无缝管涡流探伤和漏磁探伤分析比较

无缝管涡流探伤和漏磁探伤分析比较

随着国民经济的发展，各种无缝管被广泛应用于石油化工与锅炉制造等行业，尤其是高温、高压等恶劣工况，对无缝钢管的质量有更高的要求。无缝钢管一般经过冶炼、浇注、开坯、轧制和拉拔等工序制成，其缺陷除了铸坯上带来的各种冶金缺陷在成形过程中，成为沿管材轴向延伸的周向分层状缺陷外，在各阶段生产过程中还会因加工操作工艺不当、轧辊或拉拔模设计不当等原因而在钢管上造成裂纹、折迭、翘皮、划伤或拉伤等表面和内部缺陷。为了保证无缝钢管的质量，根据相关的产品技术标准，在无缝钢管生产线上须进行表面和内部无损探伤。目前无缝管无损探伤常采用涡流探伤和漏磁探伤两种技术，它们各有特点和适用范围，下面就两者的原理、探伤的特点和应用作一比较。

1 探伤工作原理和特点比较

1.1 涡流探伤原理和特点

涡流检测是建立在电磁感应基础上的一种无损检测方法，它将正弦波电流激励探头线圈，当探头接近无缝钢管表面时，线圈周围的交变磁场在钢管表面产生感生电动势而产生感应电流，即涡流。该涡流又产生感应磁场作用于线圈，从而改变线圈的电参数。涡流通道的损耗电阻，以及涡流产生的反磁通，又反射到探头线圈，改变了线圈的电流大小及相位，即改变了线圈的阻抗。探头在无缝管表面相对移动，遇到缺陷时，使得涡流磁场对线圈的反作用不同，引起线圈阻抗变化，从而测量出这种变化量来鉴定无缝钢管表面缺陷。涡流探伤是可取代水压试验的检测方法之一。凡是导电的无缝钢管，不论是铁磁性还是非铁磁性的，只要外径大于2m m ，壁厚不小于 0.  lm m ，均可用涡流法探伤〔’〕。涡流探伤的结果可直接以电信号输出，易于实现自动化探伤。涡流探伤采用非接触的方式，探伤速度很快。但涡流探伤的可检测缺

陷深度有限，一般不大于5m m ，而检测结果往往受检测仪器功能和检测条件影响。

1.2 漏磁探伤原理和特点

无缝管漏磁探伤的基本原理是建立在铁磁材料的高磁导率这一特性之上，铁磁性的无缝钢管被磁化后，其表面和近表面缺陷在无缝钢管表面形成漏磁场，通过检测该泄露磁场变化信号可检测出缺陷的存在。无缝钢管中缺陷处磁导率远小于钢管的磁导率。当无缝钢管以流水线方式进入钢管探测线，快速穿过检测区时，将受到直流线圈产生横向和纵向磁场的磁化。若无缝管无缺陷，磁力线绝大部分通过无缝钢管，此时磁力线分布均匀;若无缝钢管有缺陷，磁力线发生弯曲，并且有一部分磁力线泄露出无缝钢管表面。利用横向和纵向探头线圈(传感器) 检测无缝钢管表面逸出的漏磁场，然后依据法拉第电磁感应定律，将漏磁场转化为缺陷信号(探头内检测线圈产生的感应电压)，对缺陷信号进一步处理和分析，即可判断缺陷是否存在及缺陷有关的尺寸参数。

2 流水线检测方法比较

流水线涡流探伤检测，采用穿过式线圈法进行外表面的探伤，用内插式线圈法进行内表面的探伤。外表面探伤常用线圈固定被检无缝钢管轴向送进和线圈固定被检无缝钢管螺旋送进两种方法。探伤设备的机械传动装置相对简单。流水线漏磁探伤检测常用的方法有探头旋转无缝管直线前进和探头固定无缝钢管螺旋前进两种方式。探伤设备的机械传动装置比较复杂。

3 检测性能比较

3.1 检测范围

涡流检测适用于各种导电材料的无缝钢管的表面检测，不论无缝管是铁磁性的，还是非铁磁性的，也不论是黑色金属，还是有色金属或者是非金属，只要无缝钢管是导电的，且外径和壁厚满足一定条件均可用涡流法检测。它较适宜于普通薄壁无缝钢管的外表面缺陷的检测，广泛应用于碳素钢、合金钢管和不锈钢等无缝钢管表面缺陷检测。漏磁检测只适用于铁磁性无缝钢管的检测，它能检测出无缝钢管的内、外表面缺陷。这种方法较适宜于大直径厚壁铁磁性无缝管的检测。

3.2 检测灵敏度

由电涡流基本特性可知，涡流密度主要分布于导电材料的表面附近。因此，被测无缝钢管愈是存在表面缺陷，电涡流效应的利用愈充分。所以涡流检测适用于导电无缝管表面缺陷或近表面缺陷的检测，此时灵敏度高于漏磁检测。而对于内部缺陷，涡流检测由于存在着“趋肤效应”，电涡流密度在导电导体内部是按负指数规律衰减，并随着频率、电导率和磁导率的增加而渗透深度减小，检测灵敏度降低。涡流检测一般只能检测无缝钢管的单面表面缺陷(内表面或外表面);漏磁检测可同时检测无缝管的内外表面缺陷，对于内部缺陷也有一定的灵敏度。相对于涡流探伤，漏磁探伤检测缺陷的灵敏度较低。

4 信号处理比较

涡流和漏磁检测都采用相应的标准参考样管来校验检测系统的综合性能，设定和校正探伤仪工作参数和操作条件，以及在检测中对比评价缺陷信号。这两种检测方法都是以电信号输出的形式来显示缺陷，信号处理比较方便。但由于物理原理不同，两种检测方法的信号处理和传感器结构有较大的差异。涡流检测由于必须有高频激励信号存在，给信号处理带来一定的困难，容易引起信号相互干涉，信号处理及传感器结构较复杂。漏磁检测磁化可采用永久磁铁、直流磁化或交流磁化方式，在永久磁铁和直流磁化中，没有高频信号存在，干扰小，给信号处理带来很大方便，信号处理和传感器结构很简单。

5 结语

综上所述，无缝钢管的这两种表面在线探伤方法各有自身的优点和局限性，无缝钢管生产线上可视具体情况选择。涡流探伤适用于各种导电的无缝钢管的探伤，不论是不锈钢管的还是碳素钢的无缝管都适用，检测不受无缝钢管表面油污等杂质的影响。检测速度快，灵敏度高。漏磁检测不仅能检内、外表面和皮下缺陷，而且无需测量就可从建立的电信号幅度与缺陷参数的关系中，获知缺陷深度和长度等特征尺寸及是否达到设定的拒收水平。检测能力强，检测速度快。但它只适用于铁磁性的无缝钢管，检测设备投资大，检测缺陷的灵敏度较低。