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渦流無損檢測技能在鋼鐵工業(yè)中的使用
渦流檢測作為五大常規(guī)無損檢測辦法之一，在鋼鐵行業(yè)中使用非常廣泛，包括金屬棒、線材探傷、結(jié)構(gòu)件疲勞裂紋探傷、材料成分及雜質(zhì)含量的鑒別、熱處置狀態(tài)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(rèn)識的深入以及計(jì)算機(jī)、儀器儀表和數(shù)字信號處置技能的開展，渦流無損檢測技能在鋼鐵工業(yè)中的使用取得了必定突破，對于某些以往認(rèn)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(dāng)前有人提出了1100℃以上高溫連鑄板坯外表缺點(diǎn)模擬在線檢測，將傳統(tǒng)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(shè)備。此外，渦流檢測的使用還延伸到了不銹鋼毛細(xì)管、直徑小于1mm的絲材及結(jié)晶器液位檢測等方面。
渦流的發(fā)生原理
渦流檢測是使用電磁感應(yīng)原理，經(jīng)過測定被檢工件內(nèi)感生渦流的變化來無損地鑒定導(dǎo)電材料及其工件的某些性能，或發(fā)現(xiàn)缺點(diǎn)的無損檢測辦法。當(dāng)線圈流過高頻交變電流時(shí)會在其中發(fā)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(yīng)出電流，簡稱渦流。渦流的巨細(xì)與金屬材料的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性、幾何尺寸及其中的缺點(diǎn)形態(tài)有關(guān)。渦流本身也會發(fā)生磁場，其強(qiáng)度取決于渦流的巨細(xì)，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(zhì)異�；蛉秉c(diǎn)尺寸。
使用概述
1 1000℃高溫連鑄板坯外表缺點(diǎn)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(tǒng)的渦流檢測技能在高溫條件下檢測溫度可達(dá)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(fēng)冷與水冷相結(jié)合的辦法，使傳感器內(nèi)部溫度始終保持在40℃以下，能夠長時(shí)間接受強(qiáng)烈的高溫輻射。試驗(yàn)標(biāo)明，使用該高溫探頭能夠?qū)?100℃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(diǎn)。該技能能夠有用按捺鑄坯外表振動斑痕所發(fā)生的噪聲影響，并借助計(jì)算機(jī)信號處置技能，實(shí)現(xiàn)對熱態(tài)鑄坯外表缺點(diǎn)的定位、定量分析和打印記錄，為實(shí)現(xiàn)對連鑄坯在線無損檢測提供了技能依據(jù)。
又據(jù)資料介紹，瑞典一家公司根據(jù)渦流技能，設(shè)計(jì)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(diǎn)的設(shè)備。該設(shè)備能夠保證鋼材外表的兩個(gè)幾乎垂直的方向都掃描到。使用計(jì)算機(jī)所構(gòu)成的分析儀，把輸入的信號分為嚴(yán)重缺點(diǎn)、無害缺點(diǎn)和未認(rèn)清三種主要類別，并能夠找出任何缺點(diǎn)的位置。該裝置能夠準(zhǔn)確測定毛坯外表上0.5mm深的刻痕位置。
2 不銹鋼毛細(xì)管的檢測
對極端細(xì)小管徑如不銹鋼毛細(xì)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(dá)滿意效果。因毛細(xì)管極端細(xì)小的管徑，當(dāng)前的工藝水平尚無法制作內(nèi)穿探頭，也無法使用點(diǎn)式探頭進(jìn)行檢測，只能經(jīng)過外穿過式探頭進(jìn)行檢測。西安交通大學(xué)與愛德森（廈門）電子有限公司聯(lián)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(xì)管之間的空隙、線徑等多方面進(jìn)行計(jì)算及優(yōu)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(shí)，對Φ1mm及Φ0.45mm的不銹鋼毛細(xì)管進(jìn)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(zhuǎn)探測式，即渦流探測器繞鋼絲高速旋轉(zhuǎn)。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(yùn)動，探測器的軌跡這螺旋狀。使用多個(gè)探測器并列高速旋轉(zhuǎn)，能夠到達(dá)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(shí)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(jìn)行補(bǔ)償，使系統(tǒng)的靈敏度得到提高。另一種是環(huán)繞線圈式。鋼絲從環(huán)形線圈中穿過，換能器有用地檢查渦流在一個(gè)剖面的分布，并與前一個(gè)剖面對比，適合檢測點(diǎn)狀缺點(diǎn)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(huán)繞線圈式的驅(qū)動電流比旋轉(zhuǎn)探測式高，有非常好的深度穿透性。系統(tǒng)穩(wěn)定性好，不受溫度變化和其他因素的影響。當(dāng)磁鐵材料在居里點(diǎn)800℃以下時(shí)，磁飽和后會使信號受到按捺，但能夠經(jīng)過調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度防止磁飽和，提高靈敏感。當(dāng)前大都使用環(huán)繞線圈式，也能夠?qū)⑸鲜鰞煞N辦法結(jié)合使用。渦流技能在拉絲、油回火生產(chǎn)線、冷鐓鋼絲或彈簧鋼絲生產(chǎn)中得到了極好的使用。水冷環(huán)繞線圈對溫度超過1100℃的盤條進(jìn)行檢測，其檢測速度超過500km/h。
4 液位檢測
結(jié)晶器液位的準(zhǔn)確檢測是連鑄生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)液位自動控制的關(guān)鍵。渦流式鋼水液位計(jì)具有反應(yīng)速度快、丈量精度高、不需特殊安全防護(hù)、安裝維護(hù)方便等明顯優(yōu)點(diǎn)，實(shí)用化發(fā)展很快。宋東飛介紹了攀鋼改造選用國內(nèi)生產(chǎn)的RAM系列渦流型鋼水液位控制儀的情況。該丈量系統(tǒng)選用渦流式傳感器丈量鋼水液位，由振蕩器發(fā)生的50kHz高頻信號供給傳感器的初級線圈（激勵(lì)線圈），因?yàn)槭茕撍畠?nèi)渦流電流的影響，由初級線圈發(fā)生交變磁場隨液位高度變化。在次級線圈（丈量線圈）內(nèi)將發(fā)生與經(jīng)過線圈磁場的強(qiáng)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(jīng)過對V1-V2進(jìn)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(jī)80C196KC處置，即得于液位高度丈量信號，經(jīng)控制儀轉(zhuǎn)換成4～20mA信號送到結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)PLC。該控制儀丈量范圍為0～150mm，分辯力為0.1mm。運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)明，該液位控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定牢靠，使用精度達(dá)±3mm，不但減少了鑄坯外表裂紋，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，而且經(jīng)濟(jì)效益明顯。