电磁超声无损检测技术原理综述

电磁检测新技术简介中国特种设备检测研究院主要内容● 1 磁致伸缩导波检测技术2● 2 电磁超声检测新技术● 3 远场涡流检测新技术4● 4 涡流阵列检测技术● 5 脉冲涡流检测技术6● 6 漏磁检测新技术●7 金属磁记忆检测技术1 磁致伸缩导波检测技术11●1.1 概述●1.2 原理●1.3 优缺点1.4 典型案例●1.4磁致伸缩导波检测技术概述1.1 -定义导波一种机械弹性波，能沿着结构件有限的边界形状传播并被构件边界形状所约束、所导向，因而称为导波。

导波在管道中有纵波、扭力波、弯曲波等多种模态形式存在，由于在管道的散射曲线中只有扭力波的声速是唯一恒定不变的，不随导波的频率改变而变化，而且扭力波只在固体中传播，管道内传输的液体对其传播特性没有任何影响，故导波技术在管道检测中一般都采用扭力波模式。

1 -磁致伸缩超声导波检测技术概述 应用范围◆石油石化设备输油输气管道网络◆原油传输管道◆海上采油平台立管网络◆炼化厂内的工艺管线◆电力能源工业管道网络◆横穿高速公路套管网络◆横穿河流的管线磁致伸缩导波检测技术概述1.1 -19世纪早期英美加日德等国的研究者们●世纪后期20世纪早期，英、美、加、日、德等国的研究者们对在不同波导中弹性波的传播进行了研究：从简单的板中的导波理论研究到较复杂的管中导波在管道缺陷检测的实际运用。

论研究到较复杂的管中导波在管道缺陷检测的实际用●通过波在地球的多层地壳中的传播来分析地震和核爆炸的影响。

利用超声导波对不同材料和几何形状的物体行缺陷检测导波●利用超声导波对不同材料和几何形状的物体进行缺陷检测，导波被应用到无损检测领域中。

磁致伸缩导波检测技术概述1.1 -1.2 -原理磁致伸缩超声导波检测技术原激发原理目前，世界上用于长距离管线腐蚀检测的超声导波检测技术主要有两种：（1）是以传统压电晶片的压电效应为基础的多晶片探头卡环式超声导波检测系统；（2）是以铁磁性材料的磁致伸缩效应及其逆效应为基础的条带式MsS超声导波检测系统。

超声波无损检测技术的发展与应用目录一、内容概览 (1)1. 无损检测的重要性 (1)2. 超声波无损检测技术的定义及作用 (2)3. 本文目的与结构 (3)二、超声波无损检测技术概述 (4)1. 超声波无损检测技术的原理与特点 (5)2. 超声波无损检测技术的发展历程及现状 (6)3. 超声波无损检测技术的应用范围 (7)三、超声波无损检测技术的发展历程 (8)1. 初始阶段 (9)2. 发展阶段 (10)3. 现阶段 (11)四、超声波无损检测技术的分类与特点 (12)1. 脉冲反射法超声波检测技术及其特点 (13)2. 穿透法超声波检测技术及其特点等 (15)3. 各种技术的比较与分析等 (16)一、内容概览超声波无损检测技术概述：简要介绍超声波无损检测技术的定义、原理及特点，为后文的内容做铺垫。

技术发展历程：回顾超声波无损检测技术的发展过程，包括早期探索、技术成熟及广泛应用等阶段。

应用领域：详细介绍超声波无损检测技术在各个领域的具体应用案例，如石油化工、航空航天、建筑结构等。

技术优势与局限性：分析超声波无损检测技术的优势，如非破坏性检测、高灵敏度、实时监测等；同时探讨其局限性，如对某些材料或结构的检测能力有限等。

未来发展趋势：展望超声波无损检测技术在未来可能的发展方向，如智能化、集成化、环保型等。

1. 无损检测的重要性随着科学技术的不断发展，无损检测技术在各个领域的应用越来越广泛。

在众多无损检测技术中，超声波无损检测技术因其具有较高的灵敏度、穿透力和效率等优点而备受关注。

本文将重点介绍超声波无损检测技术的发展与应用，首先我们来探讨无损检测的重要性。

提高产品质量：通过无损检测技术，可以在不破坏产品的情况下，对其内部结构、性能和材质进行检测，从而确保产品质量符合要求。

这不仅提高了产品的可信度，还降低了因质量问题造成的经济损失。

保障安全生产：无损检测技术可以发现潜在的安全隐患，避免生产过程中发生事故。

电磁超声高温测厚原理及应用案例齐水宝;高会栋;徐延稳;郑凯【摘要】电磁超声是超声波无损检测的一个分支.该技术利用电磁场的相互作用,在被测材料表面产生超声波.因此,电磁超声无损检测过程无需使用耦合剂,并且支持非接触检测.不停工情况下的在役管道以及其他压力容器的剩余壁厚测量是当今无损检测领域的一个研究热点.在常温管道测量方面,使用传统的压电超声可以比较精确地测量管道的剩余壁厚.但是,在高温管道测量方面,目前高温耦合剂还是存在易于挥发、效果不稳定的缺点,而且价格昂贵,不利于实际应用.文章介绍了电磁超声测厚的基本原理、电磁超声厚度测量的仪器设备、探头及其使用范围.结合高温管道测厚的实际应用案例,对电磁超声测厚应用进行了阐述、分析和总结.最后得出,电磁超声由于无需接触、不需要耦合剂等特点,对材料的高温测厚具有独特的优势.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2013(035)012【总页数】5页(P53-57)【关键词】电磁超声;高温测厚;石油石化管道;球墨铸铁【作者】齐水宝;高会栋;徐延稳;郑凯【作者单位】上海优博检测科技有限公司,上海201203;上海优博检测科技有限公司,上海201203;上海优博检测科技有限公司,上海201203;江苏省特种设备安全监督检验研究院,南京210003【正文语种】中文【中图分类】TG115.28近年来，无损检测行业新技术发展迅猛，各类检测技术各具优劣。

然而针对高温材料检测方面的技术相对较少，目前较为常规的高温材料的检测方法有超声（UT）、射线（RT）等。

射线由于受到安全性和穿透能力等方面的制约，其现场的实际应用受到了较大的限制。

在超声检测方面的通常做法是将传统的压电超声探头配合高温耦合剂来实现检测。

由于耦合剂在高温条件下不稳定，容易导致压电超声仪器读数不稳定甚至错误；另外，对于温度在300℃以上的在役管道检测，传统的压电探头几乎无法获取准确读数，迫切需要一种先进、可靠的技术来解决高温管道不停车现场检测中的问题。

⽆损检测技术综述⽆损检测技术原理与应⽤安全⼯程1401班 20140742011⽆损检测技术的定义及发展概况随着中国科学和⼯业技术的发展，⾼温、⾼压、⾼速度和⾼负荷已成为现代化⼯业的重要标志。

但它的实现是建⽴在材料⾼质量的基础之上的。

必须采⽤不破坏产品原来的形状，不改变使⽤性能的检测⽅法，以确保产品的安全可靠性，这种技术就是⽆损检测技术。

⽆损检测技术不损害被检测对象的使⽤性能，应⽤多种物理原理和化学现象，对各种⼯程材料，零部件，结构进⾏有效地检验和测试，借以评价它们的连续性、完整性、安全可靠性及某些物理信息。

⽬的是为了评价构件的允许负荷、寿命或剩余寿命，检测设备在制造和使⽤过程中产⽣的结构不完整性及缺陷情况，以便及时发现问题，保障设备安全[1]。

⽆损检测技术是机械⼯业的重要⽀柱，也是⼀项典型的具有低投⼊、⾼产出的⼯程应⽤技术。

可能很难找到其他任何⼀个应⽤学科分⽀，其涵盖的技术知识之渊博、覆盖的基本研究领域之众多、所涉及的应⽤领域之⼴泛能与⽆损检测相⽐。

美国前总统⾥根在发给美国⽆损检测学会成⽴20周年的贺电中曾说过，(⽆损检测)能给飞机和空间飞⾏器、发电⼚、船舶、汽车和建筑物等带来更⾼的可靠性，没有⽆损检测(美国)就不可能享有⽬前在飞机、船舶和汽车等众多领域和其他领域的领先地位。

作为⼀门应⽤性极强的技术，只有与国家⼤型⼯程项⽬结合，解决国家⼤型和重点⼯程项⽬中急需解决的安全保障问题，⽆损检测技术才能有⽤武之地和⼴阔的发展空间[2]。

我国⽆损检测技术的快速发展得益于经济的快速发展和国家综合实⼒的快速增强。

近⼗年来，我国经济⼀直处于快速发展期，⽆损检测事业也处于蒸蒸⽇上的局⾯，其总体形势和⽔平已是⼗年前⽆法⽐拟。

在我国各⼯业部门和国防单位，我国⽆损检测⼯作者取得了令世⼈瞩⽬的成绩[2]。

2⽆损检测技术的基本类型及其原理⽬前常⽤的⽆损检测类型主要有超声检测技术、射线检测技术、磁粉检测技术、渗透检测和红外检测技术五种，本⽂选取其中3种检测技术对其基本原理和应⽤进⾏简单的讲述，选取超声波检测技术和红外检测技术这两种检测技术进⾏较为详细的论述。

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”。

第1章绪论1.1超声检测的定义和作用指使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。

作用：质量控制、节约原材料、改进工艺、提高劳动生产率1.2超声检测的发展简史和现状利用声响来检测物体的好坏利用超声波来探查水中物体1910‘利用超声波来对固体内部进行无损检测1929年，前苏联Sokolov 穿透法1940年，美国的Firestone 脉冲反射法20世纪60年代电子技术大发展20世纪70年代，TOFD20世纪80年代以来，数字、自动超声、超声成像我国始于20世纪50年代初范围专业队伍理论及基础研究标准超声仪器差距1.3超声检测的基础知识次声波、声波和超声波声波：频率在20～20000Hz之间次声波、超声波对钢等金属材料的检测，常用的频率为0.5～10MHz超声波特点：方向性好能量高能在界面上产生反射、折射、衍射和波型转换穿透能力强超声检测工作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。

超声检测工作原理脉冲反射法：声源产生的脉冲波进入到试件中——超声波在试件中以一定方向和速度向前传播——遇到两侧声阻抗有差异的界面时部分声波被反射——检测设备接收和显示——分析声波幅度和位置等信息，评估缺陷是否存在或存在缺陷的大小、位置等。

通常用来发现和对缺陷进行评估的基本信息为：1、是否存在来自缺陷的超声波信号及其幅度；2、入射声波与接收声波之间的传播时间；3、超声波通过材料以后能量的衰减。

超声检测的分类原理：脉冲反射、衍射时差法、穿透、共振法显示方式：A 、超声成像（B C D P）波型：纵波、横波、表面波、板波耦合方式：直接接触法、液浸法、EMA按探头个数：单、双、多按人工干预的程度分类：手工检测、自动检测超声检测的优点适用于金属、非金属和复合材料等多种制件的无损检测；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。

简述超声检测的基本原理
超声检测是利用超声波在材料中传播和反射的特性来对材料进行检测和评估的一种方法。

其基本原理可以简述如下：
1. 超声波发射：超声检测一般使用压电晶体作为超声波的发射源。

当施加电场时，晶体会发生压电效应，使晶体振动并产生超声波；或者使用超声发射器通过电磁感应原理产生超声波。

2. 超声波传播：超声波在检测对象中传播时，会遇到材料的界面、缺陷或其他不均匀性引起的反射、折射和散射。

超声波的传播速度取决于材料的密度和弹性模量，不同材料会有不同的超声波传播速度。

3. 超声波接收：超声波在传播过程中，通过接收器接收到材料内部的信号。

接收器一般也采用压电晶体，当超声波作用到晶体上时，晶体会产生电场变化，将其转换为电信号。

4. 数据处理与显示：通过对接收到的超声信号进行放大、滤波和数字化处理，可以得到材料内部的声速、声阻抗等信息，并将其以图像或图形的形式显示出来。

根据这些数据和图像，可以判断材料的缺陷、结构特征和性能。

总的来说，超声检测利用超声波在材料中传播和反射的特性，通过发射、传播、接收和数据处理等步骤，实现对材料内部缺陷和结构的检测和评估。

管道缺陷电磁超声螺旋导波层析成像方法导言本文旨在介绍管道缺陷电磁超声螺旋导波层析成像方法。

管道是工业生产中常见的输送设备，而管道缺陷可能会导致泄漏、断裂等严重后果。

对管道进行及时有效的检测至关重要。

而传统的探伤方法往往存在着限制和不足之处，因此需要不断创新和拓展新的检测方法。

电磁超声螺旋导波层析成像方法作为一种新型的管道缺陷检测技术，具有独特的优势和应用前景。

一、电磁超声螺旋导波层析成像方法概述1.1 电磁超声螺旋导波层析成像方法的原理电磁超声螺旋导波层析成像方法是一种利用电磁超声螺旋导波技术的管道缺陷检测方法。

该方法利用电磁超声螺旋导波技术，通过对管道内壁的超声信号进行螺旋成像，实现对管道内部缺陷的高分辨率成像和定量检测。

1.2 电磁超声螺旋导波层析成像方法的优势相比传统的探伤方法，电磁超声螺旋导波层析成像方法具有以下优势：a) 非接触式检测：无需直接接触被检测对象，减少了对管道的干扰和损伤；b) 高分辨率成像：通过螺旋导波技术，能够实现对管道内部缺陷的高分辨率成像，发现微小缺陷；c) 快速成像：成像速度快，能够快速对管道进行检测和评估。

1.3 电磁超声螺旋导波层析成像方法的应用前景电磁超声螺旋导波层析成像方法在石油、化工、航空航天等领域具有广阔的应用前景。

随着工业技术的不断发展和进步，对于管道缺陷检测的需求也日益增加，因此电磁超声螺旋导波层析成像方法的应用前景十分广阔。

二、电磁超声螺旋导波层析成像方法的关键技术2.1 电磁超声螺旋导波传感器电磁超声螺旋导波传感器是实现电磁超声螺旋导波层析成像的关键设备。

该传感器具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性，能够有效地接收并记录管道内壁的超声信号。

2.2 数据采集和处理系统数据采集和处理系统是电磁超声螺旋导波层析成像方法的核心部分。

该系统能够快速、准确地采集管道内壁的超声信号，并进行数据处理和成像重建，最终形成管道内部的缺陷成像。

2.3 成像算法成像算法是电磁超声螺旋导波层析成像方法的重要技术支撑。

2010年远东无损检测论坛论文精选 2010年第32卷第11期电磁超声技术在焊缝检测中的应用高会栋(Borja Lopez Innerspec Technologies Inc ,USA )摘　要:电磁超声技术利用洛伦兹力或磁致伸缩原理在金属或磁性材料中激发出超声波,它是一种超声无损检测新技术。

相对于其他无损检测技术而言,电磁超声具有所有的超声检测的优势。

声波的激发发生在材料的表面而不是在传感器内部。

所以它与传统的基于压电换能器的超声检测相比,具有无需耦合剂、可非接触、可适用于超低温或超高温环境、有利于工业自动化以及可方便有效地实现横波检测及导波检测等优势。

Innerspec Technolog ies 公司致力于电磁超声技术的研发和应用,在近十几年中开发了150多台工业在线电磁超声检测系统,广泛应用于钢铁、汽车制造、石油天然气管道和压力容器等领域。

作为一种超声波技术,电磁超声可以应用于各种厚度测量、缺陷检测以及材料表征。

举例讨论了电磁超声在焊缝检测中的应用。

第一个应用是利用导波对激光拼焊板的检测。

第二个应用是电阻焊钢管的在线检测。

利用沿着周向传播的超声导波对焊缝进行检测,克服了由于焊缝位置偏转对传统超声焊缝检测设备带来的困难。

第三个应用是水平横波以及多通道电磁超声相控阵技术实现奥氏体不锈钢焊缝的检测。

关键词:电磁超声检测;薄板;钢管;奥氏体不锈钢;焊缝 中图分类号:T G 115.28 文献标志码:A 文章编号:1000-6656(2010)11-0850-04EMAT and its Application in Weld InspectionGA O Hui -Dong(Bo rja Lopez Inner spect T echnolog ies Inc ,U SA )A bstract :Electro mag netic acoustic transducer (EM A T )is a new technolo gy fo r ultr aso nic nondestructiv e testing based on the phy sical principles of L or entz force and mag netostriction .A s an ultraso nic testing (U T )method ,it has all the benefits o f U T compared w ith o ther me tho ds .I nstead o f g ene rating so und in the transducer ,EM A T generates ultrasonic wav es o n the sur face o f a test part .T he refor e ,compared with co nventio na l piezo electric transduce rs ,EM A T testing has the benefit of no couplant ,no n co ntac t ,feasible fo r ex treme lo w or hig h temper ature ,a nd co nvenient for industrial automation .In addition ,EM A T is v ery co nvenient to generate SH wav es and all types of guided w aves .Dedicated to the development and commercializatio n of EM A T techno log y ,Inner spec technologies has develo ped mo re than 150industrial EM A T inspectio n systems for steel ,auto mo bile ,o il and g as transpo rtation ,pressur e vessel ,a nd po we r g ener ation indust ries .As a U T technique EM A T is suitable for thickness measurement ,flaw de tection ,and ma te rial characterization .In this paper ,we will fo cus our discussion o n a few applicatio ns of w eld inspectio n .T he fir st applicatio n is a lase r we ld inspection in tailo r welded blanks ,in which guided w aves are used to inspec t the thin plates .T he seco nd application is an inline inspectio n o f electric resistance w eld (ERW )tube using circumfe rential guided wav es .T he thickness of the tube v arie s betw een 1.5mm and 8mm .T he third applicatio n for thick austenitic welds in powe r industry is using ang le beam EM A T pha sed ar ray and our 8channe l hig h pow er po rtable EM A T instr ument .Keywords :Electromag netic acoustic testing ;T hin plate ;Steel pipe ;A ustenitic stee l ;W eld 近年来随着超高温和超低温检测环境以及对非接触式自动化检测的需求,电磁超声技术的研发越来越受到无损检测研发和使用人员的重视。