电磁超声高温测厚原理及应用案例

电磁超声是超声波无损检测的一个分支。该技术利用电磁场的相互作用,在被测材料表面产生超声波。因此,电磁超声无损检测过程无需使用耦合剂,并且支持非接触检测。不停工情况下的在役管道以及其他压力容器的剩余壁厚测量是当今无损检测领域的一个研究热点。在常温管道测量方面,使用传统的压电超声可以比较精确地测量管道的剩余壁厚。但是,在高温管道测量方面,目前高温耦合剂还是存在易于挥发、效果不稳定的缺点,而且价格昂贵,不利于实际应用。文章介绍了电磁超声测厚的基本原理、电磁超声厚度测量的仪器设备、探头及其使用范围。结合高温管道测厚的实际应用案例,对电磁超声测厚应用进行了阐述、分析和总结。最后得出,电磁超声由于无需接触、不需要耦合剂等特点,对材料的高温测厚具有独特的优势。     

第十二专题 在役铁磁性管涡流检测方法与应用

随着热力发电和石化工业的迅速发展,越来越多的碳钢、镍合金等铁磁性管被应用在冷凝器、高压加热器、蒸汽发生器和其它热交换器上.近年来,由于冶金技术的进步,使双相钢400系列不锈钢等材料具有良好的耐腐蚀性能、高导热率和低热膨胀系数,因而很适合在热交换器中使用,但这两种材料都具有较强的铁磁性.通常这些热交换器的管子数量较多,但停车检修时间有限,要在较短时间内完成大量管子的检测任务,采用超声或其它方法都是不现实的,只能采用电磁涡流法,但是常规电磁涡流检测方法只是对非铁磁性管子才有效.     

电磁超声传感器机理的理论研究

电磁超声传感器作用于铁磁性材料中,由洛仑兹力和磁致伸缩力产生超声波,建立了两种力分别作用下超声波幅值与铁磁性材料磁感应强度的函数关系,分析了洛仑兹力、磁致伸缩力及洛仑兹力和磁致伸缩力共同作用三种情况下,超声波幅值与磁感应强度的变化趋势。     

电磁超声超高温检测信号强度变化规律研究

电磁超声是高温无损检测的有效方法之一,但由于高温状态下被检材料电、磁、声特性变化引起的检测信号强度变化复杂,使得超声探伤中回波当量评估缺陷的技术难以使用,限制了电磁超声探伤技术的应用。以铁磁性材料Q235、15CrMo、20#和非铁磁性材料Al为代表材料,实验研究了室温到700℃范围内脉冲回波检测时电磁超声检测信号强度随温度的变化规律。发现电磁超声检测信号强度随温度非线性、非单调地波动变化特征,分析提出了电磁超声高温探伤中回波当量法应用的一般原则,对工程应用具有指导意义。     

用于无损检测的电磁超声换能器研究进展

电磁超声换能器(EMAT)是一种通过电磁耦合方法产生和接收超声波的换能器。由于EMAT具有非接触性、无需耦合剂等优点,受到广大无损检测与评估工作者的广泛关注。从物理原理出发,介绍了EMAT过程数学建模、装置设计以及工程应用等方面的研究现状,并对其发展趋势作出了展望。     

电磁超声技术在焊缝检测中的应用

电磁超声技术利用洛伦兹力或磁致伸缩原理在金属或磁性材料中激发出超声波,它是一种超声无损检测新技术。相对于其他无损检测技术而言,电磁超声具有所有的超声检测的优势。声波的激发发生在材料的表面而不是在传感器内部。所以它与传统的基于压电换能器的超声检测相比,具有无需耦合剂、可非接触、可适用于超低温或超高温环境、有利于工业自动化以及可方便有效地实现横波检测及导波检测等优势。Innerspec Technologies公司致力于电磁超声技术的研发和应用,在近十几年中开发了150多台工业在线电磁超声检测系统,广泛应用于钢铁、汽车制造、石油天然气管道和压力容器等领域。作为一种超声波技术,电磁超声可以应用于各种厚度测量、缺陷检测以及材料表征。举例讨论了电磁超声在焊缝检测中的应用。第一个应用是利用导波对激光拼焊板的检测。第二个应用是电阻焊钢管的在线检测。利用沿着周向传播的超声导波对焊缝进行检测,克服了由于焊缝位置偏转对传统超声焊缝检测设备带来的困难。第三个应用是水平横波以及多通道电磁超声相控阵技术实现奥氏体不锈钢焊缝的检测。     

铁磁材料电磁超声无损检测数值模拟

电磁超声无损检测由于具有无需耦合剂、检测速度快、效率高等优点而被应用于众多工程领域。文章研究了碳素钢电磁超声无损检测数值模拟中的重点问题——磁性材料内部磁场分布的数值模拟方法。以麦克斯韦方程组为理论基础,基于等效磁极化法开发了铁磁材料内部的磁化强度计算方法和程序。数值模拟中采用有限元-边界元混合方法,并采用等效电流模型计算永磁体磁场分布,以实现铁磁性材料内部三维静态磁场数值模拟。通过对数值模拟结果的分析及与ANSYS计算结果进行比对,验证了方法的有效性。     

蜂窝夹芯复合材料空气耦合超声检测技术研究

超声波通常借助液体耦合剂透射进入检测对象内部。然而,蜂窝夹芯复合材料板有时不允许采用液体进行声学耦合,导致常规超声检测技术无法应用于复合材料内部缺陷检测。由此,本研究提出蜂窝夹芯复合材料板的空气耦合超声成像检测技术。首先,通过优选探头参数、优化探头布置方法高效接收超声透射波;其次,基于透射波幅值进行超声C扫描成像;最后,结合金相方法分析图像特征。研究结果表明,空气耦合超声检测技术可对蜂窝材料进行成像检测,能够直观显示完好蜂窝结构、脱粘、芯层压缩,是一种可避免耦合剂污染的高精度复合材料无损检测技术。     

电磁超声检测各向同性金属材料的弹性模量及声波模式转换

介绍了一种利用电磁超声波检测(EMAT)各向同性金属材料弹性模量的方法,检测对象为CSK-ⅡA标准试样(材料为20钢),利用大功率电磁超声检测系统同时激发横波和纵波,横波和纵波的传播速度分别为3 241.20m·s-1和5 937.62m·s-1,进而得出杨氏模量和泊松系数分别为212.51GPa和0.288 1。推导出横波转为纵波的模式转换效率为9.5%,系统激发纵波的效率是系统激发横波效率的9.2%。该检测方法不需要耦合剂和打磨工件,检测表面可以有腐蚀缺陷和凹凸不平,避免了传统压电超声检测需要使用耦合剂而带来的检测误差,提高了测量精度和检测效率。     

电磁超声不同线圈选型数值模拟分析

电磁超声是近几年迅速发展的一种新兴无损检测技术,与常规超声相比具有非接触、无需耦合、适于高温检测、易于激发各种超声波形等优点.因此,本文基于数值模拟方法研究了不同线圈结构对电磁超声技术的影响,确定在本文研究条件下最佳线圈类型.     

基于电磁超声的金属板测厚技术仿真研究

针对金属板厚度测量问题,研究了电磁超声波在金属板中的传播特性,根据有限元理论,利用ANSYS有限元分析软件对金属板测厚换能器进行了仿真分析。建立了测厚换能器的三维模型,对模型进行了电磁分析和电磁结构耦合分析。分别得出了被测试件内感生出的涡流和受到的洛伦兹力以及被测试件内部受到的位移情况。仿真结果表明,被测试件内质点受到的洛伦兹力方向为向下,且线圈正下方的洛伦兹力最大;通过不同时刻质点位移的变化可以直观地观察出电磁超声波在板中的传播状况;通过对单个质点位移的分析得出了该模型产生的电磁超声波的质点位移最大方向是向下的;该模型产生的超声波是向下的,可用于模拟电磁超声的测厚情况。     

超声测厚仪的零点校准与温度变化对测量值的影响

在超声波测厚的场合,通常使用带延迟块的探头。由于延迟块的介入,使超声波传播的声时增加,而且延迟块材料的声速会随着温度的变化而变化,进而会影响厚度测量的准确性。设计超声测厚仪时要设计减除这多加的声时的电路,使最终结果为被测物的真实厚度。采用不同的技术路线来实现这个功能,会导致在不同的环境温度、不同的耦合状况、测量对象为不同材料等各种各样的应用环境下,产生不同的效果。针对超声测厚仪“校零”这一关键点加以论述,介绍温度对“零点”的影响,并介绍几种目前比较流行的“校零”的方法,指出各个方法的优缺点。     

电磁超声传感器的检测灵敏度优化

电磁超声检测技术因具有无需耦合剂、可非接触检测的优点,广泛应用于极端温度、未经打磨等工况下的设备检测。电磁超声检测灵敏度是电磁超声检测能力的重要表征,然而直入射检测灵敏度受设备、探头、被检材料等因素影响,实际表现参差不齐。研究了线圈外径和激励频率对电磁超声检测灵敏度的影响,然后根据仿真结果设计了新的电磁超声传感器并进行检测试验。试验结果表明,优化后的电磁超声传感器检测灵敏度有所提升,可检测到碳钢中■2 mm平底孔缺陷。综合仿真与试验结果可知,减小线圈外径与提高激励频率,能够提高电磁超声的检测灵敏度。     

超磁致伸缩材料及其应用

超磁致伸缩材料及其应用当通过线圈的电流变化或者是改变与磁体的距离时，其尺寸即产生显著变化的铁磁性材料，通常称之为磁致伸缩材料．常用于超声波振子等。所谓超磁致伸缩材料，其尺寸变化比目前的铁氧体等磁致伸缩材料大得多，而且所产生的能量也大，因此可以制作直接...     

基于磁滞回线原理的铁磁性材料应力测试方法

提出了一种检测铁磁性材料应力的新方法。铁磁性材料的磁致伸缩特性与材料本身的微观结构有关,材料的微观结构会随着自身应力状态的改变发生一定的改变。由此,根据铁磁性材料的磁滞现象,对试件施加应力,通过基于磁致伸缩的电磁超声检测(EMAT)平台,得到不同应力下磁滞回线对应的超声信号幅值-静态激励电流关系曲线。提取曲线中的特征参数,绘制出特征参数-应力值关系曲线。试验结果表明,此方法可定性检测出材料的应力状态。     

超声波清洗技术的特点及应用

超声波清洗与其它清洗相比具有洗净率高、残留物少、清洗时间短、清洗效果好,凡是能被液体浸到的被清洗件,超声对它都有清洗作用.不受清洗件表面形状限制,如深孔、狭缝、凹槽,都能得到清洗.由于超声波发生器采用D类工作放大,换能器的电声效率高,因此超声清洗具有高效节能.它是一种真正高速、高质量、易实现自动化的清洗技术.若清洗剂采用非ODS清洗剂则具有绿色环保清洗作用.超声清洗对玻璃、金属等反射强的物体其清洗效果好,而不适宜纺织品、多孔泡沫塑料、橡胶制品等对声吸收强的材料.     

电磁声换能器的设计与应用

常规超声波检测所用的换能器是通过电能与机械能相互转化的压电换能器。介绍几种从产生不同形式波型的角度出发设计出的电磁声换能器，它是一种通过电磁耦合方式产生和接收超声波的挟能器。     

超声波探伤仪及数字化超声波探伤仪

1 常规超声波探伤仪的基本结构超声波探伤仪的基本结构框图如图1所示.探伤仪有同步电路、发射电路、接收电路、时基电路、显示器、电源和超声波换能器等几个部分组成.同步电路:产生使整个仪器协调工作的同步脉冲信号,以同步触发发射电路、时基电路及闸门电路等部分,以便在显示屏上稳定地显示所需观察的超声回波脉冲.发射电路:产生高压(负)脉冲,激励超声波换能器产生高频振荡,从而形成脉冲超声波,经耦合层进人被检构件和材料.接收电路:从超声探头接收到的微小超声信号,经压电晶片转换为微弱的电脉冲信号,经接收电路放大后显示在示波器上.常规超声波探伤仪接收电路由衰减器、高频放大器、检波和视频放大器等几个部分组成.调节衰减器实际上是调节放大器的增益,以便使所观察的回波以合适的高度显示在示波屏上.时基电路:实际是方波形成电路和锯齿波形成     

磁流体与磁流变体

磁流体及其应用〔1〕　磁流体是由粒径 10nm级的铁磁性超细颗粒与界面活性剂等稳定的分散于液体中的胶态溶液 ,经受一般的离心力或磁场的作用也不会发生凝聚或沉淀 ,表观上是一种具有铁磁性的流体。其最通常的制备方法是借助于共同沉淀法制得粒度约为 10nm的磁铁矿之类铁氧体之后 ,吸附以界面活性剂 ,然后分散于油或水中即制成磁流体。新近又开发成功了将比铁氧体饱和磁化强应更大的纳米金属铁粉分散于液体中的磁流体 ,它是在水中添加粒径大的正离子或负离子 (取代界面活性剂 )而将铁磁性纳米颗粒分散于液体中的离子性磁流体。当前 ,在磁流…     

高低温用超声波探头的开发与高温下裂纹监视技术

超声波探伤方法是检测裂纹和计测材料劣化的一种有效的检查方法,多用于结构材料的使用期间内检查。但是,由于至今还没有推出一种能够长期稳定地使用于高温或超低温中的探伤用探头,因此通常是待结构材料温度返回到常温之后进行检测。鉴于上述缺点,笔者们开发出一种高低温用探头。其原理是:以钎焊方法把振动器耦合在探头的外侧(保护膜),以便同时形成耐热性电极。此探头既使在550℃高温中也无需冷却后使用,并且通过335℃炉内耐久试验证明,它具有一年以上的耐热性能。不仅如此,还证实该探头在