铁磁性板材和管材的坑状腐蚀检测时漏磁方法和超声波.doc

铁磁性板材和管材的坑状腐蚀检测时漏磁方法和超声波方法的比较????? 1、概述　　漏磁检测(MFL)和超声波探伤(UT)已被广泛应用于铁磁性板材和管材的坑状腐蚀检测。用户和检测人员对这些方法的灵敏度和精确度有着不同的理解和期望。本文讨论了这两种方法的基本原理及它们对缺陷检出的可能性(POD)和精确度的影响。??? ? 2、坑状腐蚀　　腐蚀的机理和类型有很多。在这里，我们专门讨论储罐底部与防水层之间的腐蚀或储罐内部介质水分的腐蚀。在二十世纪六十年代，用于管道系统冲蚀的超声波探伤是相当成功的，它给人一种能准确检出坑状腐蚀的错觉。为了帮助理解这种差异，现举例说明冲蚀和一些典型的腐蚀形状。　　冲蚀、典型的湖型和锥型腐蚀坑。这种记录腐蚀的形成步骤或是其梯式发展形式很有意义。在储罐底板上一般发现最多的是湖型和柱型腐蚀，它们形成的普遍原因是湿气进入了底板与防水层(底板外侧)之间，或是储存的产品中有水分(底板内侧)。柱型坑相对来说是不常见的，通常是介质中水分和硫化物(SRB)综合产生的结果。???? ?3、方法原理　　MFL和UT的原理在其它地方己做过详细叙述，出于本文的目的，在此仅做简要描述。　　MFL的基本原理。装在支架上的磁铁在板材或管壁上产生强的感应磁场。若板材或管壁存在腐蚀缺陷，在其相应的表面形成漏磁场。在磁极之间放置一排探头探测该漏磁场。探头通常采用霍尔元件或线圈。而且每种类型的探头都有其优势和局限性。　　脉冲反射波原理的简易UT装置，它使用了双晶探头。在这种结构里，一个晶体是发送器，另一个晶体是接受器。发送器独立于接受电路，以便A扫描发现的缺陷传送信号能自由显示。测试到板材或管材减薄区域时，传送的脉冲结果不应使第一个内壁反射波模糊不清。因此，我们将明白没有A扫描的简易数字测厚仪不是适用于任一腐蚀坑的发现或测量。???? ?4、MFL检出缺陷的可能性　　MFL方法使用了一排探头，相邻探头之间的探测范围是重叠的。任何漏磁信号检出的可能性依赖于漏磁场相对于噪声信号的振幅大小。换句话说，信噪比是决定缺陷检出的主要因素。影响信噪比的参数一些与检测设备的设计和操作相关，一些与底板条件，包括腐蚀坑的几何形状相关。????? 设备参数 底板参数 ???? ?磁铁设计 底板材料 ???? ?探头类型和排列 扫描面条件 ????? 检测速度控制 扫描面的覆盖层 ???? ?振动阻尼 清洁程度 ????? 信号处理 腐蚀坑深度 ???? ?缺陷提示 腐蚀坑体积 ????? 腐蚀坑形状 ????? 5.1、设备???? ?5.1.1、磁铁设计 ．　　磁铁必须有足够的磁场强度才能使被测试材料里的磁通密度接近饱和。当磁极和测试面之间的距离(提离)没有太大的变化时，设计的支架必须使磁铁系统能沿着起伏的扫描面移动。毫无疑问，使用电磁铁的好处之一是在不同厚度材料或提离变化的条件下，磁场强度可以通过调节来补偿。另一个实用的好处是在测试表面上能够关闭磁场，帮助重新移动扫描头部装置。它的主要缺点是其尺寸和重量。鉴于此，设计磁铁时，许多扫描仪使用了钕-铁-硼永久磁铁。它能形成紧凑的扫描头部装置，其适用的最大壁厚为12.5mm；如果降低灵敏度使用，其适用的最大壁厚为20mm。如果能设计一个又合适、又安全、又能在测试面上方便放置和重新移动支架系统，它适用的壁厚可能会更大。????? 5.1.2、探头类型和排列　　普遍使用的探头有线圈和霍尔效应元件两种类型。在任何情况下，相邻排列的两个探头之间的距离应该较小，确保探头的探测范围没有间隙。如果为了消除噪声信号而使用了差动线圈探头，那么在排列时应该考虑实际的情况：穿过该列探头的漏磁场可能被扩大到了3-4倍的腐蚀坑直径，而且仅存在沿扫描方向的腐蚀坑直径附近。　　在给定的漏磁场中，线圈探头中产生电势信号与磁力线切线方向的速率呈一定的函数关系。线圈和扫描仪前进速度呈数字变化函数关系。因此，在设备设计时应考虑到线圈类型探头的速度敏感性。线圈比一些霍尔效应元件对提离变化更加灵敏。线圈探头的一个独特优势是扫描仪在加速和减速状态下产生的强涡流对其的影响低于对霍尔效应元件探头的影响。　　在原理上，霍尔效应元件探头对速度变化具有较低的敏感性，如果用滤波进行信号处理，用以消除低频和高频的伪信号，则要对通过上下限幅器的波段设置一些速度变化的限制条件。当这些装置用于发现漏磁场水平方向分量时，相对来说，它们对上面所提到的涡流信号不敏感，但像线圈探头，对提离变化是相当敏感的。当用于发现漏磁场垂直方向分量时，它们对提离变化不太灵敏，但对涡流信号非常敏感。然而，这种装置的一个优点是在探测器套和测试面间有一个很大的可以调节的空间，从而减少了探测器套的磨损，探测器套也可清除一些表面疵点，如焊接飞溅。????? 5