李鵬程 胡家壯 錢健清

摘 要：本文以帶有人工缺陷的銅棒為例，應(yīng)用渦流探傷儀，使用外穿過式探頭對(duì)銅棒進(jìn)行檢測(cè)，采用控制變量法，通過改變激勵(lì)頻率、缺陷來改變渦流檢測(cè)的狀態(tài)，從而得出渦流檢測(cè)狀態(tài)對(duì)線棒材檢測(cè)的影響?；诒菊n題的研究，我們得出了激勵(lì)頻率、缺陷這些影響渦流檢測(cè)狀態(tài)的主要因素對(duì)線棒材檢測(cè)的具體影響的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：渦流檢測(cè)；激勵(lì)頻率；缺陷

Effect of Eddy Current Testing on the Inspection of Wire Bars

LI Peng-cheng Hu Jia-zhuang Qian Jian-qing

（AnHui University of Technology AnHui Maanshan 24300）

Abstract：This article takes a copper rod with artificial defects as an example， uses an eddy current flaw detector， uses a through-type probe to detect copper rods， and adopts a control variable method to change the state of eddy current testing by changing the excitation frequency， and defects. The influence of the eddy current testing state on the detection of the wire bar was obtained. Based on the research of this topic， we have reached the conclusion that the main factors affecting the state of eddy current testing， such as excitation frequency， and defects， have a specific effect on the detection of wire rods.

Key words： Eddy current testing； Excitation frequency；Defect

渦流無損檢測(cè)是五大常規(guī)無損檢測(cè)技術(shù)之一，其已經(jīng)在機(jī)械制造、管道運(yùn)輸、航空航天、建筑工程、海洋工程等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]。渦流探傷是以電磁感應(yīng)理論為基礎(chǔ)的，當(dāng)載有高頻交變電流的線圈接近導(dǎo)電材料表面時(shí)，在材料的表面感應(yīng)出渦流，渦流又產(chǎn)生出自己的磁場(chǎng)與線圈激勵(lì)磁場(chǎng)相互作用，當(dāng)材料表面及近表面有缺陷時(shí)，渦流磁場(chǎng)就發(fā)生變化，從而引起檢測(cè)線圈磁場(chǎng)的變化，據(jù)此來判斷材料有無缺陷的無損檢測(cè)方法[2]。所以原則上來說，所有與電磁感應(yīng)渦流有關(guān)的影響因素，都會(huì)影響渦流檢測(cè)的狀態(tài)，進(jìn)而對(duì)線棒材檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生影響，在實(shí)際檢測(cè)中應(yīng)根據(jù)檢測(cè)工件的規(guī)格、材質(zhì)、內(nèi)外表面狀態(tài)等具體情況，正確選擇相位、填充系數(shù)、檢測(cè)速度、激勵(lì)頻率、磁飽和電流或檔位等檢測(cè)參數(shù)，最大限度地改善信噪比，從而提高檢測(cè)靈敏度[3]。本文所研究的就是渦流檢測(cè)的狀態(tài)，如以上的檢測(cè)參數(shù)，檢測(cè)工件內(nèi)外表面狀態(tài)等對(duì)線棒材檢測(cè)的影響。

1 實(shí)驗(yàn)方案的制定及實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

1.1 研究方案

我們簡(jiǎn)單了解了渦流檢測(cè)狀態(tài)對(duì)線棒材檢測(cè)的影響受多種因素干擾，其中較為主要的影響因素分別為激勵(lì)頻率，檢測(cè)速度，相位，填充系數(shù)，和被檢測(cè)工件本身的缺陷等。對(duì)于這些影響因素，如何能夠相對(duì)準(zhǔn)確的得出結(jié)論，就需要我們嚴(yán)格按照控制變量的方法來進(jìn)行試驗(yàn)操作，以保證獲得相對(duì)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

A.EEC-20+智能全數(shù)字式多用途渦流探傷儀主機(jī)

B.液晶顯示屏

C.外穿過式探頭

1.3 實(shí)驗(yàn)材料

因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)是渦流檢測(cè)狀態(tài)對(duì)線棒材檢測(cè)的影響，所以實(shí)驗(yàn)材料是線棒材，我們實(shí)際實(shí)驗(yàn)中采用的實(shí)驗(yàn)材料是一根有人為缺陷的銅棒，標(biāo)號(hào)如下：1-圓周槽（寬度3 mm，深0.2 mm）2-圓孔（直徑5 mm，深0.2 mm，4個(gè)圓孔360度對(duì)稱分布）3-圓孔（直徑5 mm，深0.5 mm）4-圓孔（直徑3 mm，深0.5 mm）5-圓孔（直徑2 mm，深0.8 mm）6-圓孔（直徑2 mm，深1 mm）

7-圓孔（直徑1 mm，深1 mm）8-內(nèi)部減薄區(qū)（減薄0.2 mm）。

2 基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析

根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案，我們通過具體的實(shí)驗(yàn)，獲得了大量的數(shù)據(jù)，并且我們會(huì)以圖片數(shù)據(jù)的形式展現(xiàn)激勵(lì)頻率、缺陷影響因素對(duì)線棒材檢測(cè)的影響，基于這些數(shù)據(jù)，逐一進(jìn)行分析，并得出渦流檢測(cè)狀態(tài)對(duì)線棒材檢測(cè)的影響。

2.1 激勵(lì)頻率對(duì)線棒材檢測(cè)的影響

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下圖2-1所示，激勵(lì)頻率按照以下從左往右的順序排列：

我們可以從數(shù)據(jù)中看出，當(dāng)激勵(lì)頻率較小時(shí)，所有缺陷都能反映在我們的時(shí)基掃描圖中，圖中的不同正弦曲線就是不同缺陷所反映的缺陷信息，隨著激勵(lì)頻率的增加，我們發(fā)現(xiàn)對(duì)于所有缺陷對(duì)應(yīng)的正弦曲線的幅度逐漸降低，當(dāng)增加到80KHz時(shí)，缺陷7和缺陷8的檢測(cè)出現(xiàn)了明顯的變化，增加到200KHz時(shí)，所有缺陷信號(hào)的幅度都降到了一個(gè)很低的值，甚至對(duì)于缺陷6，7，8，缺陷信號(hào)已經(jīng)無法被檢測(cè)，缺陷信號(hào)消失。

2.2 缺陷對(duì)線棒材檢測(cè)的影響

我們可以從以上的數(shù)據(jù)中看出，因?yàn)槿毕萦绊懽杩怪档淖兓?，不同的缺陷類型?duì)應(yīng)不同的阻抗值，反應(yīng)在阻抗平面圖中也是不同的圖像，同樣的在時(shí)基掃描圖中不同的缺陷，缺陷信號(hào)的波形也是完全不同。從不同缺陷的阻抗平面圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)人工缺陷的相對(duì)大小有一個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)缺陷相對(duì)較大時(shí)，阻抗平面圖中的圖像的面積也會(huì)相應(yīng)的變大，比如缺陷1，2，3，4，8；當(dāng)缺陷相對(duì)較小時(shí)，阻抗平面圖中的圖像的面積也會(huì)相應(yīng)的變小，最明顯的如缺陷 7。從不同的時(shí)基掃描圖中，我們可以發(fā)現(xiàn)人工缺陷對(duì)應(yīng)的缺陷信號(hào)最明顯的變化是缺陷信號(hào)的幅度的差異，當(dāng)缺陷相對(duì)較大時(shí)，相應(yīng)的缺陷信號(hào)的幅值也相對(duì)較大，當(dāng)缺陷相對(duì)較

小時(shí)，相應(yīng)的缺陷信號(hào)的幅值也相對(duì)較小，比如缺項(xiàng)1和缺陷7的缺陷信號(hào)。

3 結(jié) 論

本文主要圍繞渦流檢測(cè)狀態(tài)對(duì)線棒材檢測(cè)的影響進(jìn)行討論，根據(jù)渦流檢測(cè)的原理及相關(guān)的理論知識(shí)，我們確立了激勵(lì)頻率和缺陷這二個(gè)影響渦流檢測(cè)狀態(tài)的主要影響因素，緊接著設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，借助具體的實(shí)驗(yàn)展開，研究了激勵(lì)頻率和缺陷對(duì)線棒材檢測(cè)的影響，并做了相應(yīng)的分析，通過分析，我們得出了以下結(jié)論：

激勵(lì)頻率對(duì)線棒材檢測(cè)的影響，主要是影響檢測(cè)滲入深度和檢測(cè)的靈敏度，由于趨膚效應(yīng)的作用，激勵(lì)頻率的大小和滲入深度成反比關(guān)系，和靈敏度成正比關(guān)系，也就是說，在一定有效檢測(cè)范圍內(nèi)，激勵(lì)頻率越大，滲入深度越小，對(duì)外表面的探測(cè)靈敏度越高，反之，激勵(lì)頻率越小，滲入深度越大，對(duì)外表面的探測(cè)靈敏度越低。因此，選用合適的激勵(lì)頻率對(duì)于線棒材檢測(cè)極為重要。

缺陷對(duì)線棒材檢測(cè)的影響，主要是影響渦流檢測(cè)過程中的阻抗值的變化，在探傷儀的操作界面中對(duì)應(yīng)的是阻抗平面圖的不同，不同的缺陷有不同的阻抗平面圖，沒有一定的明確的規(guī)律，在同一探傷儀，相同的設(shè)置參數(shù)下，相對(duì)大的缺陷對(duì)應(yīng)的阻抗平面圖的面積也會(huì)相對(duì)較大，反之，相對(duì)小的缺陷對(duì)應(yīng)的阻抗平面圖的面積也會(huì)相對(duì)較小。對(duì)于某一缺陷的檢測(cè)和缺陷類型的判斷，我們通過實(shí)驗(yàn)采集相關(guān)缺陷數(shù)據(jù)，可以作為日后分析缺陷類型的判斷依據(jù)，從而分析缺陷產(chǎn)生的原因。因此，缺陷的檢測(cè)和缺陷類型的判斷對(duì)于棒線材檢測(cè)極為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李林凱，蹇興亮，張澄宇.一種渦流探頭響應(yīng)與缺陷大小的關(guān)系研究[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào)2017，3（6）：847-854.

[2] 蔣衛(wèi)東，顧永祥.渦流探傷在銅管生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].銅加工 2006，1：58-61

[3] 姚睿智，寧玉林.淺析影響鋼管渦流檢測(cè)的因素[C].檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備：300-303