热处理中的涡流及预多频检测技术

12×2—103—4—5—6—2×图1 涡流渗透深度与激励频率的关系图2 藕合线圈的互感电路a) 藕合线圈电路b)互感作用电路c) 藕合线圈等效感电路折合阻抗与一次线圈本身的阻抗之和称为图3 交流电路中电压和阻抗平面图线圈等效电路b)电压向量图c)阻抗向量图图4图5 阻抗平面图a)线圈阻抗平面b)归一化阻抗曲线图5 福斯特的假想物理模型表2 不同频率f/fg 的有效磁导率μeff的值表中：f为涡流检测的激励频率，也称之为工作频率，fg 为特征频率。

f/fg为频率比，它是涡流检测中的一个重要参数。

因此归一化电压为：数所决定，即：a)绝对式2－检测线圈3－管材在裂纹)时。

检测线圈就有信号输出，来实现检测目的。

标准的比较式1－参考线圈2－检测线圈4－棒材线圈感应输出急剧变化的信号。

c)自比较式1－参考线圈2－检测线圈3邻桥臂上。

用于管子检测的探头线圈在交流桥路中的位置电桥个参考线圈。

绝对式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5探伤的材料进行检测。

差动式探头1 2线圈2 3－软定心导板4－接插件5－外壳二. 涡流检测的频率选择用于非铁磁性圆柱形棒料的检测频率选择图图中：IACS 为国际退火铜标准图的使用方法如下：1) 在A 线上取棒料电导率σ；2) 在B 线上取棒料直径d ；3) 将这两点间的连线延长使之与C 线相交；4) C 线上的交点垂直向上画直线，与所需的kr 值所对应的水平线相交得到一点；5) 根据交点在频率图(斜线)中的位置，即可读出所需的工作频率。

只要适当调节控制信号OT的相位，使θ2＝90º，那么，干扰信号的输出为零，而总的信号输出(OC＝OAcosθ1仅与缺陷信号有关，消除了不平衡电桥法工作原理在涡流检测中用作参考标准的人工缺陷的种类和形状检测线圈的阻抗特性表面探头以50Hz的频率检测厚铝板缺陷绝对式探头检测阻抗图b)差动式探头检测阻抗图1、2－裂纹3－表层下洞穴时处理，并将结果在CRT上进行实时显示。

第五章涡流检测涡流是当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应作用而在金属导体内产生的旋涡状流动电流。

(我们在实践中会遇到一些涡流现象，如金属存在电阻，当电流流过金属导体内时会产生焦耳热。

工业上利用这种热效应制动了高频感应电炉来冶炼金属。

这种电炉的炉壁上绕有线圈，当线圈接通高频大功率电源时，炉体内随之产生很强的高频交变磁场。

在炉体放置一定数量的金属，金属中便产生强大的涡流致使金属被加热至熔化。

) 涡流检测具有以下特点：①由于检测是以电磁感应为基础的，探头线圈不需接触工件，因此检测速度快。

（对管、棒材。

每分钟可检测几十米，线材可检测几百米实）易于实现自动化检测。

②对工件表面和近表面的缺陷，有较高的检测灵敏度。

③能在高温状态下，对管、棒、线材和坏料等进行检测。

④涡流检测技术是一种多用途的检测技术，除探伤外，还能测量工件、涂层的厚度、间隙以及工件的机械和冶金性能等。

⑤能提供缺陷的信息。

⑥实验结果可与检测过程同时得到，记录可长时期保存。

由于感生涡流渗入工件的深度与频率的平方根成反比（感生涡流具有趋肤效应）。

这个深度不大，因此，涡流检测目前只能检测表面及近表面的缺陷。

另外，因为影响涡流检测的因素如导电率、磁导率、缺陷、工件形状和尺寸以及探头线圈与工件之间的距离等，要取得所希望得到的检测参数，需要较复杂的信息处理技术。

还有涡流检测对复杂表面的检测效率低。

第一节 涡流检测的物理基础一、材料的导电性(一)材料的导电率根据欧姆定律，沿一段导体流动的电流强度与其两端的电位差成正比。

即：RU I = 根据一定材料的导体，它的电阻与导体长度(L)成正比，与导体的截面积(S)成反比。

即：SL R ρ= 我们称ρ为导体的电导率单位为：(Ω·mm 2/m)或(μ·Ω·cm)(二)影响电导率的因素1．杂质含量如果在导体中掺入杂质，杂质会影响原子的排列，引起电阻率的增加。

2．温度随着导体的温度升高，导体内的原子热振动加剧，自由电子的碰撞机会增加，电阻率随之增加。

热处理过程中的无损检测技术探
索
热处理过程中的无损检测技术探索
热处理是一种常用的工艺，用于改变材料的性质和结构。

在热处理过程中，无损检测技术是一种重要的工具，用于检测材料是否存在缺陷或异常。

首先，热处理过程中最常用的无损检测技术之一是超声波检测。

超声波检测利用声波在材料中传播的原理，通过检测声波的传播速度和衰减情况来判断材料中是否存在缺陷。

在热处理过程中，超声波检测可以用于检测材料的内部结构是否发生变化，例如晶粒尺寸的改变、相变的发生等。

其次，磁粉检测也是热处理过程中常用的无损检测技术之一。

磁粉检测利用磁场的作用，通过在材料表面涂覆磁粉，并施加磁场，以检测材料表面或近表面的缺陷。

在热处理过程中，磁粉检测可以用于检测材料的表面是否存在裂纹、裂纹的深度和长度等。

另外，涡流检测也是一种常用的无损检测技术。

涡流检测利用导体中的涡流效应，通过在材料表面施加交变磁场，检测材料中的缺陷。

在热处理过程中，涡流检测可以用于检测材料中的细小裂纹、气孔等缺陷。

最后，X射线检测也是常用的无损检测技术之一。

X射线检测利用X射线的穿透能力，通过照射材料并
检测透射或散射的X射线来判断材料中的缺陷。

在热处理过程中，X射线检测可以用于检测材料的密度变化、晶体结构的改变等。

综上所述，热处理过程中的无损检测技术是一种非常重要的工具，可以用于检测材料中的缺陷和异常。

超声波检测、磁粉检测、涡流检测和X射线检测是常用的无损检测技术，它们各有优势和适用范围。

在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的无损检测技术，以确保热处理过程的质量和安全。

涡流检测技术概述涡流技术由于具有的很多优点而被广泛应用。

首先，它是非接触检测，而且能穿透非导体的覆盖层，这就使得在检测时不需要做特殊的表面处理，因此缩短了检测周期，降低了成本。

同时，涡流检测的灵敏度非常高。

涡流检测按激励方式和检测原理的不同可以分为单频涡流、多频涡流、脉冲涡流、远场涡流等，下面对这些技术的发展简要的加以介绍。

传统的涡流采用单频激励的方式，主要来对表面及近表面的缺陷进行检测，根据被测材料及缺陷深度的不同，激励频率的范围从几赫兹到几兆赫兹不等，为 了得到良好的检测信号，激励线圈必须在缺陷的附近感应出最大的涡流，感应电 流的大小和激励频率、电导率、磁导率、激励线圈的尺寸和形状以及激励电流的 大小有关,通过测量阻抗或电压的变化来实现对缺陷的检测。

然而，由于其它参数也很敏感，这就影响了对缺陷的检测。

为了克服单频涡流的缺点，1970 年美国人 Libby 提出了多频涡流的技术（Multi-frequency Eddy Current, MFEC），多频涡流是同时用几个频率信号激励探头，较单频激励法可获取更多的信号，这样就可以抑制实际检测中的许多干扰因素，如热交换管管道中的支撑板、管板、凹痕、沉积物、表面锈斑和管子冷加工产生的干扰噪声，汽轮机大轴中心孔、叶片表面腐蚀坑、氧化层等引起的电磁噪声，以及探头晃动提离噪声等。

理论与实践表明，被测工件的缺陷和上述干扰因素对不同频率的激励信号各有不同的反应，可反应出不同的涡流阻抗平面。

利用这一原理，用两个（或多个）不同频率的正弦波同时激励探头，然后由两个（或多个）通道分别进行检波、放大和旋转等处理，此后，通过多个混合单元的综合运算，就可以有效的去除信号干扰，准确的获取缺陷信号。

但是，多频涡流只能提供有限的检测数据，很难以可视化的方式实现对缺陷的成像检测。

70 年代中后期，脉冲涡流技术（Pulsed Eddy Current, PEC）在世界范围内得到广泛的研究，PEC最早由密苏里大学的Waidelich在20世纪50年代初进行研究，脉冲涡流的激励电流为一个脉冲，通常为具有一定占空比的方波，施加在探头上的激励方波会感应出脉冲涡流在被测试件中传播，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，由于脉冲包含很宽的频谱，感应的电压信号中就包含重要的深度信息。

涡流检测技术什么是无损检测？nondestructive testing，NDT，在不损伤构件性能和完整性的前提下，检测构件金属的某些物理性能和组织状态，以及查明构件金属表面和内部各种缺陷的技术。

名词解释：端部效应：在涡流检测中，由于工件的几何形状（边缘）急剧改变而引起邻边磁场和涡流干扰，将掩盖着一定范围的缺陷的检出。

这种现象称之为端部效应。

由于端部效应的存在，在钢管探伤时，当管子的端部（头和尾）进入或离开检测线圈时，对于位于靠近管子端部的缺陷，将失去灵敏度，管子端部通常存在着一段肓区。

阻抗：阻抗是用来评估电子元件特性的一个参数。

阻抗的定义是元件在既定频率下对交流电的总对抗作用。

电磁感应：当穿过闭合导电回路所包围面积的磁通量发生变化时，回路中就会产生感应电流，这种现象叫/Dt此做电磁感应现象。

回路中产生的感应电动势Ei等于所包围面积中磁通量Φ随时间变化的负值，Ei=Dr负值表明闭合回路中感应电流所产生的磁场总是阻碍产生感应电流的磁通的变化，这个方程称为法拉第电磁感应定律。

自感应：当线圈中通以交变电流I时，其所产生的交变磁通量也将在本线圈中产生感应电动势，此现象称=L*Di/Dt(L为自感电动势。

为自感现象，产生的感应电动势称为自感电动势EL互感应：当两个线圈相互靠近，线圈中分别流过交变电流I1和I2的情况下，由线圈1中电流I1所引起的变化的磁场通过线圈2时会在线圈2中产生感应电动势；同样，线圈2中电流I2所引起的变化的磁场通过线圈1时会在线圈1中产生感应电动势，这种两载流线圈相互激起感应电动势的现象称为互感现象.增益：是无线组成部件中电压或功率的增加。

是表征涡流探伤灵敏度的参数之一。

耦合：耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。

磁力线：在磁场中画一些曲线，用（虚线或实线表示）使曲线上任何一点的切线方向都跟这一点的磁场方向相同（且磁感线互不交叉），这些曲线叫磁感线。

磁感线是闭合曲线。

无损检测(NDT)——涡流检测(ET)技术郭健【摘要】从涡流检测装置、参考试块和检测方法等方面系统地介绍了涡流检测技术.【期刊名称】《工程与试验》【年(卷),期】2012(052)001【总页数】4页(P36-39)【关键词】涡流;参考试块;人工缺陷;检测线圈【作者】郭健【作者单位】国家试验机质量监督检验中心,吉林长春130062【正文语种】中文【中图分类】TM1541 前言涡流是交变磁场在导电材料中感生的电流，涡流检测是根据导电材料中感应电流原理实现的。

涡流检测主要用于线、棒和管形钢材的无损检测。

涡流检测的目的是检测材料内表面存在的缺欠或评价材料厚度变化的情况。

涡流检测的优点是与被检测工件没有任何物理性质的接触、不需要耦合介质，易于在高速生产线上使用。

本文从检测装置和检测方法等方面系统地介绍涡流检测技术。

2 涡流检测涡流检测分为静态和动态两类，现阶段主要使用的是动态检测技术。

动态检测要求传感器与被检测工件之间能够相对位移，可以用手动或精密机械控制扫查路径的方式实现产品检测。

涡流检测系统主要由涡流检测仪、传感器或探头（检测线圈）、参考试块、连接电缆线、进给装置（包括检测线圈支承台架）、记录单元和磁饱和装置构成。

有时也可以省略磁饱和装置。

涡流检测仪、检测线圈和参考试块是构成涡流检测系统的三要素。

通用涡流检测技术包括：（1）对固定基准点产生的偏差进行测量的绝对测量技术。

基准点由标定程序加以确定，利用基准电压或参考线圈可以提供基准点。

绝对测量法可以依据材料的硬度、尺寸和化学成分等物理特性对被检产品进行等级分选，也可以对连续或逐渐变为非连续的信号加以识别。

（2）比较测量技术，利用两个测量信号的差值（其中一个作为参考信号）对被检产品进行等级分选。

（3）差动测量技术，是由测量位置或相同扫查路径间的差值产生的恒定间隔实现的。

差动测量时，由于被检产品内部信号变化缓慢而使背景噪音信号减少。

（4）双差动测量技术，是使两个差动测量信号相减。