銅管渦流檢測技術探討

(國電華鎣山發電廠,四川渠縣635214)

　　摘　要：火力發電廠凝結器、冷油器銅管更換前要對新銅管進行渦流檢測，根據多年的檢測經驗，介紹在火力發電廠銅管渦流檢測中的一點經驗。
　　關鍵詞：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，而且大多數是自動 化檢測，自動報警、
自動記錄、自動分選和自動停車。
但作為運行單位，購買此套自動化設備費用較高、檢測數量有限(1臺50 MW的機組銅管7 000支左右，100 MW的機組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行檢測。
現介紹外穿過式人工送管進行銅管渦流探傷的一點經驗。

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重要因素。試件的特征頻率為：


式中：μr——試件的相對磁導率；
　　σ——試件的電導率；
　　di——試件內徑；
　　δ——試件的壁厚。
　　當試件充滿線圈時，其有效磁導率μeff由下式計算：
　　

　　
由上式可知，當薄壁管試件充滿線圈時，其有效磁導率μeff是f/fg的函數，與其它因素無關。銅管為非磁性材料，
μr=1。當薄壁管試件未充滿線圈時，檢測線圈電壓或阻抗公式為
　　

徑；
Da——線圈的有效直徑。
　　當銅管規格不變時，檢測線圈的電壓或阻抗就為定值；當銅管的電導率σ、內徑di、壁厚δ變化時就引起阻抗的變化。
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率、磁導率、幾何尺寸、缺陷情況、線圈至缺 陷的距離及檢測頻率等有關。
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電導率的影響
　　由f/fg=2πfμσr2可知，f/fg隨σ增大而增加，當σ較小時，阻抗變化軌跡近似半圓；當σ較大時，阻抗的軌跡偏離半圓，最后斜率傾向于1，即45°。
銅是電的良導體，當被檢測的銅管成分較均勻時，阻抗的變化量小；當銅管成分不均勻時(如出現斷晶、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磁導率的影響
　　銅管為非磁性材料，μr=1，因此磁導率不會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。二者共同作用結果，使阻抗沿弦線方向變化。
　　由于電導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進行鑒別，對 于銅管這種非磁性材料，
f/fg＞4時分辨力較高。
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率和幾何尺寸兩個因素的綜合效應。在試件中，缺陷的出現是隨機的，
缺陷的位置、深度和形狀的綜合影響是無法計算的。
　　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系。當裂紋與
直徑引起阻抗變化夾角較大時，
說明裂紋深度大，裂紋尖銳，應力集中嚴重，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，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，應盡量選擇最佳檢測頻率。f/ fg過小，
電導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 膚效應顯著，
對被檢試件的近表層和內壁缺陷檢出不利。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。在實際檢測中，應盡可能使檢測
線圈與試件表面距離最近。在人工送管對銅管進行檢測時，
應注意選擇匹配的探頭(如規格 為ø25×1，就選用ø25.6的探頭)，并采取有效措施保證銅管運送的勻速平穩，
以 免因銅管在線圈中晃動引起的阻抗變化對檢測的不利影響。

3檢測過程中應注意的幾個問題
　　(1) 檢測設備使用前應預熱10 min左右，確保設備完好可用；每檢測1 h左右，用樣管對 儀器進行復驗，
以確保設備的檢測靈敏度。
　　(2) 送管速度的選擇：送管速度應根據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) 對盲區的檢測：探頭在檢測銅管兩端時存在端面效應，大約有100 mm左右的盲區。當檢 測銅管兩端時，
應放慢檢測速度，
來回往復進行檢測，這樣可大大消除盲區的長度，并有可 能分離出有缺陷的試件。
　　(4) 當探頭與銅管間隙較大，出現干擾信號較多時應及時更換探頭。
　　(5) 檢測過程中銅管應輕拿輕放，防止應力脆裂。防止應力脆裂的方法是在260～300 ℃的 低溫下進行1～3h的退火，
以降低或消除內應力。