LJET系列涡流探伤仪检测能力研究
涡流探伤仪是一种利用涡流原理检测金属表面缺陷的仪器，涡流探伤以交流电磁线圈在金属构件表面感应产生涡流的无损探伤技术。它适用于导电材料，包括铁磁性和非铁磁性金 属材料构件的缺陷检测。由于涡流探伤，在检测时不要求线圈与构件紧密接触，也不用在线圈与构件间充满藕合剂，容易实现检验自动化。苏州龙骏无损检测设备有限公司设计的ljet系列涡流检测仪以其的性能广泛应用在棒材、管材领域，本文介绍的是ljet系列涡流探伤仪检测铜管表面缺陷能力的内容。
1探伤原理介绍
涡流探伤原理是用激励线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。按检测线圈的形状不同，可分为穿过式和旋转式涡流探伤仪。
1.1穿过式探伤仪检测原理如图1所示：
图1穿过式探伤仪原理示意图
l1为激励线圈，采用高频振荡电流，产生振荡磁场，振荡磁场使金属试样产生涡流。涡流的作用是产生反磁场，使l2产生电流，l2是由正向绕阻和反向绕阻组成的线圈，如果材料比较均匀，正反绕阻产生的电流互相抵消。如果材料上有缺陷，先检测到的绕阻与其反绕阻就存在电势差，在l2上，就会有电压显示。如果材料上有一纵向长缺陷，缺陷的变化均匀，大小一致，那么，l2绕阻上电势差就会较小或没有电势差，所以难以检测到纵向长缺陷。穿过式线圈只能够检测到裂纹、夹渣、气孔、凹坑、碰扁等点状缺陷或横向缺陷，能够较好控制产品的泄漏，代替水压试验检漏。但对于纵向长缺陷则难以发现，所以在用户使用中有可能出现扩口裂、胀管裂等现象。
1.2 旋转式检测原理如图2所示：
图2旋转式探伤仪原理示意图
如图所示，l1为激励线圈，l2为测量线圈。旋转头的点式探头，制作成一个点状，围绕材料做高速旋转，其测量线圈的制作原理与穿过式一样，也是自比差动式线圈。当探头在高速旋转时，两个测量线圈的位置一前一后。当材料上有缺陷时，前面的线圈首先检测到缺陷，线圈l2就有电势差，能清晰的检测到缺陷。如上图所示。但是目前旋转头的转速zui高只有18000转/分，安装双通道的探伤仪，探头轨道宽度为5mm，两个探头的宽度10mm，所以要达到100%探伤材料的运行速度zui高不能超过180m/min。但是目前大多数公司现有的精整机的运行速度为350m/min~400 m/min，没有一台机器的速度小于300 m/min。所以旋转头在高速运行探伤时，探头扫描的覆盖率只有43%左右，对长度低于10 mm的缺陷，会产生明显的漏检。另外一个因素是旋转头的检测灵敏度如果提的太高，会检测出较多的不影响使用缺陷，引起伤点过多使产品报废。为防止发现缺陷的数量太多，增加了一个短缺陷抑制功能，不达到一定长度的缺陷不产生报警。所以单独的旋转头探伤方法只能控制一定长度以上的长条形缺陷，对于横向缺陷和短缺陷不能检测出来。为了克服旋转式探伤的缺点和穿过式探伤方法的不足，大多数公司引进了穿过式+旋转式涡流探伤方法。
2目前实际检测能力
在实际生产中，经过取样缺陷统计分析表明苏州龙骏ljet探伤仪穿过式通道对夹杂、小坑、扁管有比较高的检测灵敏度，检测效果很好。
旋转式通道对具有一定宽度和一定深度的锯齿伤也有较好的检测效果。表1是在实际生产中我们对锯齿伤进行的金相分析，从该表中可以看出，检测锯齿伤不能单一的来看锯齿伤的深度，同时还要有一定
测试样品
时间
测试宽度（mm）
测试深度（mm）
探伤仪是否能检出
1
2010-1-12
0.05
0.08
否（旋转无明显信号）
2
2010-5-19
0.2028
0.0442
否（达到25%报警电平）
3
2010-5-19
0.1371
0.0437
否（达到25%报警电平）
4
2010-6-12
0.3089
0.0580
是
5
2010-6-12
0.2921
0.0452
是
6
2010-6-12
0.2500
0.0407
是
7
2010-6-23
0.1619
0.0435
否（达到40%报警电平）
8
2010-6-23
0.1107
0.0625
否（达到40%报警电平）
9
2010-6-28
0.2425
0.0633
是
10
2010-6-28
0.1984
0.0592
是
表1样品金相分析
的宽度。否则，即使是有的深度高达0.08mm，但宽度只有0.05mm,结果探伤仪检测曲线仍然是无明显信号；而有的深度只有0.04mm，但是宽度达到0.25mm，旋转头仍能有效的检测出来。从目前的探伤灵敏度和对探伤仪的了解来看，深度0.06mm以上，同时宽度0.2mm以上的锯齿伤我们比较有把握探出来，在这个数值以下的，大部分有缺陷信号显示，只有少部分无明显信号。
3目前检测的难点
现在所使用的旋转校准人工伤，也可称作标准样管，一般用微型锯制作，现在精度高的用电火花刻伤机制作。现场我们用的校准人工伤是20mm（长）*0.1mm（宽）*0.06mm（深）的刻槽，对于我们的校准人工伤，探伤仪有足够的灵敏度余量，但是在实际生产过程中我们发现部分线性锯齿伤，探伤仪没有探测出来的情况，即使是有的锯齿伤深度达到或者超过了标准样管。这是为什么呢？
图3标准样管和锯齿伤横截面
图3是标准样管和线性锯齿伤横截面示意图，标准样管是模拟的横向裂纹、划伤等自然缺陷，探伤仪对这样的缺陷灵敏度比较高，这是因为铜管表面感应的涡流畸变量较大，反应到测量线圈上表现的缺陷信号幅度比较大，因此这样的缺陷比较容易探测出来。而锯齿伤的形成有一点特殊，在成型加工前，它的形状和标准样管的缺陷有点类似，从原理上讲，这样的缺陷探伤仪也有足够的灵敏度和信噪比把它探测出来。但不幸的是，经过成型旋压后，原来的缺陷空隙被碾平，这样感应的涡流畸变量就大大减弱了，相应的缺陷信号就比较弱，若本身的缺陷深度和宽度又比较小，那么从测量线圈检测的信号就十分弱，甚至淹没在噪声信号之中，很难提取出来，造成探伤仪漏检。所以对比较细小的锯齿伤，对旋转探伤仍然是一种挑战！
4解决方案
对于目前出现漏检的锯齿伤，我们分两种考虑，*种情况是，旋转探伤有缺陷信号，但是未能达到报警电平；第二种情况是旋转探伤无明显信号，从曲线上很难判断铜管本身有缺陷。
*种情况的解决方案目前有2种：*，提高灵敏度或者降低报警电平。这种方法好处是把一些临近报警电平的有缺陷的铜管检测出来，对检测锯齿伤有些帮助，但是灵敏度毕竟不能无限制的提高，提的太高，随之而来的是噪音信号也跟着急剧增加，对产品的成材率影响非常大， 有些得不偿失。同样的道理，降低报警电平效果也是一样的。我们只能利用试验和经验来设置一个合适的灵敏度和报警电平，使之尽可能的在探出缺陷的同时兼顾成品率。事实上我们现在的灵敏度已经不低了，所以单独靠用这一种方法不能完*问题；第二种方法是利用探伤曲线评价，一线操作工人现场操作，发现探伤曲线异常，及时检查确认铜管表面质量。另一方面，探伤工程师及巡检人员在线监控探伤曲线，及时记录，发现曲线异常及时和现场沟通，确认铜管表面质量。目前，这项工作已在进行中，收到了不错的效果。
第二种情况的解决方案比较棘手，出现这种情况，往往线性锯齿伤深度浅，宽度小，即使是旋转探伤也不是很敏感，探伤曲线没有明显的异常，目前的解决方案是一线工人加强检查，做到每盘必检；另外一方面，技术人员加强抽查力度。
5结束语
综上所述，苏州龙骏无损检测设备有限公司的穿过式+旋转式的检测方式，对绝大多类型的缺陷有比较好的检测效果，旋转探伤在对线性缺陷的检测效果上比穿过式好，但是对比较细小的锯齿伤，目前仅靠探伤仪不能保证100%检测出。实际上，任何设备都不是一劳永逸的，一套参数不可能把所有的缺陷都检测出来，要想根本上解决线性锯齿伤的问题，还得从每一个工序做起，严把质量关，才能从根本上杜绝锯齿伤的存在。
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涡流探伤原理是用激励线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。按检测线圈的形状不同，可分为穿过式和旋转式涡流探伤仪。
1.1穿过式探伤仪检测原理如图1所示：
图1穿过式探伤仪原理示意图
l1为激励线圈，采用高频振荡电流，产生振荡磁场，振荡磁场使金属试样产生涡流。涡流的作用是产生反磁场，使l2产生电流，l2是由正向绕阻和反向绕阻组成的线圈，如果材料比较均匀，正反绕阻产生的电流互相抵消。如果材料上有缺陷，先检测到的绕阻与其反绕阻就存在电势差，在l2上，就会有电压显示。如果材料上有一纵向长缺陷，缺陷的变化均匀，大小一致，那么，l2绕阻上电势差就会较小或没有电势差，所以难以检测到纵向长缺陷。穿过式线圈只能够检测到裂纹、夹渣、气孔、凹坑、碰扁等点状缺陷或横向缺陷，能够较好控制产品的泄漏，代替水压试验检漏。但对于纵向长缺陷则难以发现，所以在用户使用中有可能出现扩口裂、胀管裂等现象。
1.2 旋转式检测原理如图2所示：
图2旋转式探伤仪原理示意图
如图所示，l1为激励线圈，l2为测量线圈。旋转头的点式探头，制作成一个点状，围绕材料做高速旋转，其测量线圈的制作原理与穿过式一样，也是自比差动式线圈。当探头在高速旋转时，两个测量线圈的位置一前一后。当材料上有缺陷时，前面的线圈首先检测到缺陷，线圈l2就有电势差，能清晰的检测到缺陷。如上图所示。但是目前旋转头的转速zui高只有18000转/分，安装双通道的探伤仪，探头轨道宽度为5mm，两个探头的宽度10mm，所以要达到100%探伤材料的运行速度zui高不能超过180m/min。但是目前大多数公司现有的精整机的运行速度为350m/min~400 m/min，没有一台机器的速度小于300 m/min。所以旋转头在高速运行探伤时，探头扫描的覆盖率只有43%左右，对长度低于10 mm的缺陷，会产生明显的漏检。另外一个因素是旋转头的检测灵敏度如果提的太高，会检测出较多的不影响使用缺陷，引起伤点过多使产品报废。为防止发现缺陷的数量太多，增加了一个短缺陷抑制功能，不达到一定长度的缺陷不产生报警。所以单独的旋转头探伤方法只能控制一定长度以上的长条形缺陷，对于横向缺陷和短缺陷不能检测出来。为了克服旋转式探伤的缺点和穿过式探伤方法的不足，大多数公司引进了穿过式+旋转式涡流探伤方法。
2目前实际检测能力
在实际生产中，经过取样缺陷统计分析表明苏州龙骏ljet探伤仪穿过式通道对夹杂、小坑、扁管有比较高的检测灵敏度，检测效果很好。
旋转式通道对具有一定宽度和一定深度的锯齿伤也有较好的检测效果。表1是在实际生产中我们对锯齿伤进行的金相分析，从该表中可以看出，检测锯齿伤不能单一的来看锯齿伤的深度，同时还要有一定
测试样品
时间
测试宽度（mm）
测试深度（mm）
探伤仪是否能检出
1
2010-1-12
0.05
0.08
否（旋转无明显信号）
2
2010-5-19
0.2028
0.0442
否（达到25%报警电平）
3
2010-5-19
0.1371
0.0437
否（达到25%报警电平）
4
2010-6-12
0.3089
0.0580
是
5
2010-6-12
0.2921
0.0452
是
6
2010-6-12
0.2500
0.0407
是
7
2010-6-23
0.1619
0.0435
否（达到40%报警电平）
8
2010-6-23
0.1107
0.0625
否（达到40%报警电平）
9
2010-6-28
0.2425
0.0633
是
10
2010-6-28
0.1984
0.0592
是
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的宽度。否则，即使是有的深度高达0.08mm，但宽度只有0.05mm,结果探伤仪检测曲线仍然是无明显信号；而有的深度只有0.04mm，但是宽度达到0.25mm，旋转头仍能有效的检测出来。从目前的探伤灵敏度和对探伤仪的了解来看，深度0.06mm以上，同时宽度0.2mm以上的锯齿伤我们比较有把握探出来，在这个数值以下的，大部分有缺陷信号显示，只有少部分无明显信号。
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图3标准样管和锯齿伤横截面
图3是标准样管和线性锯齿伤横截面示意图，标准样管是模拟的横向裂纹、划伤等自然缺陷，探伤仪对这样的缺陷灵敏度比较高，这是因为铜管表面感应的涡流畸变量较大，反应到测量线圈上表现的缺陷信号幅度比较大，因此这样的缺陷比较容易探测出来。而锯齿伤的形成有一点特殊，在成型加工前，它的形状和标准样管的缺陷有点类似，从原理上讲，这样的缺陷探伤仪也有足够的灵敏度和信噪比把它探测出来。但不幸的是，经过成型旋压后，原来的缺陷空隙被碾平，这样感应的涡流畸变量就大大减弱了，相应的缺陷信号就比较弱，若本身的缺陷深度和宽度又比较小，那么从测量线圈检测的信号就十分弱，甚至淹没在噪声信号之中，很难提取出来，造成探伤仪漏检。所以对比较细小的锯齿伤，对旋转探伤仍然是一种挑战！
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*种情况的解决方案目前有2种：*，提高灵敏度或者降低报警电平。这种方法好处是把一些临近报警电平的有缺陷的铜管检测出来，对检测锯齿伤有些帮助，但是灵敏度毕竟不能无限制的提高，提的太高，随之而来的是噪音信号也跟着急剧增加，对产品的成材率影响非常大， 有些得不偿失。同样的道理，降低报警电平效果也是一样的。我们只能利用试验和经验来设置一个合适的灵敏度和报警电平，使之尽可能的在探出缺陷的同时兼顾成品率。事实上我们现在的灵敏度已经不低了，所以单独靠用这一种方法不能完*问题；第二种方法是利用探伤曲线评价，一线操作工人现场操作，发现探伤曲线异常，及时检查确认铜管表面质量。另一方面，探伤工程师及巡检人员在线监控探伤曲线，及时记录，发现曲线异常及时和现场沟通，确认铜管表面质量。目前，这项工作已在进行中，收到了不错的效果。
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5结束语
综上所述，苏州龙骏无损检测设备有限公司的穿过式+旋转式的检测方式，对绝大多类型的缺陷有比较好的检测效果，旋转探伤在对线性缺陷的检测效果上比穿过式好，但是对比较细小的锯齿伤，目前仅靠探伤仪不能保证100%检测出。实际上，任何设备都不是一劳永逸的，一套参数不可能把所有的缺陷都检测出来，要想根本上解决线性锯齿伤的问题，还得从每一个工序做起，严把质量关，才能从根本上杜绝锯齿伤的存在。
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