压力容器无损涡流检测方法研究

　　摘要：控制压力容器的各环节中，无损检测技术在压力容器的质量控制和安全使用有着重要作用，本文主要介绍了涡流检测技术的发展及其概述，主要针对压力容器的涡流检测进行了详细的阐述，并对涡流检测的方法和目的进行了详细的介绍。以便涡流检测技术在应用压力容器检测方面有借鉴意义。
　　关键词：压力容器；无损检测；涡流检测
　　
　　1. 引言
　　在控制压力容器的各个环节中，无损检测技术对压力容器的质量控制和安全使用有着重要的作用。产品安全质量监督检验的任务是保证压力容器产品质量。鉴于压力容器的高危险性的特点，各个国家均规定在压力容器的设计、制造、安装、使用等过程中，必须对压力容器的材料、结构等进行严格控制及监督，以确保压力容器的安全运行。因此深入研究无损检测的技术，对压力容器的安全运行具有重要的实际意义。其中，涡流检测技术是无损检测技术的一种，有着独特的优点和应用价值。近年来，随着科学技术和设备的不断进步，涡流测试技术已经广泛应用于压力容器各个环节的检测控制。
　　2. 涡流检测
　　2.1涡流检测技术的发展
　　六十年代我国开始了涡流设备的研制与生产，涡流检测技术开始应用。七十年代末期八十年代初期是我国涡流检测技术广泛应用的第一个高潮期，涡流检测理论研究开展、国外设备引进、技术人才培训等等推动了涡流技术的广泛推广。八十年代中期，由于设备的限制，涡流技术陷入了瓶颈，难以超越超声检测技术。九十年代开始，涡流检测技术已经广泛应用到航空、航天、化工、机械等领域。
　　2.2涡流检测概述
　　涡流检测技术是电子在管壁内流动的阻抗测量法，具体来说是通过对于检测线圈形成的电磁场中的工件及其周围空间区域列出麦克斯韦电磁场方程组及定解条件，接着进行求解，从而确定检测线圈阻抗特性（也可以选择感应电压）的变化与被检测件的影响因素之间的关系，这就是涡流检测技术的基本理论。由于涡流探伤对表面裂纹的检测有很高的灵敏度，国内还开发研制了检测对象不同的多种涡流探伤设备。如汽车厂等用于活塞销，滚柱等对称性零件的探伤装置（上海第一汽车附件厂）；轴承厂、钢球厂等用于轴承钢球表面探伤的设备（上海材料所、厦门电视大学工业检测所等）；应用于检测转子中心孔缺陷的轴孔探伤仪（西安热工研究所）等。在涡流检测中，检测设备的关键器件是探头。但是当前，有关探头设计的理论研究尚不充分，探头的制作大都凭经验或依据实验进行设计制作。如何通过理论分析来进行探头参数的优化设计是很重要的研究课题。在实际应用中，我国虽有不少单位研制了多种型式的探头，但与国外水平相比，品种仍不多，随着涡流检测应用的日益广泛，有必要加紧适于各种应用场合的高性能新式探头的研制工作。
　　2.3涡流检测分类
　　在涡流检测技术中，多频检测技术和远场涡流检测技术是最常见的两种涡流检测技术。
　　（1）多频涡流检测技术
　　多频技术是美于年首先提取的该方法采用几个频率同时工作，能成功地抑制多个干扰因素，提取所需信号。为了进一步提高常规涡流检测设备的检测可靠性和自动化程度，数字化、智能化检测仪器将得到更加迅速的发展。人们的注意力将集中到用最新电子技术和计算机技术的成果来改进涡流信号的处理方式和电路，如相关电路、相位分析和多频技术的应用等。东大力研究和发展成象技术。像在管材探伤中，采用多频技术提取管子内外表面及内部缺陷涡流信号，并利用微机对不同涡流信号的图象进行分析与识别然后在荧光屏上显示的管子截面图象中准确地表示出来。现今，国外已有这方面研究成果报道。国内应该开展同类研究，以图在缺陷定性定量分析上有所进展。
　　（2）远场涡流检测技术
　　远场涡流检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术。它使用一个激励线圈和一个设置在与激励线圈相距约二涪管内径处的较小的测量线圈工作。测量线圈能接收到来自激励线圈的穿过管壁后返回管内的磁场从而有效地检测金属管子的内壁缺陷和壁厚减薄。随着我国石油、天然气、电力等工程建设的发展，管道检测必将引起人们的高度重视。由于远场涡流技术对金属管子特别是铁磁性管内部缺陷的检测很灵敏，是各种长距离管道维修检查的有效办法。所以，远场涡流技术的研究在我国发展前景给出广阔。由于涡流方法对金属材料表面电磁性能非常敏感，通过对金属材料表面涡流效应与材料表面性能之间关系的研究分析，可以实现金属材料表面质量的评价。因此，应用涡流检测技术进行金属材料疲劳裂纹扩展、金属疲劳的开裂、金属加工中的磨削烧伤及残余应力的研究将更多地引起人们的关注，并可望得到突破性的进展。
　　3. 压力容器的涡流检测
　　3.1压力容器涡流检测的原理
　　涡流检测对于在用压力容器，涡流检测主要用于换热器换热管的腐蚀状态检测和焊缝表面裂纹检测。检测采用内穿过式探头，非铁磁性换热管采用常规涡流检测技术，铁磁性换热管采用远场涡流检测技术，以检测换热管内外部腐蚀引起的穿孔、蚀坑以及壁厚均匀减薄等缺陷。
　　3.2压力容器涡流检测目的及方法
　　（1）压力容器涡流检测的目的
　　对压力容器进行涡流检测的目的，主要是控制压力容器的产品质量，发现压力容器上可能存在的通孔和表面裂纹等缺陷。从而在真正意义上实现产品高质量的保证和压力容器使用过程中的安全性保障。
　　（2）压力容器涡流检测的方法
　　检测通孔的方法通常采用穿过式线圈，检测表面裂纹的方法通常采用扁平放置式线圈。另外，由于压力容器具有铁磁性，在不同的磁场强度作用下具有不同的磁导率，因此，铁磁性压力容器是检测必须具有磁饱和装置，以便对检测线圈的检测区域施加足够强的磁场，使其磁导率趋于常数。
　　对于在用压力容器焊缝表面裂纹的检测，铁磁性材料一般采用磁粉检测，非铁磁性材料采用渗透检测，但这两种检测方法均需要对表面进行打磨处理去掉防腐层。在实际检测过程中，往往花费大量人力物力进行打磨处理后，有95%以上的压力容器焊缝未发现任何表面裂纹，所以给压力容器用户造成较大损失；另外，采用磁粉和渗透无法对压力容器进行在线检测。针对这些问题，学者研究出基于复平面分析的金属材料焊逢涡流检测技术，在有防腐层的情况下，也可采用点式探头对焊缝表面进行快速扫描检测。近年来，国内外分别研究了采用电流扰动磁敏探头的涡流检测技术来检测焊缝表面裂纹，用该技术检测允许焊缝表面较为粗糙或带有一定厚度的防腐层，因此可在压力容器运行过程中进行焊缝外表面裂纹的快速检测；同时可以在压力容器停产时进行全面检验，先采用该技术对焊缝进行快速检测，然后对可疑部位进行磁粉或渗透复验，以确定表面裂纹的具体部位和大小。
　　4. 结束语
　　本文介绍了涡流检测技术的发展及其概述，主要针对压力容器的涡流检测进行了详细的阐述，并对涡流检测的方法和目的进行了详细的介绍。随着工业生产和科学技术发展对无损检测提出的更新要求，以及电子和计算机技术的飞速发展，可以预见，涡流检测技术的应用必将日趋广泛并进一步向深度发展。
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