涡流检测技术在承压特种设备检验中的应用探析

栾 波

沈阳特种设备检测研究院，辽宁沈阳 110035

涡流检测技术是基于电磁感应原理的一项无损检测技术。在探头的线圈中通入交流电，然后靠近被测试件，由于磁场作用，被测试件会感应出涡流。试件的几何缺陷、电磁异常等客观条件都会影响涡流的变化，而它的变化又会反作用于线圈，改变阻抗和感生电压。测定变化值，就可以检测出试件的缺陷所在。但是，由于客观因素的限制，此项技术还无法普遍适用于承压特种设备的检测。如果能够从技术方面改善涡流检测技术，并应用于承压特种设备的检验中，将会为此提供更为精确的技术保障。

1 涡流检测的优缺点

1.1 涡流检测的优点

1）由于线圈与被测试的工件没有必要触碰，因此检验速度很快，可以进行自动化测试，尤其适用于在线普检；

2）进行检测的仪器灵敏度很高，并且可以进行线性指示；

3）影响检测结果的因素很多，为了得出某一个因素的影响，可以通过控制变量法，抑制大多数因素只改变其中一个因素；

4）不仅温度对涡流检测没有影响，而且检测探头还可以伸入到远处工作；

5）因为检测结果采用的是电信号显示，所以可以对此进行数据分析；

1.2 涡流检测的缺点

1）因为只有可以导电的工件才可以使用涡流探测，所以只能探测金属，而由于此技术是基于电磁感应实现的，因此无法探测材料内部的缺陷；

2）涡流渗透的深度由频率的大小决定，检测的频率增大时涡流的密度也变大，检测的频率越低，涡流渗透得越深，但表面涡流密度会下降，因此检测的深度与表面检测灵敏度成反比。当对一种材料进行涡流检测时，应全方面考虑多种因素，然后选择使用哪种无损检测方案；

3）使用穿过式线圈工作时，由于线圈感应到的是材料上的一部分圆环区域，所以检测到的结果是一定面积的综合效果，导致很难确定缺陷的所在点；

4）通过旋转探头式涡流探伤技术检测得到的区域面积狭窄细小，且需要进行全面扫查，检验速度较慢。

2 涡流检测技术的分类

根据被测工件的外形和检验目的的特点，一般情况分为三种线圈：穿过式线圈、探头式线圈以及插入式线圈。

1）穿过式线圈用于检测管状、棒状以及线状材料，线圈的内径略大于被检物件，将被检物体以一定的速度从线圈内通过，根据产生的信号可以发现裂纹、杂质等缺陷；

2）探头式线圈适用于局部区域的探测。将线圈放在可以安置的部位，比如板状、管状部分，这种技术可以检测出机器发动机叶片上的缺陷等。为了提高涡流检测的灵敏程度，经常在线圈中安装磁芯；

3）插入式线圈往往置于被测工件的管状或者孔状部位进行工件内部的探测，可以进行对大部分管道内部缺陷的检测。

3 涡流检测技术在承压特种设备检验中的实际情况

涡流检测技术得出的结果与材料的电导率息息相关，而电导率受压力因素影响，所以在对承压特种设备进行检验时，涡流检测容易出现误差。但是涡流检测技术作为一种广泛应用的无损检测方法，不仅可以检测出材料表面的缺陷，还可以发现油漆层下的缺陷，因此在检测承压特种设备中仍然在以下三个方面起着重要作用。

3.1 应用于冷凝器换热管以及锅炉水冷壁管检测

用于管状材料的涡流技术标准有很多，比如《钢管涡流探伤探测方法》、《铜及铜合金无缝管涡流探伤方法》等等。而且涡流检测技术在检测管状材料的应用已经非常成熟，可靠性很高。由于管状工件受结构限制，无法使用其他方法进行无损检测，而涡流检测工艺使管状工件的检测有了。在对冷凝器换热管以及锅炉水冷壁管检测时，使用涡流探伤工艺，可以及时找到安全隐患，防患于未然。

检测冷凝器换热管的时候需要以下仪器：涡流检测仪、电脑、多通道远场检测探头；检测锅炉水冷壁管时，还可以使用手持外置式探头，配合自动爬行器使用，提高检测速度。

3.2 用于检测奥氏体不锈钢的焊缝

奥氏体不锈钢具有无磁性和晶粒粗大的特性，因此涡流检测技术是最合适的检测方法，但是在实际工作中，对奥氏体不锈钢焊缝的检测以表面渗透检测为主，效率不高，最大的检测深度只有6mm，而且国内使用于焊缝涡流检测的标准也只有一个：《基于复平面分析的焊缝涡流检测》。此外，涡流检测对焊缝表面质量要求比较高，很多要素的变化都会影响检测结果，比如焊缝的宽度和高度。需要用到以下仪器：涡流检测仪、电脑以及检测焊缝的专用探头。如果焊接质量好，焊缝外形整齐，涡流检测技术对于承压特种设备的奥氏体不锈钢焊缝非常适用。随着涡流检测技术的逐渐成熟，以及焊接技术水平的提高，检测灵敏度将得到很大提升。

3.3 用于工业管道定期检验

因为停机时间不定以及检测费用昂贵，检测工业管道时经常拆除部分区域，这样可以一次检测到多个部位，并可以检测到内部的微观缺陷，检测效率很高。此外，管道直径多样，需要配备尺寸不同的探头，并需要匹配的对比式样，这样就提高了成本。检测管道直径比较大的管道时，可以采用管线外爬探头，且多种探头的设计方便检测不同尺寸的管道。但是涡流检测技术用于工业管道检验时，效果不如另外四种常规无损检测方法，所以最好结合其他方法一起检测。因此，将涡流检测技术用于工业管道的定期检测值得鼓励。随着涡流检测技术的进步，探头性能的改善，将更好地应用于工业管道的检测。

4 结论

在我国，涡流检测技术已经使用了将近20 年，技术也已经相当成熟了，但是应用于承压特种设备的检测仍处于初级阶段，对缺陷还无法进行定性定量的分析，可靠性和准确性还无法得到保证。如果对涡流检测技术进行改进，使用设备进行改良，再结合涡流检测本身的优点，将会使承压特种设备的检验过程更加方便。

随着科学技术的进步，现在面临的困难一定可以被克服，涡流检测技术将会发展得更加科学更加精确，使得承压特种设备的检测更加可行，最终为设备的安全运行提供了保证。

[1]许可北，周俊华.涡流检测[J].机械工业出版社， 2004.

[2]林冠堂.浅谈涡流检测技术在承压特种设备检验中的应用[J].广东化工，2009，36(10):182-183.

[3]张金明.锅炉特种设备的检修方法分析[J].中国新技术新产品，2010(10):126.