金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测

鉴于脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测在金属构件损伤检测中的优势,提出一种非铁磁性金属构件缺陷的脉冲涡流近-远场复合定量检测探头。通过数值仿真,在系统分析电磁场能流密度的基础上,研究脉冲涡流近-远场检测信号特性及其对构件腐蚀减薄缺陷的响应灵敏度,剖析检测信号特征与缺陷尺寸参数间的关联规律。同时,搭建试验平台,进一步探究基于脉冲涡流近-远场复合定量检测的非铁磁性金属构件腐蚀减薄缺陷定量检测方法。仿真及试验结果表明,所提集成磁场直接和间接耦合分量的新探头构型可同时对金属构件腐蚀减薄缺陷实施脉冲涡流检测和脉冲远场涡流检测,增强了缺陷定量信息的有效拾取。     

脉冲涡流检测激励参数和激励线圈参数的优化设计

在采用脉冲涡流技术对铁磁性承压设备进行缺陷检测时,脉冲激励参数和激励线圈参数的不同会对检测结果造成较大影响。首先,利用有限元法建立了脉冲涡流检测铁磁性试件厚度的仿真模型;其次,以差分信号峰值为特征分析了脉冲激励参数和激励线圈参数对检测灵敏度和分辨率的影响,依据影响规律确定了脉冲激励参数和激励线圈参数,通过仿真试验确定了在该参数下的有效壁厚检测范围;最后,通过测试件试验,验证了仿真结果的正确性。     

基于动生涡流效应的高速运行构件亚表面缺陷检测

基于电磁场理论和有限元分析方法,使用Maxwell软件建立含亚表面缺陷的铁磁性和非铁磁性金属构件在直流线圈磁场作用下动生涡流磁场的数值计算模型。通过仿真分别研究了亚表面缺陷深度、构件运动速度以及传感器位置对缺陷信号的影响,并进行了试验验证。     

基于固态磁场传感器的脉冲涡流检测铁磁性构件腐蚀缺陷

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,该技术可用于铁磁性材料腐蚀缺陷的检测和评估。目前国内外铁磁性材料腐蚀缺陷的脉冲涡流检测多采用盘式检出线圈拾取感应电压信号,但对采用固态磁场传感器拾取磁场信号的分析尚存不足。通过解析建模仿真和试验发现,与传统感应电压信号相比,磁场信号对铁磁性构件腐蚀缺陷深度的响应更为灵敏,有利于铁磁性构件腐蚀缺陷检出率和评估精度的提升。     

涡流检测磁化管道时频率对线圈阻抗的影响

管道漏磁—涡流复合内检测是一种将漏磁传感器和涡流传感器集成在同一个探头壳体内,用霍尔传感器检测并量化缺陷,再用涡流传感器判定内外壁缺陷的方法。涡流线圈阻抗变化的影响因素有缺陷本身规格形状、缺陷处材料的磁特性以及线圈的激励频率。通过有限元仿真测量了不同激励频率下,涡流线圈经过管道内外壁的缺陷时,线圈的电感、电阻、阻抗和阻抗角的变化规律。结果表明,当线圈的激励频率在200kHz左右时,对内壁和外壁缺陷,线圈的电阻和阻抗角变化较大,而电感和阻抗的变化不明显。试验结果为进一步设计涡流检测电路奠定了基础。     

小径管周向裂纹脉冲涡流检测仿真和试验研究

针对小径管周向裂纹缺陷,通过有限元仿真及试验,研究了利用磁导体环形激励脉冲涡流检测技术检测小径管周向裂纹缺陷的问题。仿真给出了管道在有缺陷和无缺陷状态下磁场分布、涡流分布以及接收线圈的电压值。从仿真结果可以观察出,周向裂纹端头处的磁场分布以及涡流分布会发生明显变化,产生沿管壁法向的磁场,检测线圈位于裂纹端头处正上方时检测灵敏度最高。实际检测结果与仿真结果一致,表明磁导体环形激励轴向涡流对小径管周向缺陷具有显著的检测效果。     

金属亚表面腐蚀缺陷的脉冲调制涡流磁场梯度成像

由于工况复杂,在役金属构件极易产生亚表面腐蚀缺陷,严重影响其安全运行。脉冲调制涡流检测技术是一种新型脉冲涡流检测技术。相较传统脉冲涡流检测技术,其在金属构件缺陷检测和评估中具有优势;将其与磁场梯度测量技术有效结合,探究其在金属构件亚表面腐蚀缺陷检测中的成像方法和技术优势。通过有限元分析,发现相较脉冲涡流磁场梯度信号,脉冲调制涡流磁场梯度信号对金属亚表面腐蚀缺陷边缘识别具有更高的灵敏度。并且,搭建了相关试验系统,通过试验验证了仿真分析结论。试验结果表明,脉冲调制涡流磁场梯度检测信号对金属构件亚表面腐蚀缺陷成像具有更高的精度,有利于缺陷的检测。     

涡流效应对脉冲漏磁检测信号的影响

为了研究脉冲漏磁检测中涡流效应对漏磁信号的影响,应用有限元分析软件建立了脉冲漏磁检测仿真模型,对被测样本内磁场与涡流分布随时间变化的情况进行了分析,进而研究了基于不同激励电压和磁芯磁导率仿真模型的漏磁信号波形。仿真结果表明,当磁场激励较小时,漏磁信号在脉冲激励电压的上升阶段存在过冲现象,随后达到稳态。搭建了检测平台进行检测试验,检测结果与仿真结果相一致,研究表明在缺陷检测中应用检测信号峰值特征评估缺陷深度的方法具有更高的精度。     

铁磁性平板构件腐蚀缺陷的脉冲涡流检测

为检测铁磁性平板构件背部的小型点腐蚀缺陷,使用脉冲涡流检测的方法实现缺陷的检测与识别。基于脉冲涡流检测技术,设计脉冲涡流传感器,在激励频率为32、16、8、4 Hz的低频下对厚度为3、6、9 mm的平板上的腐蚀缺陷点进行了试验。检测结果表明,使用脉冲涡流检测技术可检测到深度1 mm、直径2 mm的圆形点腐蚀缺陷,能有效检测出铁磁性平板表面及背部的小型点蚀缺陷。     

基于脉冲涡流的多层异种金属材料内部缺陷检测

多层异种金属材料被广泛地应用于航空航天、国防、核工业等领域。由于异种金属材料的特殊性、复杂性,其内部容易出现缺陷,这对传统的无损检测技术提出了挑战。为了提高对该结构内部缺陷的检测能力,提出了磁集中脉冲涡流检测技术。通过设计优化涡流探头的结构参数和设计磁屏蔽方法聚集磁场,提高了内部缺陷的检测灵敏度。最后,使用磁集中结构的脉冲涡流探头对不同缺陷大小的多层异种结构试件进行了检测和方法验证,试验结果表明,设计的脉冲涡流检测平台能成功检测多层异种试件中的缺陷。     

铁磁性材料的涡流与磁记忆集成检测研究

提出了一种磁记忆和涡流集成检测的快速方法,利用磁记忆和涡流检测信号,实现铁磁性材料表面和近表面应力集中和缺陷的检测,同时设计了集成检测系统和传感器,对模拟试块分别进行了四种状态的检测试验。结果表明,集成方法可以实现铁磁性试块应力集中和裂纹的检测,比单一检测能获取更全面的有用信号。     

金属表面缺陷的电涡流脉冲热成像检测

利用搭建的电涡流脉冲热成像检测平台,对常用金属的表面缺陷进行了检测。为了去除热成像图中的噪声,提高金属试件表面缺陷的对比度,采用独立成分分析法分析了表面缺陷的热响应特征。结果表明,独立成分分析法可有效地识别出缺陷、线圈、缺陷及线圈附近、试件边缘等区域的热响应信号特征,缺陷区域成像清晰,实现了金属构件表面线性缺陷和微小开孔的可视化检测。     

脉冲涡流热成像检测激励参数的优化

脉冲涡流热成像无损检测技术可以对金属表面裂纹进行快速、准确地检测,但是不同的激励参数和材料特性对检测结果影响很大。通过建立感应加热二维模型,选取了表面温升和温度升高比两个特征量,分析了铁磁性的45钢和非铁磁性的202不锈钢在加热时间和激励电流频率变化时的感应加热规律,比较了两种材料的涡流场、温度场分布的差异以及激励参数变化对裂纹检测的影响,为实际检测中铁磁性和非铁磁性材料脉冲涡流感应加热激励参数的选取提供了参考。     

基于脉冲漏磁的表面缺陷判别

考虑到涡流效应对脉冲漏磁信号的影响,仿真了不同激励电压、不同磁芯相对磁导率、不同缺陷深度和埋藏深度下的缺陷脉冲漏磁信号,发现了检测信号的过冲和波动现象。基于此现象提出了两种近表面或深埋藏缺陷的判别方法,即基于过冲及波动现象的方法以及基于导数极值的方法。最后通过试验验证了上述方法的可行性。     

面向零件安全服役的磁记忆检测仿真研究

金属磁记忆方法是铁磁性零件早期损伤检测的唯一手段,可有效保障零件安全服役。文章通过建立一种模拟地球磁场作用的有限元分析模型,选用方形缺陷作为研究对象,较为系统地分析了不同缺陷深度、缺陷宽度、缺陷埋深、缺陷厚度及中心偏移量等参数对磁记忆漏磁信号的影响关系,并通过磁记忆检测实验验证了仿真模型的有效性。结果表明:通过提取磁记忆信号相应特征参数可以实现缺陷定性/定量评估,为铁磁性构件的磁记忆检测提供了一种仿真验证的方法。     

激励参数对脉冲涡流缺陷检测的仿真分析

脉冲涡流检测技术是一种新兴的电磁无损检测技术,激励参数与脉冲涡流检测灵敏度、涡流渗透深度密切相关,选择合适的激励参数十分必要。采用COMSOL有限元仿真软件建立了脉冲涡流圆柱型探头的有限元模型,分析了不同幅值、不同占空比以及幅值与时间的乘积相同的情况下,对金属部件表面下缺陷检测的影响。通过有限元仿真分析,提出增大激励幅值可以提高检测的灵敏度,增大占空比可以提高涡流的渗透深度的结论。该结论为工程实践金属内部缺陷检测提供了一定的参考价值。     

脉冲漏磁传感器的优化设计与试验验证

在铁磁性板材、管道腐蚀、裂纹等缺陷检测方面,脉冲漏磁技术显示了潜在的优势。在对多种不同结构的传感器进行仿真分析的基础上,提出了一种新型励磁结构的脉冲漏磁传感器,减少了背景噪声磁场对缺陷漏磁信号的磁场压缩作用,提高了传感器对缺陷信息获取的准确性,适合于绝缘层或涂覆层下缺陷的检测。研制了新型传感器,并对标准试件进行了测试。试验证明了传感器设计的正确性及有效性。     

浅析钢管涡流探伤之相位分辨

钢管涡流探伤中,为克服铁磁性金属磁导率对探伤的影响,需要对钢管进行饱和磁化。在实际检测中有时会出现缺陷信号的相位无法分辨的问题。理论分析及试验表明,磁化导致存在涡流效应以及漏磁效应两种机理。当磁化强度过饱和时,漏磁效应强于涡流效应,由于缺陷的漏磁信号不含有相位信息,使得缺陷信号相位无法分辨;当磁化强度合适时,涡流效应占主导地位,这时检测结果阻抗平面图上的各缺陷信号的形式与非铁磁性涡流探伤结果类似,缺陷相位分辨清楚。     

敫励参数和试件电磁参数对脉冲涡流检测影响的仿真分析

脉冲涡流检测技术已成功应用于带包覆层容器和管道壁厚检测。然而,由于铁磁性材料脉冲涡流检测机理的复杂性,目前缺乏对检测信号影响因素的有效分析方法。首先利用有限元仿真方法建立了脉冲涡流检测模型,并用试验验证了模型的正确性;然后研究了重复频率、占空比及边沿斜率等激励参数对检测信号的影响,为脉冲涡流检测激励模式的选择提供参考;最后分析了试件电磁参数对检测信号的影响,为脉冲涡流检测结果的解释提供依据。     

铁磁性管道脉冲远场涡流检测中线圈间距影响

依据分析检测原理,对铁磁性管道脉冲远场涡流检测时激励线圈与接收线圈之间的间距对缺陷检测结果的影响进行试验研究。给出了试验所得的检测线圈衰减曲线、检测灵敏度曲线以及感应电压剖面曲线。对材质为J55,尺寸为73.8 mm×5.7 mm的油管进行检测试验,结果显示当线圈间距由60 mm逐步增加到210 mm时,检测线圈感应电压衰减曲线发生明显变化,缺陷检测灵敏度|Δu|/u由0.35逐步增加到143,最高灵敏度对应的接收时间点前移2 511μs;但线圈间距增加到240 mm时,灵敏度|Δu|/u降为73。试验结果表明:线圈间距为210 mm时,其检测灵敏度最佳。该研究对脉冲远场涡流检测探头的设计具有参考价值。