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涡流无损检测技能在钢铁工业中的使用

发布时间:2016-01-19 08:44:19    浏览:939

  涡流检测作为五大常规无损检测办法之一,在钢铁行业中使用非常广泛,包括金属棒、线材探伤、结构件疲劳裂纹探伤、材料成分及杂质含量的鉴别、热处置状态的鉴别、混料分选、丈量金属薄板的厚度等诸多方面。近年来,随着对涡流检测技能认识的深入以及计算机、仪器仪表和数字信号处置技能的开展,涡流无损检测技能在钢铁工业中的使用取得了必定突破,对于某些以往认为是检测极限或“不可能”的难题,找到了解决的办法或思路。例如,当前有人提出了1100℃以上高温连铸板坯外表缺点模拟在线检测,将传统的涡流检测对象的温度提高了几百度,而瑞典一家公司研制出了检测1000℃高温钢和其他金属板材、坯材的涡流检测设备。此外,涡流检测的使用还延伸到了不锈钢毛细管、直径小于1mm的丝材及结晶器液位检测等方面。

  涡流的发生原理

  涡流检测是使用电磁感应原理,经过测定被检工件内感生涡流的变化来无损地鉴定导电材料及其工件的某些性能,或发现缺点的无损检测办法。当线圈流过高频交变电流时会在其中发生交变磁场,假如该磁场靠近金属工件外表,则在工件中能感应出电流,简称涡流。涡流的巨细与金属材料的导电性、导磁性、几何尺寸及其中的缺点形态有关。涡流本身也会发生磁场,其强度取决于涡流的巨细,其方向与线圈电流磁场相反,它与线圈磁场叠加后形成线圈的沟通阻抗。涡流磁场变化会引起线圈阻抗的变化,丈量出该阻抗变化的幅值与相位即能间接地丈量出工件外表与近外表材质异常或缺点尺寸。

  使用概述

  1 1000℃高温连铸板坯外表缺点的检测

  涡流检测高温成品的局限性主要在于探头所能接受的温度,传统的涡流检测技能在高温条件下检测温度可达550℃,假如选用水冷探头检测,温度还能够提高。贾慧明等选用特殊材料研制的高温涡流探头,借助风冷与水冷相结合的办法,使传感器内部温度始终保持在40℃以下,能够长时间接受强烈的高温辐射。试验标明,使用该高温探头能够对1100℃以上铸坯在线检测出深度为1.5mm,宽度为0.3mm,长为10mm的外表缺点。该技能能够有用按捺铸坯外表振动斑痕所发生的噪声影响,并借助计算机信号处置技能,实现对热态铸坯外表缺点的定位、定量分析和打印记录,为实现对连铸坯在线无损检测提供了技能依据。

  又据资料介绍,瑞典一家公司根据涡流技能,设计制造一种能检查1000℃左右的钢和其他金属板材和坯材外表缺点的设备。该设备能够保证钢材外表的两个几乎垂直的方向都扫描到。使用计算机所构成的分析仪,把输入的信号分为严重缺点、无害缺点和未认清三种主要类别,并能够找出任何缺点的位置。该装置能够准确测定毛坯外表上0.5mm深的刻痕位置。

  2 不锈钢毛细管的检测

  对极端细小管径如不锈钢毛细管离线或在线无损探伤,选用电磁涡流检测办法虽然可行,但必须配置特种探头才能到达满意效果。因毛细管极端细小的管径,当前的工艺水平尚无法制作内穿探头,也无法使用点式探头进行检测,只能经过外穿过式探头进行检测。西安交通大学与爱德森(厦门)电子有限公司联合研制的差动式外穿探头,在对线圈的宽度、厚度、两线圈之间的跨度、探头和毛细管之间的空隙、线径等多方面进行计算及优选后,配置了特制的高级外穿式特种探头,在检测频率为666kHz时,对Φ1mm及Φ0.45mm的不锈钢毛细管进行检测,均获得了较好的效果。

  3 钢丝在线检测

  钢丝在线检测通常使用两种办法:一种是旋转探测式,即涡流探测器绕钢丝高速旋转。这种办法主要用来检测沿钢丝纵向延伸的裂纹、刮伤和拉丝划痕。相对于钢丝的运动,探测器的轨迹这螺旋状。使用多个探测器并列高速旋转,能够到达100%的检查,但其外表探伤的灵敏度有限。在探测器和钢丝之间不易保持恒定的间距,空隙增加时灵敏度减少,假如钢丝偏心,空隙就会变化。选用高速处置器能够自动感知空隙,并不断地进行补偿,使系统的灵敏度得到提高。另一种是环绕线圈式。钢丝从环形线圈中穿过,换能器有用地检查涡流在一个剖面的分布,并与前一个剖面对比,适合检测点状缺点和圆周方向的裂纹,对于横裂纹、V型裂纹、夹杂物、凹坑和折叠有很高的灵敏度。检测速度快,检测直径范围大。

  环绕线圈式的驱动电流比旋转探测式高,有非常好的深度穿透性。系统稳定性好,不受温度变化和其他因素的影响。当磁铁材料在居里点800℃以下时,磁饱和后会使信号受到按捺,但能够经过调节磁场强度防止磁饱和,提高灵敏感。当前大都使用环绕线圈式,也能够将上述两种办法结合使用。涡流技能在拉丝、油回火生产线、冷镦钢丝或弹簧钢丝生产中得到了极好的使用。水冷环绕线圈对温度超过1100℃的盘条进行检测,其检测速度超过500km/h。

  4 液位检测

  结晶器液位的准确检测是连铸生产过程中实现液位自动控制的关键。涡流式钢水液位计具有反应速度快、丈量精度高、不需特殊安全防护、安装维护方便等明显优点,实用化发展很快。宋东飞介绍了攀钢改造选用国内生产的RAM系列涡流型钢水液位控制仪的情况。该丈量系统选用涡流式传感器丈量钢水液位,由振荡器发生的50kHz高频信号供给传感器的初级线圈(激励线圈),因为受钢水内涡流电流的影响,由初级线圈发生交变磁场随液位高度变化。在次级线圈(丈量线圈)内将发生与经过线圈磁场的强度成正比例变化的电压Vγ V2,从而差动电压(V1-V2)随液位高度变化。经过对V1-V2进行放大、相位、频率、振幅分析及线性化,送给16位的高性能单片机80C196KC处置,即得于液位高度丈量信号,经控制仪转换成4~20mA信号送到结晶器液位控制系统PLC。该控制仪丈量范围为0~150mm,分辩力为0.1mm。运转标明,该液位控制系统性能稳定牢靠,使用精度达±3mm,不但减少了铸坯外表裂纹,提高了产品质量,而且经济效益明显。