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渦流無損檢測技能在鋼鐵工業中的使用

發布時間:2016-01-19 08:44:19    瀏覽:1856

  渦流檢測作為五大常規無損檢測辦法之一,在鋼鐵行業中使用非常廣泛,包括金屬棒、線材探傷、結構件疲勞裂紋探傷、材料成分及雜質含量的鑒別、熱處置狀態的鑒別、混料分選、丈量金屬薄板的厚度等諸多方面。近年來,隨著對渦流檢測技能認識的深入以及計算機、儀器儀表和數字信號處置技能的開展,渦流無損檢測技能在鋼鐵工業中的使用取得了必定突破,對于某些以往認為是檢測極限或“不可能”的難題,找到了解決的辦法或思路。例如,當前有人提出了1100℃以上高溫連鑄板坯外表缺點模擬在線檢測,將傳統的渦流檢測對象的溫度提高了幾百度,而瑞典一家公司研制出了檢測1000℃高溫鋼和其他金屬板材、坯材的渦流檢測設備。此外,渦流檢測的使用還延伸到了不銹鋼毛細管、直徑小于1mm的絲材及結晶器液位檢測等方面。

  渦流的發生原理

  渦流檢測是使用電磁感應原理,經過測定被檢工件內感生渦流的變化來無損地鑒定導電材料及其工件的某些性能,或發現缺點的無損檢測辦法。當線圈流過高頻交變電流時會在其中發生交變磁場,假如該磁場靠近金屬工件外表,則在工件中能感應出電流,簡稱渦流。渦流的巨細與金屬材料的導電性、導磁性、幾何尺寸及其中的缺點形態有關。渦流本身也會發生磁場,其強度取決于渦流的巨細,其方向與線圈電流磁場相反,它與線圈磁場疊加后形成線圈的溝通阻抗。渦流磁場變化會引起線圈阻抗的變化,丈量出該阻抗變化的幅值與相位即能間接地丈量出工件外表與近外表材質異常或缺點尺寸。

  使用概述

  1 1000℃高溫連鑄板坯外表缺點的檢測

  渦流檢測高溫成品的局限性主要在于探頭所能接受的溫度,傳統的渦流檢測技能在高溫條件下檢測溫度可達550℃,假如選用水冷探頭檢測,溫度還能夠提高。賈慧明等選用特殊材料研制的高溫渦流探頭,借助風冷與水冷相結合的辦法,使傳感器內部溫度始終保持在40℃以下,能夠長時間接受強烈的高溫輻射。試驗標明,使用該高溫探頭能夠對1100℃以上鑄坯在線檢測出深度為1.5mm,寬度為0.3mm,長為10mm的外表缺點。該技能能夠有用按捺鑄坯外表振動斑痕所發生的噪聲影響,并借助計算機信號處置技能,實現對熱態鑄坯外表缺點的定位、定量分析和打印記錄,為實現對連鑄坯在線無損檢測提供了技能依據。

  又據資料介紹,瑞典一家公司根據渦流技能,設計制造一種能檢查1000℃左右的鋼和其他金屬板材和坯材外表缺點的設備。該設備能夠保證鋼材外表的兩個幾乎垂直的方向都掃描到。使用計算機所構成的分析儀,把輸入的信號分為嚴重缺點、無害缺點和未認清三種主要類別,并能夠找出任何缺點的位置。該裝置能夠準確測定毛坯外表上0.5mm深的刻痕位置。

  2 不銹鋼毛細管的檢測

  對極端細小管徑如不銹鋼毛細管離線或在線無損探傷,選用電磁渦流檢測辦法雖然可行,但必須配置特種探頭才能到達滿意效果。因毛細管極端細小的管徑,當前的工藝水平尚無法制作內穿探頭,也無法使用點式探頭進行檢測,只能經過外穿過式探頭進行檢測。西安交通大學與愛德森(廈門)電子有限公司聯合研制的差動式外穿探頭,在對線圈的寬度、厚度、兩線圈之間的跨度、探頭和毛細管之間的空隙、線徑等多方面進行計算及優選后,配置了特制的高級外穿式特種探頭,在檢測頻率為666kHz時,對Φ1mm及Φ0.45mm的不銹鋼毛細管進行檢測,均獲得了較好的效果。

  3 鋼絲在線檢測

  鋼絲在線檢測通常使用兩種辦法:一種是旋轉探測式,即渦流探測器繞鋼絲高速旋轉。這種辦法主要用來檢測沿鋼絲縱向延伸的裂紋、刮傷和拉絲劃痕。相對于鋼絲的運動,探測器的軌跡這螺旋狀。使用多個探測器并列高速旋轉,能夠到達100%的檢查,但其外表探傷的靈敏度有限。在探測器和鋼絲之間不易保持恒定的間距,空隙增加時靈敏度減少,假如鋼絲偏心,空隙就會變化。選用高速處置器能夠自動感知空隙,并不斷地進行補償,使系統的靈敏度得到提高。另一種是環繞線圈式。鋼絲從環形線圈中穿過,換能器有用地檢查渦流在一個剖面的分布,并與前一個剖面對比,適合檢測點狀缺點和圓周方向的裂紋,對于橫裂紋、V型裂紋、夾雜物、凹坑和折疊有很高的靈敏度。檢測速度快,檢測直徑范圍大。

  環繞線圈式的驅動電流比旋轉探測式高,有非常好的深度穿透性。系統穩定性好,不受溫度變化和其他因素的影響。當磁鐵材料在居里點800℃以下時,磁飽和后會使信號受到按捺,但能夠經過調節磁場強度防止磁飽和,提高靈敏感。當前大都使用環繞線圈式,也能夠將上述兩種辦法結合使用。渦流技能在拉絲、油回火生產線、冷鐓鋼絲或彈簧鋼絲生產中得到了極好的使用。水冷環繞線圈對溫度超過1100℃的盤條進行檢測,其檢測速度超過500km/h。

  4 液位檢測

  結晶器液位的準確檢測是連鑄生產過程中實現液位自動控制的關鍵。渦流式鋼水液位計具有反應速度快、丈量精度高、不需特殊安全防護、安裝維護方便等明顯優點,實用化發展很快。宋東飛介紹了攀鋼改造選用國內生產的RAM系列渦流型鋼水液位控制儀的情況。該丈量系統選用渦流式傳感器丈量鋼水液位,由振蕩器發生的50kHz高頻信號供給傳感器的初級線圈(激勵線圈),因為受鋼水內渦流電流的影響,由初級線圈發生交變磁場隨液位高度變化。在次級線圈(丈量線圈)內將發生與經過線圈磁場的強度成正比例變化的電壓Vγ V2,從而差動電壓(V1-V2)隨液位高度變化。經過對V1-V2進行放大、相位、頻率、振幅分析及線性化,送給16位的高性能單片機80C196KC處置,即得于液位高度丈量信號,經控制儀轉換成4~20mA信號送到結晶器液位控制系統PLC。該控制儀丈量范圍為0~150mm,分辯力為0.1mm。運轉標明,該液位控制系統性能穩定牢靠,使用精度達±3mm,不但減少了鑄坯外表裂紋,提高了產品質量,而且經濟效益明顯。

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