銅管渦流檢測技術(shù)探討

(國電華鎣山發(fā)電廠,四川渠縣635214)

　　摘　要：火力發(fā)電廠凝結(jié)器、冷油器銅管更換前要對新銅管進(jìn)行渦流檢測，根據(jù)多年的檢測經(jīng)驗(yàn)，介紹在火力發(fā)電廠銅管渦流檢測中的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞：銅管；渦流檢測；線圈；靈敏度；相位

　　Abstract: Eddy current detection for new copper tubing should be carried out bef ore the replacement
of copper tubing of condenser and
oil cooler in thermal powe r plant. According to detection experiences of many years, some experiences
abou t eddy current detection of copper tubing in thermal power plant are introduced.
　　Key words: copper tubing;
eddy current detection; coil; sensitivity; phase


　　渦流檢測作為一種相對成熟的無損檢測方法，在制造廠方面使用的較多，而且大多數(shù)是自動(dòng) 化檢測，自動(dòng)報(bào)警、
自動(dòng)記錄、自動(dòng)分選和自動(dòng)停車。
但作為運(yùn)行單位，購買此套自動(dòng)化設(shè)備費(fèi)用較高、檢測數(shù)量有限(1臺50 MW的機(jī)組銅管7 000支左右，100 MW的機(jī)組10 000支左右，
而且10年左右才全部更換1次)，所以一般只采用外穿過式人工送管進(jìn)行檢測。
現(xiàn)介紹外穿過式人工送管進(jìn)行銅管渦流探傷的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。

1基本原理
　　銅管作為一種薄壁管，壁厚是影響渦流分布的一個(gè)重要因素。試件的特征頻率為：


式中：μr——試件的相對磁導(dǎo)率；
　　σ——試件的電導(dǎo)率；
　　di——試件內(nèi)徑；
　　δ——試件的壁厚。
　　當(dāng)試件充滿線圈時(shí)，其有效磁導(dǎo)率μeff由下式計(jì)算：
　　

　　
由上式可知，當(dāng)薄壁管試件充滿線圈時(shí)，其有效磁導(dǎo)率μeff是f/fg的函數(shù)，與其它因素?zé)o關(guān)。銅管為非磁性材料，
μr=1。當(dāng)薄壁管試件未充滿線圈時(shí)，檢測線圈電壓或阻抗公式為
　　

徑；
Da——線圈的有效直徑。
　　當(dāng)銅管規(guī)格不變時(shí)，檢測線圈的電壓或阻抗就為定值；當(dāng)銅管的電導(dǎo)率σ、內(nèi)徑di、壁厚δ變化時(shí)就引起阻抗的變化。
這就是銅管渦流檢測的基本原理。

2影響線圈阻抗的主要因素
　　在渦流檢測中，線圈阻抗或電壓與試件的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、幾何尺寸、缺陷情況、線圈至缺 陷的距離及檢測頻率等有關(guān)。
分析比較各因素對線圈阻抗幅值和相位的影響，對于分離混雜在一起的有用信息是十分有利的。
2.1電導(dǎo)率的影響
　　由f/fg=2πfμσr2可知，f/fg隨σ增大而增加，當(dāng)σ較小時(shí)，阻抗變化軌跡近似半圓；當(dāng)σ較大時(shí)，阻抗的軌跡偏離半圓，最后斜率傾向于1，即45°。
銅是電的良導(dǎo)體，當(dāng)被檢測的銅管成分較均勻時(shí)，阻抗的變化量小；當(dāng)銅管成分不均勻時(shí)(如出現(xiàn)斷晶、夾雜等)，
阻抗的變化量就大，通過這種變化可將不合格品檢出。
2.2磁導(dǎo)率的影響
　　銅管為非磁性材料，μr=1，因此磁導(dǎo)率不會(huì)影響線圈的阻抗的變化。
2.3試件幾何尺寸的影響
　　試件幾何尺寸通常是指試件的直徑，由式2可知，試件直徑的變化具有雙重影響。不僅影響 f/fg，而且影響填充系數(shù)η，
f/fg使線圈阻抗沿曲線方向變化，
η使阻抗沿交線方向變 化。二者共同作用結(jié)果，使阻抗沿弦線方向變化。
　　由于電導(dǎo)率變化和直徑變化方向存在一定的夾角，因此可以利用相敏檢波技術(shù)進(jìn)行鑒別，對 于銅管這種非磁性材料，
f/fg＞4時(shí)分辨力較高。
2.4試件缺陷的影響
　　試件缺陷對線圈阻抗的影響可以看作是電導(dǎo)率和幾何尺寸兩個(gè)因素的綜合效應(yīng)。在試件中，缺陷的出現(xiàn)是隨機(jī)的，
缺陷的位置、深度和形狀的綜合影響是無法計(jì)算的。
　　隨著裂紋寬深比的增大，由此引起的阻抗變化與直徑的變化存在一定的夾角關(guān)系。當(dāng)裂紋與
直徑引起阻抗變化夾角較大時(shí)，
說明裂紋深度大，裂紋尖銳，應(yīng)力集中嚴(yán)重，危害大；反之 就小。
2.5檢測頻率的影響
　　由于線圈電壓或阻抗是頻率比f/fg的函數(shù)，因此檢測頻率對線圈阻抗有直接的影響。在檢 測過程中，
為了有效地分離各種影響因素，提高檢測靈敏度，應(yīng)盡量選擇最佳檢測頻率。f/ fg過小，
電導(dǎo)率變化方向與直徑變化方向夾角小，采用相位分離法困難。f/fg過大，趨 膚效應(yīng)顯著，
對被檢試件的近表層和內(nèi)壁缺陷檢出不利。對銅管而言，一般取f/fg=10～4 0比較合適。
2.6提離效應(yīng)的影響
　　檢測線圈與試件表面距離的變化對線圈阻抗有急劇的影響。在實(shí)際檢測中，應(yīng)盡可能使檢測
線圈與試件表面距離最近。在人工送管對銅管進(jìn)行檢測時(shí)，
應(yīng)注意選擇匹配的探頭(如規(guī)格 為ø25×1，就選用ø25.6的探頭)，并采取有效措施保證銅管運(yùn)送的勻速平穩(wěn)，
以 免因銅管在線圈中晃動(dòng)引起的阻抗變化對檢測的不利影響。

3檢測過程中應(yīng)注意的幾個(gè)問題
　　(1) 檢測設(shè)備使用前應(yīng)預(yù)熱10 min左右，確保設(shè)備完好可用；每檢測1 h左右，用樣管對 儀器進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，
以確保設(shè)備的檢測靈敏度。
　　(2) 送管速度的選擇：送管速度應(yīng)根據(jù)所用儀器的靈敏度以及對樣管缺陷的檢出情況來確 定，一般銅管檢測送管速度控制在0.5 m/s左右為宜。
　　(3) 對盲區(qū)的檢測：探頭在檢測銅管兩端時(shí)存在端面效應(yīng)，大約有100 mm左右的盲區(qū)。當(dāng)檢 測銅管兩端時(shí)，
應(yīng)放慢檢測速度，
來回往復(fù)進(jìn)行檢測，這樣可大大消除盲區(qū)的長度，并有可 能分離出有缺陷的試件。
　　(4) 當(dāng)探頭與銅管間隙較大，出現(xiàn)干擾信號較多時(shí)應(yīng)及時(shí)更換探頭。
　　(5) 檢測過程中銅管應(yīng)輕拿輕放，防止應(yīng)力脆裂。防止應(yīng)力脆裂的方法是在260～300 ℃的 低溫下進(jìn)行1～3h的退火，
以降低或消除內(nèi)應(yīng)力。