多，需进行特殊处理;(4) 对复杂形状的构件进行测试的效率低;(5) 探伤时难以判断缺陷的
种类和形状。
5其他
与常规涡流检测技术相比，涡流阵列检测技术的主要不同点是探头由多个独
立工作的线圈构成，这些线圈按照特殊的方式排布，且激励线圈与检测线圈之间
形成两种方向相互垂直的电磁场传递方式，有利于发现取向不同的线性缺陷[[66,67]
涡流阵列探头中包含几个或几十个线圈，不论是激励线圈，还是检测线圈，相互
之间距离都非常近，保证各个激励线圈的激励磁场之间、检测线圈的感应磁场之
间不相互干扰，是涡流阵列检测技术的关键。在检测过程中，采用电子学的方法，
按照设定的逻辑顺序，对阵列单元分时切换，将各单元获取的涡流检测信号采集
进入仪器的信号处理系统。涡流阵列检测技术除了具有扫查覆盖面积大、检测速
度快等优点外，其探头外形可根据实际被检对象的形面进行设计，因此还具有容
易克服提离效应影响的优势;采用C扫描显示方式时，图像直观清晰，检测结果
一目了然[[68,69]涡流阵列检测技术不仅能够对被检对象展开的或封闭的检测面进
行大面积的高速扫描，而且能用于扫描任何固定形状构成的检测面，如各种异型
管、棒、条、板材，以及飞机机体、轮毅，发动机涡轮盘桦齿、外环、涡轮叶片
等构件的表面[[70-75]
二远场涡流检测
1原理
远场涡流检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术[[55,56]。探头通
常为内通式，由激励线圈和检测线圈构成，检测线圈与激励线圈相距约2-3倍管内
径长度;激励线圈通以低频交流电流，感应出的磁力线穿过管壁向外扩散，在远
场区又再次穿过管壁向管内扩散，被检测线圈接收，从而有效地检测金属管子的
内、外壁缺陷和管壁厚薄变化等情况[[57-60]。
2发展
远场效应是20世纪40年代发现的，各国科学家对远场涡流检测技术进行了不断的探索，使远场涡流理论得到了逐步完善和实验验证。直至2000年，美国试验与材料学会(American Society for Testingand Materials, ASTM)颁布了“Standard Practice for In
Situ Examination ofFerromagnetic Heat-Exchanger Tubes Using Remote FieldTesting”的标准，标志着远场涡流检测技术正式被接受成为一项有效的管道无损检测方法。
3应用
远场涡流检测技术主要应用于核反应堆压力管、石油及天然气输送管和城市煤气管道
等结构的探伤
4优缺点
(1>远场涡流技术检测的是穿过管壁后在管外沿管轴传播一段距离再返回到管内的磁场，接收线圈必须处于距激励线圈2} 3倍管径处的远场区。常规涡流技术则是采用靠近管壁的线圈以直接磁祸合的形式来拾取传播到管壁又返回的信号。
( 2)远场涡流检测仪频率较低(典型为50500 Hz) ,磁场可以穿过铁磁性材料管壁，为了保证在激励的每个周期内采集到信号，并且不漏检，其检测速度受到限制，通常只有
常规涡流检测方法的1 /3} 1 /5，约在10} 20 m/min之问。常规涡流检测仪频率较高(1 000 Hz范围)，在铁磁性材料管道中，磁场被限制在管道的内表面，检测外部缺非
常困难。
( 3)远场涡流技术主要用于检测铁磁性管道，也可以用于检测非铁磁性管道，其最大
优势是能检查厚壁铁磁性管道，最大检测壁厚为25~，这是常规涡流技术无法达到的。其次，对大范围壁厚缺损，远场涡流检测技术的检测灵敏度和精确度较高，精度可以
达到2%一5%，对于小体积的缺陷，如腐蚀凹坑等，其检测灵敏度的高低取决于被测管道的材质、壁厚、磁导率的均匀性、检测频率和探头的拉出速度等因素。常规涡检
测技术与其相比造价较低，一般适用于检测非铁磁性材料。
( 4)远场涡流检测技术测量的是接收线圈输出的相位和幅度信号，条形图显示的是相位和幅度的对数，这些参数都和管材大范围的缺损呈线性关系。常规涡流检测显示的是
阻抗幅度和相位，与壁厚的关系较复杂。
( 5)远场涡流检测仪对内外管壁缺损有相同的检测灵敏度，对填充系数要求低，对有
障碍物和凹痕的管了检测效果很好，对探头在管内行走产生的偏心影响比常规涡流小。远场涡流检测最大优势是能检查厚壁铁磁性管
道，最大检测壁厚为25 mm，同时也可检测非铁磁
性材料。该方法对大范围壁厚缺损检测灵敏度和精
确度较高。对于小体积的缺陷，其检测灵敏度的高
低取决于被测管道的材质、壁厚、磁导率的均匀性、
检测频率和探头的拉出速度等因素。由于对管内壁
和管外壁缺陷具有相同的灵敏度，因此无法对内外
壁的缺陷定位。
(1)渗透性变化会产生类似金属缺损的信号，掩盖真正的金属缺损信号。需要研究开发一种能把渗透性变化的情况滤除或将其区分出来的方法。
( 2}支撑板会阻挡磁力线的传播，掩盖缺损信号，导致靠近支撑板的管面检测困难。
( 3)管了的弯曲部位在壁厚和渗透性上变化很大，严重影响了远场涡流信号，探测此处的缺陷和缺陷尺寸成为问题。
( 4)检测时，必须保证检测速度的平稳，不能引起振动噪声，否则振动噪声会湮没缺陷信号。
三脉冲涡流检测
1原理
脉冲涡流检测技术采用脉冲信号激励，通常为具有一定占空比的周期矩形波，
施加在探头上的激励信号会感应出脉冲涡流在被检对象中传播。根据电磁感应原
理，此脉冲涡流又会感应出一个快速衰减的磁场;随着感生磁场的衰减，检测线
圈上就会感应出随时间变化的电压
2发展
3应用
脉冲涡流检测技术主要应用于导体较深层缺陷、飞机机身多层结构等的探测。脉冲涡流目前主要用于军用和民用吃机的无损
检测中，在多层金属结构中问层或次表面缺陷的检
测有应用优势，并被证明能有效地实现对吃机多层
结构和机身重叠部位隐含的腐蚀缺陷的检测和
评估。
4优缺点
脉冲涡流检测技术具有许多优势。常规涡流检测技术采用单一频率的正弦信号作为激
励，主要对感应磁场进行稳态分析，即通过测量感应电压的幅值和相位来识别缺
陷;而脉冲涡流检测技术主要对感应电压信号进行时域的瞬态分析，提取信号特
征量，分析缺陷尺寸、类型和结构参数等变化。在理论上，由于脉冲涡流检测技
术中的激励信号可以看成一系列不同频率正弦谐波的合成信号，具有很宽的频谱，
广义上可以认为其是一种多频涡流检测技术，所以，可以比常规涡流检测技术提
供更多信息
四多频涡流检测
1原理
多频涡流检测(Multi-Frequency Eddy Current Testing, MFECT)技术是一种涡
流检测新技术，它用多个频率激励传感器，比用单个频率作为激励信号的常规涡
流检测技术能获取更多信息【i,2,2i-23}。
2发展
3应用
4优缺点
1检测中如何充分利用所获取的信息，对其进行特征提取分析是多频涡流检测技术的关键问题，其检测结果比常规涡流检测技术可以更有效地实现干扰抑制或者多参数检测。
2 1970年，美国科学家Libby H L首先提出多频涡流检测技术，用以实现涡流
检测过程中的干扰抑制或者被检对象的多参数检测[[21]。多频涡流检测技术采用多个不同频率激励涡流传感器，利用不同频率下，参数有不同变化的原理来实现的。在不同频率下得到的检测信号，通过一定的方法进行分析处理，提取多个所需参数，或者抑制干扰【1,3,21,117]。
五acfm
1原理
当载有交变电流的检测线圈靠近导体时，交变电流在周围的空间中产生交变磁场，被检对象表面感应出交变涡流;当表面无缺陷时，表面涡流线彼此平行，形成近似匀强涡流场，在周围空间产生近似匀强的交变电磁场;当被检对象表面存在缺陷时，由于电阻率的变化，涡流场发生畸变，匀强涡流分布受到破坏，进而匀强磁场发生变化，测量该扰动磁场的变化，即可判断出缺陷。
2发展
在我国，对其研究还处于起步阶段，一些研究机构，比如国防科技大学，华中科
技大学，西安交通大学等通过仿真软件等对电磁检测机理及探头研制进行了探和设计。北京科技大学相关人员还把ACFM与SQUID检测设备相配合，结合反演技术在成像领域进行了初步研究[15]。
3应用
1在20世纪80年代后期，ACFM法首先被应用于石油和天然气的水下结构和海上平台设备的无损检测中，用来探测结构关键部位焊缝和表面涂层。现己被广泛应用于石油
化工、海上平台、铁路运输、电力工业及航空航天等十分广泛的领域中，并取得显著
效果。
2 acfm方法的检测对象必须是导体"它最早出现在近海石油工程领域"WMf规范规定其应用范围为固定&移动海洋工程设施的水下结构和飞溅区结构的在役无损检测(&)"现已广泛应用于石油&石化&核工业&航天及土木等行业"尤其是大型工程结构物&螺纹&水
下结构和体积缺陷等的在役检测!
3
(1)钻杆、钻挺等提升用具的螺纹检测
随着当前钻井技术的不断进步，相应的钻井速
度也随之加快，因而井队使用的钻具寿命周期相对
缩短。据统计，80%左右的石油管道失效事故都发
生在钢管接头的连接部位，与钢管接头部位的螺纹
质量密切相关。常见的钻具螺纹检测力一法，如磁粉
检测只能检测外螺纹，其劳动强度较大且难以量化
缺陷;超声波对螺纹根部裂纹的检测灵敏度较低且
探头扫描受人为因素的影响较大。TSC'公司最新
的ATI自动螺纹检测系统不需要标定即可完成表
面裂纹的定性和定量缺陷检测，具有非接触测量、检
测速度快、对内、外螺纹均能检测等诸多优点。因
此，将该系统应用到钻具螺纹的现场检测与评估中
具有较大的经济和工程意义。
(2)海洋平台的安全检测
口前，AC'FM力一法在海洋平台主要用于水下结
构物检测，而随着海洋平台逐渐趋于后服役期，这些
老龄化的钻井、采油平台的安全例行检测就将提上
议程。如果采用过去的结构物缺陷常规检测力一法，
由于需要清除表面涂层则工作量非常大;而利用
AC'FM设备(对于水上结构可直接使用AMIU()金
属裂纹检测仪，水下结构则需使用U31水下裂纹检
测仪)可以检测包括水上、水下结构及飞溅区的所有关键部位，如起重设备、储罐、导管架和平台结构的
重要受力节点等，不仅大大缩短了检测周期，而且检
测结果可精确定量，对提高我国海洋平台结构的安
全检测水平具有积极的推广意义。
国外对ACFM的研究已经较为成熟，ACFM的应用已得到世界权威结构如Lloyds、DNV、BV和ABS等的认证，也已具有相关的裂缝检测仪以及更新换代产品。1991年ACFM
技术首先应用于在北海平台的水下裂纹检测，1999年PETROBARS公司将ACFM技术
应用于工业压力容器的检测，到2001年世界上已经有30多家应用ACFM来检测海底
焊缝，包括俄罗斯、斯堪的纳维亚、西澳大利亚、英国BP、巴西的SISTAC和PETROBRAS以及墨西PEMEX公司。
4优缺点
1 交变磁场测量技术是近几年兴起的精确测量表面裂纹的无损检测方法，它由
交流电势降(Alternating Current Potential Drop, ACPD)技术发展而来，其突出优
点是能测量裂纹尺寸[[33-35] o ACFM法结合ACPD法能测定裂纹尺寸和涡流法无需
同工件接触的优点，无需人工标定试块，具有精确理论依据的数学模型，能够实现缺
陷的定量检测。
由于AC'FM技术建立在铁磁性材料的高磁导率这一特征之上，所在的环境磁场容易
对被检工件表面磁场产生十扰现象，因此检测过程中应注意对十扰因素进行分析处理:
(1)涂层厚度探测面的非导电涂层厚度不超过5 mm，但大于1 mm时，裂纹尺寸计算必须考虑涂层厚度的补偿。
(2)探测面粗糙度情况探测表面虽然不需清除涂层，但应保证探头能平滑移动并尽量匀速扫查，经打磨后的表面会改变磁场渗透性，因此检测人员应清楚杂音信号、饱和或
者信号变形现象。
(3)材质变化通常情况下探头沿焊缝的两侧焊脚分别进行扫查，但当焊缝宽度较宽，需要沿焊缝扫查或遇到修补焊缝处的材料变化时，由于材料的渗透性不同会引起伪缺陷
显示。
(4)磁化状况探测面应处于未磁化状态，对采用MT或其它磁设备近期检测过的区域应进行退磁处理。
(5)扫描面积单探头最宽扫描范围大5mm，当焊缝宽度超过20 mm时应进行多次重叠日描或使用阵列探头。
(6)几何效应几何效应包括工件的几何效泣和裂纹的几何效应，前者是指探头接近复杂的几何Ids伏或拐角处对检测信号会产生影响，同时在焊缝末..ulfi有边缘效应;后者指裂纹的几何形状对测量裂纹尺寸为精确性存在一定影响，而与扫描成一定角度的裂坟、线接触或多裂纹、横向裂纹均会影响磁场幅值。
(7)裂纹尺寸计算由于AC'FM理论模型侣定材料上有一个线性的均匀场，同时假定疲劳裂纱J`1形状为半椭圆形，因而检测计算所得的裂纹缺陀长度较实际的要小，实际测
试时探头应放置在合适J`I位置以尽可能地保持均匀场。
交流磁场检测与涡流检测相比最人的优势在于不需要标
定，具有涂层穿透性以及可探测较深层次裂纹的民度和深度，在
定量描述上前进了一步，但是仍旧不能对材料疲劳程度进行评
估。
ACFM技术不需要测量
前的标定土作，减少了土作量，同时一提高了准确度，但
ACFM技术是建立在铁磁性材料的高磁导率这一特征
上的
六·漏磁检测
1原理
漏磁检测技术是指铁磁材料试件被磁化后，因试件表面或近表面的缺陷引起磁场
畸变而在其表面形成漏磁场，人们通过检测漏磁场的变化来发现缺陷。
当用磁化器磁化被测试件时，若材料的材质是连续，均匀的，则材料中的磁感应
线将被约束在材料中，被测试件表面没有磁场。但是，当材料中存在着切割磁力线的
缺陷时，材料表面的缺陷会使磁导率发生变化，由于缺陷的磁导率很小，使磁路中的
磁通发生畸变，磁感应线流向会发生变化，除了部分直接通过缺陷或通过材料内部外，还有部分的磁通会泄漏到材料表面的上空，通过空气绕过缺陷再重新进入，此时会形
成漏磁场，采用磁敏感传感器检测则称为漏磁检测法。
2发展
漏磁检测原理的研究开始于1966年Zatsptin和Scherbinin以裂纹缺陷表面周围磁场产生磁电荷角度将无限长裂纹看作面磁偶极子模型开始的，这种方法使人们开始逐
步认识漏磁场。但这只是迈出探索的第一步，还存在着诸多的不足，正是由于他们的
存在，才使得越来越多的专家学者开始涉足漏磁检测原理的研究。Lord 和 Hwang最
早开始将有限元法引入到漏磁场的计算中，使得漏磁检测的理论获得了重大的进展。
他们对不同形状，不同倾角缺陷以及裂纹深度和宽度对漏磁场的影响的分析为其日后
在工程应用提供了可能[18]。进入 80 年代后，大量的学者开始对漏磁通检测技术加以
重视，在理论模型、数值计算和实验数据分析以及测试装置方面做了大量的工作，深
入分析了材料特性、磁场强度、检测组件对漏磁检测的影响。FoersterF 用实验方法重复了 Lord 和 Hwang 的研究内容，修正了 Lord 和 Hwang 关于裂纹宽度影响缺陷漏磁场的结论。Atherton 在 1987 年和 1988 年用二维有限元的方法对 Lord和 Hwang 的
研究进行了改进，考虑了钢管压力对导磁率的影响，针对特定检测装置研究了磁场分
布和缺陷的漏磁场，并且得出了管道检测中缺陷信号与缺陷大小的关系。Eduardo Alsthculer 在 1995 年剔除了 Foerster 研究中的不足，提出了针对钢管检测的非线性缺陷检测模型。通过有限元法可以描绘缺陷的漏磁场空间分布，采用有限元法和实验相
对比，研究了漏磁场与缺陷几何参数之间的关系[19]。
近几年来，国际上对漏磁检测技术的研究日趋活跃，主要集中在漏磁信号的影响
因素的分析、信号反演算法和缺陷形状重构的方面。2004 年 Gwan Soo Park 和 Sang HoPark 利用三维有限元仿真分析了漏磁检测过程中的速度效应，指出检测装置的运行速度可扭曲漏磁信号，提出了速度效应补偿方法。2006 年 Yong Li 等人利用数值仿真方法对高速运行环境下的漏磁信号做了评价，指出了检测过程中应该解决的技术问题。2002 年 Jens Haueisen 和 Ralf Unger 等人提出了最大熵、L1 和 L2 范数等线性和非线性的信号反演算法，适合于依赖漏磁检测分析数据反演计算确定缺陷区域和位置，为
缺陷的检测与描述提供了强有力的手段。Pradeep Ramuhalli 和 Lalita Udpa等人提出
了基于函数逼近神经网络的漏磁检测的信号反演算法，能在噪声存在的情况下较好地重构缺陷轮廓。2004 年 Ameet Joshi 等人提出了基于自适应小波基函数神经网络的反演算法，有效预测缺陷三维轮廓。2006 年 R. Christen 和 A. Bergamini提出了基于模
型特征提取结合神经网络的实用算法，用于漏磁检测中缺陷自动检测。德国无损检测
与服务公司的 K. REBER 和美国 Tuboscope 管道服务公司 A.BELANGER 合作研究了漏磁检测缺陷形状尺寸重构的可靠性问题。2007 年印度学者 K.C. Hari 等人提出了一种
简化的有限元仿真模型，结合遗传算法应用于试件内表面缺陷形状的重构，节省了反
演计算时间，获得较好效果。2008 年加拿大学者 RezaKhalaj Amineh 等人，引入漏磁信号的切向分量，用于描述表面裂纹缺陷的方向、长度和深度[20]。
3应用
在石油工业中，石油管通常包括油管，套管，输送管和钻杆等，而利用漏磁检测
技术对石油管的检测也是目前最为常用的的检测方法。
世界的主要能源石油和天然气多数采用管道运输的方式，由于运输管道埋设在地
下或祼露在空气中，经常会发生腐蚀、磨损、意外损伤等原因导致的管道泄漏事故，
不仅造成能源的损失，维修费用也非常高[21]。在这种背景下，国外于 20 世纪 70 年代中期开始研究一种称为“爬机(英文称作 pig)”的管道漏磁检测仪器，80 年代开始
得到应用。我国对运输管道的安全也给予了高度关注。在这种情况下，我国于 80 年代中期从美国、德国等国家引入了包括漏磁检测仪器在内的各种检测设备，成立了专门
的管道技术公司，并开始了相关技术的研究。进入 20 世纪 90 年代以后漏磁检测技术的应用研究在我国得到很大发展，检测对象也很快由运输管道拓展到其它方面。国内
从事漏磁检测技术研究科研机构和单位很多，主要有沈阳工业大学、华中科技大学、
天津大学等[22]。
对于钻杆而言，Tuboscope公司的钻杆探伤系统系列包括固定式、移动式、车载
式三种。固定式钻杆检测系统可同时进行横向缺陷、壁厚变化的检测，以及钢级比较。移动式钻杆检测系统可以检测横向缺陷和壁厚损失[23]。车载式钻杆检测系统专门为
野外恶劣工作环境而设计，自带发电机，可不依赖于其它条件而独立工作。OEM公司的固定式钻杆及油管探伤系统具有在线自诊断功能，专利数字信号处理技术。而其同
一系列的便携式钻杆及油管探伤系统的横向缺陷和壁厚损失的覆盖率超过100%，其
检测速度可达到每分钟55米。2000年，大庆石油局钻井技术服务公司投资800万元
引进一套美国ICO公司的钻具检测系统正式投入运行，包括AGS5700固定式钻杆管体检测仪、SPECTZ000便携式钻杆管体检测仪、PROSPECT2000UTES超声波钻杆端区
探伤仪等。系统可对管材的横向裂纹、壁厚损失、腐蚀、钢级进行检测判定[24]。在
国内，合肥齐美检测设备有限公司研制出的钻杆检测系统运用漏磁与超声相结合的技术，内外缺陷检测一次完成。华中科技大学研制出EMT系列的管、杆、绳自动检测线，采用远场磁场检测技术，综合了漏磁通检测方法，实现裂纹、锈蚀、杆状磨损、壁厚
减少等的综合检测[25]。
对套管、油管及小径管的无损检测技术是在漏磁探伤基础上发展起来的。在国外，同类技术发展已有十多年，已有多家公司提供系列产品，但因技术复杂、难度大、价
格很高，不利于国内推广，并且尚有相当的技术难点，有待进一步解决[26]。国外开
发此类技术的有 PiPetronix 公司、拉赛尔公司、阿莫科研究中心和日本钢管公司。国
外 70 年代中期开始研制实用的漏磁探伤设备，以后推出了多种漏磁探伤仪，比较有名的厂家是德国的 F rster 公司和美国的 Tuboscope 公司。国内最早使用漏磁探伤仪的
厂家是上海宝山钢管厂和成都无缝钢管厂。分别使用 F rster 公司和 Tuboscope 公司
的产品。而后清华大学探讨了利用漏磁检测技术实现采油套管、油管高速无损探伤的
研究，由这项技术构成的高速探伤仪可以通过计算机显示检测过程，显示伤信号数据。在长输管道的检测方面沈阳工业大学、合肥工业大学也作了不少研究。天津大学和南
昌航空工业学院等一些研究单位都对漏磁信号的特性和处理做了大量的理论和实际研
究工作。与此同时，华中科技大学在吸收国内外先进技术的基础上，不断研究，研制
了初步具有自动化水平的无损检测仪器，并取得了长足的进步[27]。
漏磁检测方法适用于中小型管道的细小缺陷检测。该方法操作简单、检测速度快、检测费用较低, 对管道输送的介质不敏感, 可以进行油气水多相流管道的腐蚀检测, 可
以覆盖管道的整个圆周。此外, 与常规检测方法相比, 漏磁检测具有量化检测结果、高
可靠性、高效、低污染等特点[28]。漏磁检测方法以其在线检测能力强、自动化程度
高等独特优点而满足管道运营中的连续性、快速性和在线检测的要求, 在管道内检测中使用极为广泛。在实际应用中, 漏磁通法检测器仍存在一些缺点。具体如下:容易产生虚假信号。漏磁通法检测器产生的信号在腐蚀不严重但边缘陡峭的局部腐蚀所产生的信号比腐蚀严重但边缘平滑的腐蚀所产生的信号强, 必须对信号进行准确解释, 以确切评价腐蚀的程度。检测灵敏度低。漏磁通法检测器的检测结果易受管材的影响, 检测精度随管壁厚度的减小而提高, 有关缺陷都能检测出来, 但不能可靠地确定缺陷的大小。不能检测轴向缺陷。漏磁通法检测器对腐蚀坑和三维机械缺陷最为敏感, 而对轴向缺陷检测有困难[29]。
4优缺点
漏磁检测法的主要特点:(l)对各种损伤均具有较高的检测速度;(2)对铁磁性材料表面、近表面、内部裂纹以及锈蚀等均可获得满意的检测效果;(3)探头装置结构简单、易于实现、成本低且操作简单;(4)由于磁性的变化易于非接触测量和实现在线实时检测，磁场信号不受被测材料表面污染状态的影响，进行检测时被测材料表面就不需清洗，因此将大大提高检测的效率，减小工作量;(5)可以实现全自动化检测，非常适合在流水线上进行质量检测和生产过程控制。
综上所述，虽然国内外众多学者在检测原理，检测电路，检测的信号处理和缺陷的智能分析以及数据处理方法上取得了很大突破但是其依然存在着很多在应用上的瓶颈，其检测灵敏度低，只能用于表面检测，而且其缺陷的量化还较为粗略，缺陷的形状特征和检测信号间还没有建立起一一对应关系，无法进行准确的量化。另外，检测数据庞大，如何进行数据的压缩和处理也是制约其应用的一大难题。
七旋转磁场检测
1原理
激励线圈中通三相正弦交流电可产生圆形旋转磁场。激励线圈产生的旋转磁场会
产生沿管道周向旋转的涡流，相当于探头式涡流传感器沿管壁机械转动，所以，这种
检测探头在同一位置可完成对管壁一周的检测。当管壁上存在缺陷时，管壁涡流的形
态会发生变化，引起检测线圈的磁通变化，进而导致检测线圈的阻抗值变化，由此可
以得到缺陷信息。这就是基于旋转磁场的涡流检测的原理。
2发展
近年来，国外无损检测的专家也开始研究旋转磁场的检测技术，Grimberg等将涡流传感器与旋转磁场联系起来，并设计出了新的涡流传感器，并且分析其可靠性[30]；Oka等设计了可应用于检测backside裂缝的旋转磁场传感器[31]；Savin给出了描述旋转磁场传感器的数学模型[32]； Haller等设计了新式旋转磁场传感器，其可用于层析
成像[33]；Nestleroth等利用旋转的永磁体来产生旋转的磁场[34]。中国石油大学（华东）的李伟、陈国明等运用旋转磁场的原理，并将其融合到交流电磁场检测装置中，
设计出双U型检测装置[35]；国防科技大学的罗飞路等开发了具有类似功能的复合矩
形线圈检测设备并分析了旋转磁场产生机理的数学模型[36]，中国特检研究中心的邱
杨等分析了旋转磁场与磁粉检测结合的检测灵敏度[37]。
从上述文献中可以看出，绝大多数利用旋转磁场的无损检测手段是针对平面工件上的缺陷进行检测，但是目前已经有国外学者开始关注旋转磁场检测在管状工件上的
利用，美国密歇根州立大学的Udpa教授所在课题组的科研人员尝试将旋转磁场法应
用于细小管状工件的内壁检测[38]。目前旋转磁场的无损检测技术尚处理论研究阶段，还没有应用于工程领域。
3应用4优缺点
电磁炮原理科普 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
并不神秘的电磁炮 笔者混迹科吧数月，阅贴不少，多有受教于众吧友。常希望用自己所学回馈吧众。幸亏寸有所长，总算写成此科普拙文。笔者将使用不超过中学物理课本的知识对大家喜闻乐见的电磁炮的基本原理和技术做一介绍。因能力所限，时间所限（笔者马上要出差了），只能浮光掠影、走马观花，不足和不正确之处，请各位指正。 电磁炮是科幻迷们喜闻乐见的未来武器。也被各国军方所重视。它具有很多优秀特性。 1.速度常规火药发射的炮弹受火药气体燃烧速度的限制，初速度很难超过2km 每秒（根据具体的使用需要从某些迫击炮的不到200米每秒到坦克炮发射大口径穿甲弹时的接近2km每秒），即使加大装药量也无济于事。炮口动能则一般不超过10MJ。而电磁炮没有这个限制，它由电流与磁场的相互作用力提供动力而非高温气体膨胀，理论发射速度可达光速。考虑到空气的阻力，大气层内的实用初速也可以超过4km每秒。这样的速度无疑带来了巨大的摧毁能力和更远的射程。 2. 电磁炮没有后坐力，更小的震动使得它更加精确。基于更快的速度，它的弹道更加笔直，易于瞄准，大大提高了命中率。 3. 射击时没有爆炸的声音和火光，攻击更加隐蔽。 4. 因为炮弹没有发射药，更加轻便，可携带更多弹药，减轻后勤压力（不过这一点嘛，电源的重量可就另算了。。。。。。）。 5. 炮口初速度可以通过电流大小进行调整。 6. 电能比火药要便宜。
常见的电磁炮 1.轨道炮 结构和原理最简单的电磁炮，因而技术也越成熟，距离实用化越近。 此结构由两根平行导轨组成，带有电枢的炮弹在轨道上滑动。当大电流（可达数百万安培或更多）通过一根导轨经电枢流向另一根导轨时，在导轨间形成强磁场。电枢受洛伦兹力作用前进。多级导轨炮串联可获得更高初速度。单级的导轨电流毕竟有现实方面的限制，可以增加多级导轨，不管速度如何，只要这个电流还在，就能不断加速（火药炮就没这点好处）。 它的基本原理十分简单，就是左手定则和安培定则。 （1）左手定则 左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极（叉进点出），四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。 这个就很好理解了吧！ 好了，现在我们有了一个超级电源和能受得了超大电流的导轨。还有了能导电的炮弹。可磁场从哪里来呢要知道普通磁体产生的磁场可是不够的，能产生几个特斯拉强磁场的磁体都是巨无霸级别的，几吨重没压力。没关系，我们的安培定则出场了。 1、假设用右手握住通电，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的 磁场方向。 2、假设用右手握住，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。
无损探伤常见问题汇总 资料整理：无损检测资源网 沧州市欧谱检测仪器有限公司
物理探伤就是不产生化学变化的情况下进行无损探伤。 一、什么是无损探伤? 答：无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。 二、常用的探伤方法有哪些? 答：常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。 三、试述磁粉探伤的原理? 答：它的基本原理是：当工件磁化时，若工件表面有缺陷存在，由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁，形成局部磁场，磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置，从而判断缺陷的存在。 四、试述磁粉探伤的种类? 1、按工件磁化方向的不同，可分为周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁化法。 2、按采用磁化电流的不同可分为：直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化法。 3、按探伤所采用磁粉的配制不同，可分为干粉法和湿粉法。 五、磁粉探伤的缺陷有哪些? 答：磁粉探伤设备简单、操作容易、检验迅速、具有较高的探伤灵敏度，无损检测资源网可用来发现铁磁材料镍、钴及其合金、碳素钢及某些合金钢的表面或近表面的缺陷;它适于薄壁件或焊缝表面裂纹的检验，也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷;但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。 六、缺陷磁痕可分为几类? 答：1、各种工艺性质缺陷的磁痕; 2、材料夹渣带来的发纹磁痕; 3、夹渣、气孔带来的点状磁痕。
七、试述产生漏磁的原因? 答：由于铁磁性材料的磁率远大于非铁磁材料的导磁率，根据工件被磁化后的磁通密度B=μH来分析，在工件的单位面积上穿过B根磁线，而在缺陷区域的单位面积上不能容许B根磁力线通过，就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里，其它磁力线不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁，磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引。 八、试述产生漏磁的影响因素? 答：1、缺陷的磁导率：缺陷的磁导率越小、则漏磁越强。 2、磁化磁场强度(磁化力)大小：磁化力越大、漏磁越强。 3、被检工件的形状和尺寸、缺陷的形状大小、埋藏深度等：当其他条件相同时，埋藏在表面下深度相同的气孔产生的漏磁要比横向裂纹所产生的漏磁要小。 九、某些零件在磁粉探伤后为什么要退磁? 答：某些转动部件的剩磁将会吸引铁屑而使部件在转动中产生摩擦损坏，如轴类轴承等。某些零件的剩磁将会使附近的仪表指示失常。因此某些零件在磁粉探伤后为什么要退磁处理。 十、超声波探伤的基本原理是什么? 答：超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。 十一、超声波探伤与X射线探伤相比较有何优的缺点? 答：超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点;缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性;超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。 十二、超声波探伤的主要特性有哪些? 答：1、超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如
各种常见无损探伤方法简介与比较 三种常规无损检测方法的比较 无损检测就是利用声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息，进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。 常用的无损检测方法：超声检测(UT)、磁粉检测(MT)和液体渗透检测(PT)。 超声波检测(UT) 1、超声波检测的定义： 通过超声波与试件相互作用，就反射、透射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。 2、超声波工作的原理： 主要是基于超声波在试件中的传播特性。声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。 3、超声波检测的优点： a.适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测； b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件； c.缺陷定位较准确； d.对面积型缺陷的检出率较高； e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷； f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，使用较方便。 4、超声波检测的局限性
a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究； b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难； c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响； d.材质、晶粒度等对检测有较大影响； e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。 5、超声检测的适用范围 a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料； b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等； c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等； d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米； e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。锻件是金属被施加压力，通过塑性变形塑造要求的形状或合适的压缩力的物件。这种力量典型的通过使用铁锤或压力来实现。铸件过程建造了精致的颗粒结构，并改进了金属的物理属性。在零部件的现实使用中，一个正确的设计能使颗粒流在主压力的方向。 磁粉检测(MT) 1. 磁粉检测的原理： 铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小 2. 磁粉检测的适用性和局限性： a.磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄(如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹)，目视难以看出的不连续性。 b.磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、型材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测。 c.可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。 d.磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠难以发现。 渗透检测(PT) 1.液体渗透检测的基本原理： 零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下(紫外线光或白光)，缺陷处的渗透液痕迹被现实，(黄绿色荧光或鲜艳红色)，从而探测出缺陷的形貌及分布状态。 2.渗透检测的优点： a.可检测各种材料；金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式； b.具有较高的灵敏度(可发现0.1μm宽缺陷) c.显示直观、操作方便、检测费用低。 3.渗透检测的缺点及局限性： a.它只能检出表面开口的缺陷； b.不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件； c.渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。 由于各种检测方法都具有一定的特点，为提高检测结果可靠性，应根据设备材质、制造方法、工作介质、使用条件和失效模式，预计可能产生的缺陷种类、形状、部位和取向，选择最适当无损检测方法。 任何一种无损检测方法都不是万能的，每种方法都有自己的优点和缺点。应尽可能多用几种检测方法，互相取长补短，以保障承压设备安全运行。
无损检测方法很多据美国国家宇航局调研分析，认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下几种： 常规无损检测方法有： ●超声检测 Ultrasonic Testing（缩写 UT）； ●射线检测 Radiographic Testing（缩写 RT）； ●磁粉检测 Magnetic particle Testing（缩写 MT）； ●渗透检验 Penetrant Testing （缩写 PT）； ●涡流检测Eddy current Testing（缩写 ET）； 非常规无损检测技术有： ●声发射Acoustic Emission（缩写 AE）； ●泄漏检测Leak Testing（缩写 UT）； ●光全息照相Optical Holography； ●红外热成象Infrared Thermography； ●微波检测 Microwave Testing X光射线探伤、超声波探伤对内部探伤适用,不适用表面探伤.磁粉探伤主要探表层深度3mm内缺陷.渗透探伤.着色探伤主要探工件表面缺陷(对不锈钢探伤比较适用). 常见的无损探伤方法 常见的无损探伤方法 VT－Visual Testing目测 RT－Radiographic Testing射线检测 UT－Ultrasonic Testing超声检测 PT－（Dye） Penetrant Testing渗透检测 MT－Magnetic particle Testing磁粉检测 ST－Spectrum Testing光谱测试 ET－Eddy Current Testing涡流检测 HT－Hardness Testing硬度检测 -Hydrostatic Testing 水压试验 MPT－Mechanical performance test机械性能 WT－Wall thickness Testing测厚 DT－Diameter Testing管径测试 MST－Metallographic inspection金相检验 ORT－Out of roundness testing不圆度检查 MMT－磁记忆
无损检测综合试题 选择题(选择一个正确答案) 1.超声波检测中,产生和接收超声波的方法,通常是利用某些晶体的(c ) a.电磁效应 b.磁致伸缩效应 c.压电效应 d.磁敏效应 2.目前工业超声波检测应用的波型是(f ) a.爬行纵波 b.瑞利波 c.压缩波 d.剪切波 e.兰姆波 f.以上都是 3.工件内部裂纹属于面积型缺陷,最适宜的检测方法应该是(a ) a.超声波检测 b.渗透检测 c.目视检测 d.磁粉检测 e.涡流检测 f.射线检测 4.被检件中缺陷的取向与超声波的入射方向(a )时,可获得最大超声波反射： a.垂直 b.平行 c.倾斜45° d.都可以 5.工业射线照相检测中常用的射线有(f )： a.X射线 b.α射线 c.中子射线 d.γ射线 e.β射线 f.a和d 6.射线检测法适用于检验的缺陷是(e ) a.锻钢件中的折叠 b.铸件金属中的气孔 c.金属板材中的分层 d.金属焊缝中的夹渣 e. b和d 7.10居里钴60γ射线源衰减到1.25居里,需要的时间约为(c )： a.5年 b.1年 c.16年 d.21年 8.X射线照相检测工艺参数主要是(e )： a.焦距 b.管电压 c.管电流 d.曝光时间 e.以上都是 9.X射线照相的主要目的是（c ）： a.检验晶粒度； b.检验表面质量； c.检验内部质量； d.以上全是 10.工件中缺陷的取向与X射线入射方向(b )时,在底片上能获得最清晰的缺陷影 像：a.垂直 b.平行 c.倾斜45°d.都可以 11.渗透检测法适用于检验的缺陷是(a )： a.表面开口缺陷 b.近表面缺陷 c.内部缺陷 d.以上都对 12.渗透检测法可以发现下述哪种缺陷?(c ) a.锻件中的残余缩孔 b.钢板中的分层 c.齿轮的磨削裂纹 d.锻钢件中的夹杂物 13.着色渗透探伤能发现的缺陷是(a )： a.表面开口缺陷 b.近表面缺陷 c.内部未焊透
精心整理 实验名称：电磁炮 【实验目的】 探究电磁炮的基本原理 【实验器材】 1.2.3. 根据通电线圈磁场的相互作用原理，加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生交变磁场就会在线圈中产生感应电流，感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场相互作用，使弹丸加速运动并发射出去。 发射时，电流由一条导轨流经电枢，再由另一条导轨流回，而构成闭合回路。
强大的电流流经两平行导轨时，在两导轨间产生强大的磁场，这个磁场与流经电枢的电流相互作用，产生强大的电磁力，该力推动电枢和置于电枢前面的弹丸沿导轨加速运动，从而获得高速度。根据毕奥--萨伐尔定律和安培定律可推得，电枢受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比，即F=KL2由此可见，要想获得弹丸的高速度，必须供给轨道强大的电流。通常该电流的数值在兆安级。而电流的脉冲宽 1. 2. 1. )在通电后能获得一个电场力F,再除去自身重量m,就能获得一个加速度a，炮弹在弹膛(准确来说是电磁系统)里会有一段加速距离，初速度v=at。而加速度a和电流I，场强B，还有导体长度(炮弹长度)L有关。 2.如何提高电磁炮的初速度？ 增大场强B，电流I，导体长度（炮弹长度）L。减小炮弹的质量。
3.在炮弹的初速度一定的条件下，如何改变炮弹的射程？ 可以通过改变电磁炮和水平方向的夹角大小来改变炮弹的射程，但夹角并不是越大越好。 【实验总结】 4千 总之，电磁炮已经100多岁了，但至今还未长成。就美国的研究成果而言,电磁轨道炮系统将以7马赫的速度发射电磁炮弹，射程达370千米.可以预见随技术的进步,射程还将延长.在弹药的选择上,电磁炮具有与普通舰炮相比更宽广的选择面,能利用电磁能或电热能发射各种弹丸.更能用来打击飞机、卫星和导弹等各种目标,完成更多的任务.具有初速高、加速快、飞行时间短、火力猛、抗电子干扰能力强和毁伤效果好等特点。
超声波探伤仪磁粉探伤仪等无损检测常用知识 无损探伤问题集 物理探伤就是不产生化学变化的情况下进行无损探伤。 一、什么是无损探伤？ 答：无损探伤是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。 二、常用的探伤方法有哪些？ 答：常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。 三、试述磁粉探伤的原理？ 答：它的基本原理是：当工件磁化时，若工件表面有缺陷存在，由于缺陷处的磁阻增大而产生漏磁，形成局部磁场，磁粉便在此处显示缺陷的形状和位置，从而判断缺陷的存在。 四、试述磁粉探伤的种类？ 1、按工件磁化方向的不同，可分为周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁化法。 2、按采用磁化电流的不同可分为：直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化法。 3、按探伤所采用磁粉的配制不同，可分为干粉法和湿粉法。 五、磁粉探伤的缺陷有哪些？ 答：磁粉探伤设备简单、操作容易、检验迅速、具有较高的探伤灵敏度，可用来发现铁磁材料镍、钴及其合金、碳素钢及某些合金钢的表面或近表面的缺陷；它适于薄壁件或焊缝表面裂纹的检验，也能显露出一定深度和大小的未焊透缺陷；但难于发现气孔、夹碴及隐藏在焊缝深处的缺陷。 六、缺陷磁痕可分为几类？ 答：1、各种工艺性质缺陷的磁痕； 2、材料夹渣带来的发纹磁痕；
3、夹渣、气孔带来的点状磁痕。 七、试述产生漏磁的原因？ 答：由于铁磁性材料的磁率远大于非铁磁材料的导磁率，根据工件被磁化后的磁通密度B＝μH来分析，在工件的单位面积上穿过B根磁线，而在缺陷区域的单位面积上不能容许B根磁力线通过，就迫使一部分磁力线挤到缺陷下面的材料里，其它磁力线不得不被迫逸出工件表面以外出形成漏磁，磁粉将被这样所引起的漏磁所吸引。 八、试述产生漏磁的影响因素？ 答：1、缺陷的磁导率：缺陷的磁导率越小、则漏磁越强。 2、磁化磁场强度（磁化力）大小：磁化力越大、漏磁越强。 3、被检工件的形状和尺寸、缺陷的形状大小、埋藏深度等：当其他条件相同时，埋藏在表面下深度相同的气孔产生的漏磁要比横向裂纹所产生的漏磁要小。 九、某些零件在磁粉探伤后为什么要退磁？ 答：某些转动部件的剩磁将会吸引铁屑而使部件在转动中产生摩擦损坏，如轴类轴承等。某些零件的剩磁将会使附近的仪表指示失常。因此某些零件在磁粉探伤后为什么要退磁处理。 十、超声波探伤的基本原理是什么？ 答：超声波探伤是利用超声能透入金属材料的深处，并由一截面进入另一截面时，在界面边缘发生反射的特点来检查零件缺陷的一种方法，当超声波束自零件表面由探头通至金属内部，遇到缺陷与零件底面时就分别发生反射波来，在萤光屏上形成脉冲波形，根据这些脉冲波形来判断缺陷位置和大小。 十一、超声波探伤与X射线探伤相比较有何优的缺点？ 答：超声波探伤比X射线探伤具有较高的探伤灵敏度、周期短、成本低、灵活方便、效率高，对人体无害等优点；缺点是对工作表面要求平滑、要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、对缺陷没有直观性；超声波探伤适合于厚度较大的零件检验。 十二、超声波探伤的主要特性有哪些？ 答：1、超声波在介质中传播时，在不同质界面上具有反射的特性，如遇到缺陷，缺陷的尺寸等于或大于超声波波长时，则超声波在缺陷上反射回来，探伤仪可将反射波显示出来；如缺陷的尺寸甚至小于波长时，声波将绕过射线而不能反射； 2、波声的方向性好，频率越高，方向性越好，以很窄的波束向介质中辐射，易于确定缺陷的位置。
承压类特种设备常用无损检测方法 发表时间：2019-07-02T15:56:47.013Z 来源：《基层建设》2019年第10期作者：王新磊许世强王尚峰 [导读] 摘要：现如今各类承压类特种设备被广泛应用到各大企业实际生产过程中，在给人们生活提供便捷的同时，其危险系数也不容小觑。 新疆心连心能源化工有限公司新疆昌吉 832200 摘要：现如今各类承压类特种设备被广泛应用到各大企业实际生产过程中，在给人们生活提供便捷的同时，其危险系数也不容小觑。无损检测就是不损害被检测对象的使用性能的高级测试方法，通过物理化学手段对被检测对象的结构、性质、状态进行充分检查，进而生成恰当的报告。 关键词：承压；特种设备；常用；无损检测 前言：进入21世纪后，我国特种设备数量也进入了一个快速增长的时期。特种设备数量的增长在一定程度上折射出我国工业化水平的提升，同时也在一定程度上给政府的监管带来了巨大的挑战。日常监督检查和专项监督检查都是特种设备监管必不可少的方式，但在特种设备数量激增的大背景下，显得效率低下、力不从心。尤其是在面对辖区内一些大型石油化工企业动辄数以千计的特种设备，传统的监管方式急需改进升级。 1 承压设备无损检测与评价的重要性 无损检测通常来说是在保障检测目标不受损害的情况下进行的综合评价，这种检测方法不影响检测对象的使用性能，对检测对象的构成材料、涉及结构同样不产生影响。其起到的主要作用是通过综合的技术手段评价设备表面及内部存在的问题，对设备的所有性能、状态进行科学评估，对于承压设备来说，进行无损检测可以使用的技术手段包括目测、渗透、泄漏、射线、超声波、涡流等。从目前的实际应用来看，比较成熟的技术包括辐射检测、声学检测以及电磁检测等。 承压设备的安全性依赖于生产的各个环节，设备生产环节，材料的选用、设计的合理性、制造安装的正确性都是保障承压设备最终能投入安全生产的因素。在上述各个环节进行无损检测，及时发现存在的问题，例如原材料的生产缺陷、焊接过程的疏漏等，都可以成功避免问题的产生。采用无损检测技术，可以在设备的使用过程中发现开裂、受腐蚀、机械疲劳、高温蠕变等。及时发现才能及时弥补，科学的无损检测可以对问题的严重程度进行分析，及时采取有效措施，不会造成资源的二次浪费。 2 承压类特种设备无损检测方法分析 2.1 射线检测技术（RT） 射线检测技术是通过射线与被检测对象发生的相互作用得到射线信号，形成检测对象的内部图像，从而显现出被检测对象的有效信息，反映出存在的问题。 CR技术：这项技术是通过光线激励荧光粉，在成像板上记录X射线穿透设备形成的影像，形成一个潜影，再利用激光扫描技术，激发与潜影能量一致的可见光，通过技术手段，将光信号转化为电信号，进而生成数字图像。与传统的无损检测方法相比，其成本更低、所需时间更短，同时，数字图像的传输更为便捷直观。一般来说，在承压设备的检测中，这项技术主要用于焊接接头及铸件的检测过程。 DR技术：其技术支撑基础依然是x射线检测法。检测设备的改进基础源于电荷耦合图像传感器。最新型的DR技术应用的是探测器与X 射线交互介质材料，将X射线闪络晶体安装在二极管阵列，同时连接图像采集系统，这种技术可以使计算机与检验设备同步，数据实时传输及存储，便于综合分析。这种设备的优点在于检测效率高、环境辐射小的特点，与此同时，可以高速处理图像和数据，存储和输出的效率极高。 CT技术：这项技术发展的根源在医学领域。其组成系统包括射线源、探测装置及精密器械。相关的配套软件可以帮助我们在检测的过程中获取有效的数据、进行图像的高清重建，同时对图像进行有效应用。这项技术的优点在于分辨率高、高精度定位，成像的过程中没有影像的重叠。同时需要的设备便捷，适于携带。在科技不断进步的前提下，CT检测技术也在飞速发展，根据不同的需求，更小更便捷及大型高能是两个发展方向。结合其他检测技术，必将有更好的发展。 2.2 超声检测技术（UT） 超声检测技术主要针对承压类设备的内部环境进行检测，面对设备焊缝内部所隐藏的缺陷，人类肉眼无法观测，也不容易拆解设备验伤。承压类设备外部覆盖保温层，利用超声检测技术可从设备裂缝处实施无损检测，检测的部位有设备的锻件、高压螺栓、焊缝表层等。超声检测技术相对与其他几种仪器体积小，便于携带，重量较轻在操作上十分方便。同时，超声检测技术对人体伤害最小，它在检测时所发出的声波对人体基本无害，这些年技术的更新演替给超声检测技术带来了发展新契机，TOFD等先进的超声检测技术层出不穷，给承压类特种设备的无损检测带来新光彩。 2.3 磁粉检测技术（MT） 磁粉检测技术是承压类设备常用的检测技术，属于无损检测常规检测方法，它通过表面检测法对设备的表层进行重点检测，像设备的角焊缝、对接焊缝、高强螺栓等都是磁粉检测技术的勘察对象，部分设备有焊疤情况，在表面检测中将作为核心检查。相对于其他几种检测方式，磁粉检测技术更为成熟，它作为传统的承压类特种设备检测方式有悠久的检测历史，也有相配套的全系列主机和附件，我国磁粉检测技术是最接近国际无损检测水平的一种，由磁粉技术开始，计算机的承压类特种设备中的无损检测才得到更广泛的使用。 2.4 渗透检测技术（PT） 渗透检测又称为渗透探伤检测，它是以毛细作用为原理对承压类特种设备的内里进行检测的方法，它的着色渗透在无损检测中发挥重要作用，在很多工业、机械业中，利用着色渗透检查设备表面的光照度和内里环境，以此确定特总设备的使用情况。渗透检测又分为荧光和非荧光两种，两者皆以物理化学与材料科学为基础，对设备的零件和产品进行有效检验，尤其对锅炉、压力容器的使用频繁，也是维护特种设备的必要手段。 2.5 涡流检测技术（ET） 涡流检测的原理在于把交流电的线圈放置于待测的金属板上，让线圈周边产生磁场，磁场恒定后设备能感应到磁场带来的电流，因此涡流检测技术就形成了。涡流检测技术与设备的大小、线圈的匝数、交流电流有直接关系，同时与设备的电导率与磁导率有间接关系。使用涡流检测技术对承压类特种设备进行无损检测，要按照设备的形状选择线圈，譬如穿过式、插入式，每一种线圈的管材、线材不同，像
随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。 电磁炮的基本原理 电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。 图1 导轨炮工作原理 导轨炮导轨炮的工作原理如图1 所示。主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。电枢弹丸所受的力可表示为 F = L′I2/ 2 , (1) 其中F 为洛伦兹力(N) 、L′为导轨电感梯度( H/m) 、I 为电流强度(A) 。弹丸的加速度则为
a = F/ m = L′I2/ 2 m , (2) 式中a 为加速度(m/ s2) 、m 为电枢与弹丸的质量之和(kg) 。由(2) 式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。 导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制。 线圈炮线圈炮的工作原理如图3 所示。主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
电磁加速器的原理及应用 摘要： 当代物理学发展极其迅速，各种新奇的机械装置都是层出不穷，极大地提高了我们的生活水平，并且节约了能源。这都要归功于人类的智慧以及对物理学的深入研究。电磁学作为物理学中的一大板块，对人类来说自然是很重要而且极具发展前途的，依据电磁学的原理,人们已经制出了包括电磁铁起重机、电视的显像管、回转加速器和电磁加速器等等的一系列应用到电磁感应的原理来工作的装置。其中的电磁加速器是现在各个大国都在研究的热门领域，利用电磁加速可以在更加环保的条件下获得更好的加速效果，在战略性武器和航空航天领域都有着十分广阔的前景。下面我们来探究一下电磁学原理在电磁加速器中的应用。 关键词： 物理学、电磁学、电磁加速器、原理及应用、前景； 正文： 要了解电磁加速器的原理，首先要了解电磁学的原理和什么是电磁加速器。 需要了解的电磁学知识： 1. 电流磁效应：通电导体周围会形成磁场，由丹麦物理学家奥斯特提出。 2. 安培力：通电导体在磁场中所受的磁场力，为纪念物理学家安培而得以命名。 3. 磁感应强度：描述磁场强弱的物理量，符号B 。磁感应强度的单位是特斯拉，简称特，符号T ，1 T =1 N/A ·m 。 4. 判断电流周围磁感应强度方向的右手定则和判断安培力方向的左手定则，由科学家们通过观察并总结而得，原理较简单，在此不做详细说明。 电磁加速器：利用电磁力提升和推动物体,或者把物体加速到超高速 ( > 3km/s )的装置。基本原理如图。 电源 物体 电流 电流 电流 开关 导轨 导轨 回 路 导轨 电枢 磁感线 电流 图１
如图，高压电源，开关，导轨和物体（若物体本身不导电，则在物体底面加上一个可以导电的电枢）组成回路（如图1），使两导轨有反向电流通过，根据安培右手定则可知导轨中间会产生很大的同向磁场（如图2，方向向下），再根据左手定则，可知电枢受一个如图2所示的，方向向前的力Ｆ。 根据安培力公式： Ｆ＝ＩＬＢ 又根据动量定理： ｖ＝Ｆｔ／ｍ 可知加速物体至一个很大的速度，需要有足够长的导轨（提供时间）和足够大的电流，并尽可能减少轨道与物体间的摩擦。 这便是简单的电磁加速器的原理。 接下来就来看看电磁加速器的应用吧，高端的技术只有用在合适的地方才能凸显其高端所在。 应用一：电磁轨道炮 电磁轨道炮（磁轨炮）我们经常在很多影视作品中看到，我们也为其绚丽的效果和巨大杀伤力所震骇。而在实际中，各国也将磁轨炮的发展作为重点研究对象。磁轨炮作为一种利用电磁发射技术制成的一种先进的高科技设备在许多发面都有着重要的应用，而与传统的大炮在原理上有着重要的区别。 美国于1982年研制成功实验级磁轨炮,弹丸质量317g 、初速4200m/ s 。 1992 年夏,美国研制成功世界上第一套完整的9MJ 靶场磁轨炮,并在陆军试验场进行了发射试验,迈出了电磁炮走出实验室的第一步。该炮是一个连续发射物体 图２
电磁炮的原理与技术发展 黄 强 郭东桥 卞光荣 随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装 甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。 一、电磁炮的基本原理 电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。 图1 导轨炮工作原理 导轨炮 导轨炮的工作原理如图1所示。主要 由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。电枢弹丸所受的力可表示为 F =L ′I 2/2, (1)其中F 为洛伦兹力(N )、L ′为导轨电感梯度(H/m )、I 为电流强度(A )。弹丸的加速度则为 a =F/m =L ′I 2 /2m , (2)式中a 为加速度(m/s 2)、m 为电枢与弹丸的质量之 图2 和(kg )。由(2)式可见,导轨中的电流强度越 大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。 导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制(见图2)。 图3 线圈炮工作原理 线圈炮 线圈炮的工作原理如图3所示。主要 由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。弹丸所受的力可表示为 F =I f ?I p ?d M /d x ,(3)其中F 为洛伦兹力(N )、I f 为固定线圈中的电流强 度(A )、I p 为弹丸线圈中的电流强度(A )、M 为固定与可动线圈的互感(H )、d M /d x 为互感梯度(H/m )。由(3)式可知,固定线圈中的电流强度越大,弹丸线圈中的感应电流强度就越大,弹丸所受的电磁力就越大。 线圈炮的结构有同轴式、扁平式、滑动接触式和磁性加速体式等。电磁炮从原理上讲主要有上述两种类型,但在结构上可以采用混合方式。 二、电磁炮的主要特点 超高速、大动能 采用物理学电磁推进原理的电磁炮,弹丸速度突破了普通火炮(弹丸速度在 ? 34?19卷1期(总109期)
混凝土结构常用无损检测方法 摘要:介绍了回弹法、超声波法、雷达法等各种混凝土无损检测方法的工作原理，分析了各自的特点及适用范围。在实际工程中，宜使用两种或两种以上方法进行检测，以互相验证，提高检测的效率及可靠性。? 无论是工业及民用建筑，还是公路、铁路、水利及水电工程等都广泛使用混凝土材料，混凝土的质量关系到整个工程的质量。传统的混凝土强度检验方法是在浇筑地点随机抽取试样，对试样进行抗压强度试验，由试验结果来评定混凝土的强度。由于试样的制作条件、养护环境及受力状态与原位混凝土均存在着明显的差异，试样的实验结果难以全面、准确地反映原位混凝土的质量状况，显然无损检测是获得原位混凝土真实质量的有效方法。早在20 世纪30 年代，人们就开始研究混凝土无损检测技术。1948 年，瑞士科学家施密特（ E. Schmidt ）研制成回弹仪；1949 年莱斯利（Leslie ）等人用超声脉冲成功检测混凝土；60年代费格瓦洛（I. Facaoaru）提岀用声速、回弹综合法估算混凝土强度；80年代中期，美国的Mary Sansalone 等用机械波反射法进行混凝土无损检测；90 年代以来，随着科学技术的快速发展，涌现岀一批新的测试方法，如微波吸收、雷达扫描、红外线谱、脉冲回波等方法。我国从50年代开始引进瑞士、英国、波兰等国的超声波仪器和回弹仪，并结合工程应用开展了一定的研究工作；60 年代初我国研制成功多种型号的超声波仪器，随后广泛进行了混凝土无损检测技术的研究和应用；80 年代混凝土无损检测技术在我国得到快速发展，并取得了一定的研究成果，除了超声、回弹等无损检测方法外，还进行了钻芯法、后装拔岀法的研究；90 年代以来，雷达技术、红外成像技术、冲击回 波技术等进入实用阶段，同时超声波检测仪器也由模拟式发展为数字式，可将测试数据传入计算机进行各种数据处理，以进一步提高检测的可靠性。 混凝土无损检测的方法主要有回弹法、超声法、超声回弹综合法、雷达法、冲击回波法、红外成像法、钻芯法、拔岀法及超声波CT 法等，其中钻芯法和拔岀法属局部破损或半破损检测方法。以下就各种方法的工作原理、特点及适用范围作以述评。 各种无损检测方法工作原理及其特点述评 1.1 回弹法 回弹法是以在混凝土结构或构件上测得的回弹值和碳化深度来评定混凝土结构或构件强度的一种方法，它不会对结构或构件的力学性质和承载能力产生不利影响，在工程上已得到广泛应用。 回弹法使用的仪器为回弹仪，它是一种直射锤击式仪器，是用一弹击锤来冲击与混凝土表面接触的弹击杆，然后弹击锤向后弹回，并在回弹仪的刻度标尺上指示岀回弹数值。回弹值的大小取决于与冲击能量有关的回弹能量，而回弹能量则反映了混凝土表层硬度与混凝土抗压强度之间的函数关系，即可以在混凝土的抗压强度与回弹值之间建立起一种函数关系，以回弹值来表示混凝土的抗压强度。回弹法只能测得混凝土表层的质量状况，内部情况却无法得知，这便限制了回弹法的应用范围，但由于回弹法操作简便，价格低廉，在工程上还是得到了广泛应用。 回弹法的基本原理是利用混凝土强度与表面硬度之间的关系，通过一定动能的钢杆件弹击混凝土表 面，并测得杆件回弹的距离（回弹值），利用回弹值与强度之间的相关关系来推定混凝土强度。 通常采用试验的方法得到回弹值与强度之间的相关关系，即建立混凝土强度f c cu与回弹值R之间 的一元回归公式，或混凝土强度与回弹值R及主要影响因素（如碳化深度）之间的二元回归公式。回归 的公式可采用各种不同的函数方程形式，根据大量试验数据进行回归拟合，择其相关系数较大者作为实用经验公式。目常常用的形式主要有以下几种： 直线方程 f c cu A BR 幂函数方程 f c cu AR B
焊管常用探伤方法及技术 曹雷 （阜新华通管道有限公司，辽宁阜新123000） 摘要：介绍了焊管常用的3种探伤方法（漏磁探伤、涡流探伤和超声波探伤）及技术。分析了3种探伤方法 的优缺点：漏磁探伤灵敏度高，能很好地分辨出焊管内外壁缺陷，但长管体、大壁厚管在漏磁探伤后需做消磁处理；涡流探伤检测速度快，但受趋肤效应的限制，很难发现工件深处的缺陷；超声波探伤穿透能力强、缺陷定位准确、成本低、速度快，但探伤操作需经耦合，在北方严冬环境下耦合时焊管易冻结，给探伤作业带来不便。 关键词：焊管检测；漏磁探伤；涡流探伤；超声波探伤中图分类号：TG115.28；TG441.7 %%文献标志码：B %文章编号：1001-2311（2012）04-0072-03 Commonly -used NDT Methods and Techniques for Weld Pipes Cao Lei （Fuxin Huatong Piping Co.，Ltd.，Fuxin 123000，China ） Abstract ：Described in the paper are the three commonly -used NDT methods and techniques for weld pipe flaw inspection ，i.e.，the MFL detection ，the eddy -current detection and the ultrasonic detection.Also analyzed are the advantages and disadvantages of these methods.The MFL method features high sensitivity which ensures satisfactory identification of both outer and inner flaws of the pipe ，but in case of long large -sized heavy -wall pipe ，demagnetization is necessary to be carried out upon ending of the detection.As for the eddy -current method ，although the detection speed is rather high ，it is so difficult to find out any flaw located deep in the workpiece due to the Kelvin skin effect.And speaking of the ultrasonic method ，the advantages are high penetrating force ，high flaw -positioning accuracy ，low operation cost ，and high detection velocity ，but medium coupling is needed for the detection ，which may cause ，in winter ，the trouble of freezing of the pipe ，particularly in hi -latitude areas ，thus make it rather difficult to keep the detection operation going smoothly. Key words ：Weld pipe detection ；Magnetic flux leakage （MFL ）detection ；Eddy -current detection ；Ul -trasonic detection 在焊管的制造和使用过程中，为保证焊缝质量而进行的无损检测是尤为重要的。焊管常用的无损检测方法有：适用于距焊管表面5mm 以上的离线全管体漏磁探伤、涡流探伤和超声波探伤；验证距焊管表面5mm 以上焊接质量的在线漏磁探伤和涡流探伤；适用于厚壁焊管的离线焊缝全管体超声波探伤；验证厚壁焊管焊接质量的超声波探伤。本文将结合生产经验，对焊管常用的探伤方法及技术作简要介绍，并对其优缺点进行分析比较。 1焊管全管体漏磁探伤 漏磁探伤是指铁磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场，通过检测漏磁场发现缺陷的无损检测技术。漏磁探伤对管材的表面状态要求不高，检出深度较大，在国外的焊管检测中被大量使用，国内特别是石油用焊管的检测也已普遍采用。 在生产检测中，曾出现过漏磁探伤检测不出焊管透壁大孔洞的现象，除了管理及人员因素外，这与仪器、探头性能及缺陷尺寸形状等都有关系。笔者根据实践经验，总结出影响焊管全管体漏磁探伤精度的主要因素有以下几点。 曹 雷（1983-），男，工程师，从事石油钢管生产工 艺和石油天然气管道管件的研究工作。 STEEL PIPE Aug ．2012，Vol．41，No．4 钢管2012年8月第41卷第4期 检测技术 72
电磁学在生活中的应用 材料与化学工程学院 高分子材料与工程 541004010122 李祥祥
电磁学在生活中的应用电磁学从原来互相独立的两门科学(电学、磁学)发展成为物理学中一个完整的分支学科，主要是基于两个重要的实验发现，即电流的磁效应和变化的磁场的电效应。这两个实验现象，加上麦克斯韦关于变化电场产生磁场的假设，奠定了电磁学的整个理论体系，发展了对现代文明起重大影响的电工和电子技术。 电磁学在生活中应用也比较广泛，下面举例说明电磁学在生活中应用。 指南针 指南针是用以判别方位的一种简单仪器。指南针的前身是中国古代四大发明之一的司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的北极，利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。地球是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。指南针在地球的磁场中受磁场力的作用，所以会一端指南一端指北。电磁炉 电磁炉作为厨具市场的一种新型灶具。它打破了传统的明火烹调方式采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部金属部分产生交变的电流（即涡流），涡流使锅具铁原子高速无规则运动，原
子互相碰撞、摩擦而产生热能（故：电磁炉煮食的热源来自于锅具底部而不是电磁炉本身发热传导给锅具，所以热效率要比所有炊具的效率均高出近1倍）使器具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、无有害气体、对周围环境不产生热辐射、体积小巧、安全性好和外观美观等优点，能完成家庭的绝大多数烹饪任务。因此，在电磁炉较普及的一些国家里，人们誉之为“烹饪之神”和“绿色炉具”。 电磁炉工作过程中热量由锅底直接感应磁场产生涡流来产生的，因此应该选择对磁敏感的铁来作为炊具，由于铁对磁场的吸收充分、屏蔽效果也非常好，这样减少了很多的磁辐射，所以铁锅比其他任何材质的炊具也都更加安全。此外，铁是对人体健康有益的物质，也是人体长期需要摄取的必要元素。 电磁起重机 电磁起重机是利用电磁原理搬运钢铁物品的机器。电磁起重机的主要部分是磁铁。接通电流，电磁铁便把钢铁物品牢牢吸住，吊运到指定的地方。切断电流，磁性消失，钢铁物品就放下来了。电磁起重机使用十分方便，但必须有电流才可以使用，可以应用在废钢铁回收部门和炼钢车间等。 利用电磁铁来搬运钢铁材料的装置叫做电磁起重机。电磁起重机能产生强大的磁场力，几十吨重的铁片、铁丝、铁钉、废铁和其他各种铁料，不装箱不打包也不用捆扎，就能很方便地收集和搬运，不但