唐華

摘 要：在進行對外進出口貿易、基礎建設和未知領域探索的過程中，往往需要強度較高的基礎材料作為支持，而焊接過的金屬材料擁有較高的精度和質量，因此成為我國經濟快速發(fā)展不可或缺的一部分。在這其中，能夠提高焊接金屬材料接頭質量、保證金屬材料焊接及使用安全性的技術叫做電磁超聲無損檢測技術。為了進一步發(fā)揮金屬材料應用過程的效益，不斷提高電磁超聲無損檢測技術的應用范圍，本文主要從方法、原理以及今后發(fā)展方向等角度闡述了鋼管的電磁超聲無損檢測技術。

關鍵詞：電磁超聲；鋼管；無損檢測技術

1 鋼管常用的檢測方法

鋼管是一種在工業(yè)生產當中應用十分廣泛的金屬管道，通過對金屬材料的物理、化學性能及幾何形狀進行檢測，能夠檢測到制造鋼管的金屬材料是否存在缺陷，是探傷檢測形式十分多樣的一種材料。

（1）漏磁探傷。在鋼管的漏磁探傷方法中，磁粉探傷法雖然在技術上較為簡單，但因需要人為觀察檢測結果，所以較難推廣。而另一種磁場測定法雖然成本和操作難度都較高，設備比磁粉探傷法復雜許多，但因為能夠通過機器自動化檢測探傷結果，消除了人為因素干擾，所以比較容易實施和推廣[2]。（2）電磁超聲探傷。因電磁超聲探傷不需要傳感器進行轉動，超聲波就可以探掃鋼管四周，并且能夠同時探測出渦流、漏磁探傷等多種問題，因此具有非常重要的研究價值和推廣價值。（3）組合探傷。因漏磁探傷、渦流及超聲等方法都有各自的優(yōu)缺點，只能較精準地檢測到特定范圍的材料缺陷，所以將這些探測方法加以結合，形成一種組合式探傷方法，就能較完美地探測出材料中不同的缺陷問題。

2 電磁超聲檢測的原理

在超聲波無損檢測技術的基礎上，配合電磁耦合技術所產生的就是電磁超聲無損檢測技術。這種技術主要通過電磁耦合的方式激發(fā)和接收超聲波。一種通有高頻電流的線圈靠近金屬材料時，材料表面接受感應會產生高頻渦流，若在材料外圍添加一個強磁場，渦流就會在強磁場的作用下讓金屬中帶電的粒子產生一種高頻力，這個力叫做洛侖茲力。因為此過程是可逆反應，所以在材料存在缺陷的部位就會反射渦流，而渦流本身的磁場會引起線圈兩頭電壓產生系列變化。利用這一反應過程就可以檢測到材料內部的缺陷。

其中洛侖茲力、磁性力以及磁滯伸縮力都能激發(fā)電磁聲傳感器的工作，使其做到類似發(fā)電機工作過程一般的進行電磁聲傳感工作。

電磁聲傳感器（EMAT）的物理結構（如圖1）由三部分構成： ①工件：為EMAT的一部分，必須為電導體或是磁導體，是與壓電超聲換能器的基本區(qū)別。②高頻線圈：產生高頻，用來激發(fā)磁場。③磁鐵：可以是永久磁鐵、脈沖電磁鐵、交流電或直流電磁鐵，來提供外部磁場。

3 鋼管缺陷的電磁超聲檢測模型

因為工件、高頻線圈和磁鐵三部分共同構成了電磁聲傳感器，因而能在被檢測物件的趨膚層產生超聲的震動，電磁超聲傳感器也由這三部分組成[3]。當脈沖或交流電通入電磁鐵的鐵線圈中時，電磁鐵的鐵芯應選擇硅鋼片；當直流電通入電磁鐵中的通電線圈時，電磁鐵的鐵芯應選擇工業(yè)純鐵；當直流、交流和脈沖分別通入電磁鐵的鐵線圈中時，介質鋼管之中激勵線圈覆蓋的鋼管內趨膚層磁場及介質中磁場的分布數值不同。

4 鋼管缺陷的電磁超聲檢測的研究方向

因為電磁超聲檢測鋼管不需要使傳感器或者鋼管轉動，具有非接觸性，又具備同時探測出漏磁、渦流和壓電超聲等探傷所能探測出的缺陷的能力，所以具有深遠意義，也有推廣和應用的必要。

因電磁超聲無損檢測要從定性到定量實現(xiàn)一個巨大的跨越，其中又要克服建模及求解中的種種復雜難題，所以實現(xiàn)電磁超聲無損檢測定量分析的難度進一步提升。為了提高電磁超聲無損檢測的水平，就要對一些問題進行更深一步的研究。

第一，深入研究電磁超聲無損檢測理論。電磁應用技術較為依賴網絡信息中計算技術的使用，而現(xiàn)代科技的發(fā)展無疑極大地改善了電磁應用技術的發(fā)展環(huán)境，提高了其應用的應變能力，使計算機真正替代人工觀察，來對復雜的模型及情況進行綜合分析，解答實際操作過程中的難題。因為電磁超聲無損檢測理論依賴于電磁無損檢測，所以必須更深一步對電磁無損檢測進行剖析與研究，再在電磁無損檢測理論的基礎上實現(xiàn)對電磁超聲無損檢測理論與實際操作的進一步分析和實踐。

第二，對探頭的重點探討。在整個電磁超聲檢測系統(tǒng)中，尤為關鍵的一個部件就是探頭，所以加強對探頭的研究有利于電磁超聲檢測理論和實際操作等的應用。由于電磁超聲檢測所發(fā)出的信號較為微弱，所以目前研究的關鍵在于如何提高探頭對于微弱信號的靈敏性，敏感度、信噪比越高的探頭，在電磁超聲檢測實際探傷的過程中，會為得出更具有準確性的探傷結果提供便利。令計算機輔助探頭得到更優(yōu)化的設計，努力使探頭擁有最高敏感度，同時消耗最小能量，是今后科研的重點方向。

第三，對提高信號過濾能力的研究?，F(xiàn)代信息技術促進信號處理技術日益發(fā)展成熟，使其在電磁超聲檢測技術中的重要性逐漸凸現(xiàn)出來。信號處理技術可以大幅度過濾在電磁超聲無損檢測中產生的干擾性信號，讓探傷過程得出結論變得簡便。

第四，對數據庫及可視化技術的研究。材料中缺陷的形狀、大小及其他相關參數都需要進行可視化轉化，這就依賴于復雜的數據運算及求解后轉化為圖像進行存儲。對計算機存儲及計算能力的提升將有可能解決轉化過程中復雜的問題。

5 結語

電磁超聲無損檢測理論依賴電磁無損檢測理論的解讀，又以電磁超聲技術的磁性力、磁滯伸縮力與洛侖茲力為基礎，而電磁場計算方法又被計算機的計算能力左右，所以隨著計算機信息技術的不斷發(fā)展，對磁場的分析將變得更加重要。

參考文獻：

[1] 崔平，范志鋒，徐敬青等.彈丸結構缺陷電磁超聲無損檢測技術綜述[J].爆破器材，2017（1）：6～12.

[2] 趙思琦，裴翠祥，肖盼等.基于表面波的塑性變形電磁超聲定量無損檢測[J].無損檢測，2016（10）：25～28.

[3] 陳申乾，黃松嶺，趙偉等.燃煤鍋爐熱力管道缺陷檢測技術[J].無損檢測， 2017（1）：42～48.