渦流探傷的磁飽和工作原理

渦流檢測適用于導(dǎo)電材料探傷，常見的金屬材料可分為兩大類：非鐵磁性材料和鐵磁性材料。前者為銅、鋁、鈦及其合金和奧氏體不銹鋼；后者為鋼、鐵及其合金。它們的本質(zhì)差別是材質(zhì)磁導(dǎo)率μ約為1或遠(yuǎn)大于1 。在發(fā)電廠，除復(fù)水器等少量管道使用銅、鈦、奧氏體不銹鋼非鐵磁性材料外，大量管道都采用鋼管等鐵磁性材料，典型的應(yīng)用有省煤器、水冷壁等。

    常規(guī)渦流探傷應(yīng)用于非鐵磁性管子，已是非常成熟的技術(shù)，它不單能探測出缺陷，并可以利用阻抗平面技術(shù)分析出缺陷所在的位置與深度。然而，將它簡單地應(yīng)用于鐵磁性材料的鋼管，卻得不到預(yù)期的結(jié)果，其原因何在？這是由于鐵磁性材料μ>>1，根據(jù)渦流標(biāo)準(zhǔn)滲透公式：

δ＝503.3／√fμrσ

    可知在這種情況下，渦流只能集中在表面，無法滲透到材料的內(nèi)部。除此以外，鐵磁性材料的磁疇結(jié)構(gòu)，將對渦流檢測信號產(chǎn)生極大的干擾，足以把缺陷信號完全淹沒，而無法得到有用的信息。

    克服鐵磁性金屬磁導(dǎo)率對探傷影響的方法有兩種：其一，采用遠(yuǎn)場渦流檢測方法；其二，對鋼管進(jìn)行飽和磁化后再探傷。前一種方法需要更新儀器，后一種方法只需在原有常規(guī)儀器的基礎(chǔ)上增加磁飽和裝置即可對鋼管等進(jìn)行探傷，具有投資少的優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)過磁飽和處理后的鐵磁性材料可以以非鐵磁材料對待。

    通常鋼管渦流探傷采用通過式磁飽和器。它是由通有直流電的線圈來產(chǎn)生穩(wěn)恒強(qiáng)磁場，并借助于導(dǎo)套等高導(dǎo)磁部件將磁場疏導(dǎo)到被檢測鋼管的探傷部位，使之達(dá)到磁飽和狀態(tài)。為了充分利用線圈產(chǎn)生的磁場，裝置一般都有由鐵磁性材料（如純鐵）制作的外殼。由于純鐵的μ值很大，磁阻很小，泄漏在空間中的磁力線會被鐵殼收集，也被疏導(dǎo)到鋼管的檢測部位。

    由于強(qiáng)大的磁化電流通過磁飽和器線圈，會使線圈發(fā)熱，因此要有良好導(dǎo)熱措施，以防線圈燒毀。

    磁飽和裝置除了用來產(chǎn)生強(qiáng)大的直流磁場外，檢測線圈也常常用它來夾持，所以磁飽和裝置的結(jié)構(gòu)與檢測線圈的外形有著密切關(guān)系。在穿過式渦流探傷中，磁飽和裝置中的導(dǎo)套與檢測線圈必須保持同心，否則會造成較大的周向靈敏度差，導(dǎo)致漏檢和誤檢。

    磁飽和渦流探傷方法應(yīng)使檢測線圈附近的磁通密度達(dá)到使鋼管飽和磁化所需磁通密度的80％以上。為此，探傷前應(yīng)根據(jù)鋼管的材質(zhì)和規(guī)格選擇磁化電流。磁化電流的選擇通常也是在通過對比試樣的狀態(tài)下進(jìn)行。從理論上講，選擇前應(yīng)*先計算出所檢測鋼管達(dá)到飽和磁化所需的磁通密度，然后按上述要求調(diào)整磁化電流，此種方法要進(jìn)行繁瑣的計算。在實(shí)際操作中，可采用簡便的調(diào)整方法，即在往返通過對比試樣中，隨著逐步增大磁化電流的同時，觀察儀器顯示的噪聲信號和人工缺陷信號的變化。當(dāng)噪聲信號*小，人工缺陷信號*大時，磁化電流即為基本合適。按一般規(guī)律，口徑越大，壁厚越厚，材料磁特性越軟，所需磁化電流就越大，反之則越小

    EM系列磁飽和裝置是專門設(shè)計用于流動場合的鋼管渦流探傷。它由磁飽和器和磁化恒流電源構(gòu)成。常規(guī)的磁飽和器由磁化線圈和鐵構(gòu)件組成，體積大且重量重，適合用在制造鋼管的工廠固定場所使用，這種情況下，磁飽和裝置無需移動，體積和重量均不必考慮，因此可采用普通材料制作，以降低成本。而對發(fā)電廠、石化廠等使用鋼管的用戶，鋼管渦流探傷通常是在流動現(xiàn)場，而不是在車間，為便于使用和移動，裝置必須輕便、高效。對此專門設(shè)計了EM系列磁飽和裝置，采用了合理的緊湊設(shè)計，高導(dǎo)磁率材料和精心加工，大大提高了裝置的磁化效率，使重量*為一般裝置的40％，體積較少一半。除此之外，磁化電源選用穩(wěn)壓恒流電源，它能很好地避免電壓變化或磁化線圈發(fā)熱引起電阻變大而改變磁化電流的弊病

渦流探傷的磁飽和工作原理