基于涡流效应的金属表面裂纹检测技术研究与应用
发布时间：2021-10-15 00:33
金属作为使用最广泛的材料之一,具有高韧性、高强度等优点,但当金属中存在隐性缺陷时,就会给实际使用带来巨大的安全隐患。因此,如何找到并定位这些缺陷对提高金属的使用寿命、减小实际生产中的安全隐患具有及其重要的研究意义,为此开展如下工作:首先,本文对无损检测技术的检测方法及研究现状进行了分析,根据涡流检测法与其他检测（超声波检测、磁粉检测、渗透检测等）方法的对比得知,涡流检测的速度更快、检测过程无需接触,涡流检测法对金属表面裂纹特别敏感,因此涡流检测法更适合对金属表面进行缺陷检测。其次,本文通过对涡流检测的原理进行研究,得出影响涡流检测结果的主要影响因素（激励频率、线圈参数、提离距离等）,并对各因素会对结果产生的影响进行了仿真,得出当检测频率在10000赫兹时,传感器对裂纹的检测效果较好;线圈尺寸为外径12mm、内径4mm、厚度10mm时,线圈对裂纹更加敏感。同时使用选定参数线圈对不同裂纹进行检测得出,在裂纹宽度较小范围内,电压大小随裂纹宽度的增大而增大;裂纹高度在4mm以内时,裂纹高度与输出电压成正相关性;10000赫兹时传感器对不同深度的裂纹均有较好的检测效果。最后,本文根据实际检测需求...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁粉检测示意图
内蒙古科技大学硕士学位论文-7-测深度更大，但它的灵敏度也会随之下降。脉冲涡流传感器的响应信号是峰值、峰值时间和过零时间。（4）远场涡流检测技术（RemoteFiledEddyCurrentTesting）。1951年，针对金属圆形管道的缺陷检测，W.R.Mclean提出远场涡流检测技术，远场涡流检测技术是采用低频涡流检测技术，选用内通过式探头，同时将两个线圈分隔开2-3个检测物体内径的距离，检测线圈通过检测激励线圈产生的两次穿过管壁的信号，来分析金属管子的缺陷情况或者管子厚度的一种方法[21]。（5）阵列涡流检测技术（EddyCurrentArraryTesting）。1986年，B.A.Auld和S.G.Marinov等首先提出阵列涡流的形式，涡流阵列传感器也从此诞生。涡流阵列传感器使用多个并列的线圈，这些线圈按照某种特定的方式进行排列，将发射线圈和接收线圈按照两种相互垂直的电磁场传递方式进行排列[22]，如图1.5所示：图1.5阵列涡流检测的探头涡流阵列传感器优势是检测迅速，方便对复杂构件进行快速检测，但检测的精准度没有单一探头的精准度高。（6）涡流脉冲热成像（EddyCurrentPulsedThermography，ECPT）。涡流热成像技术源于涡流检测技术，同样基于电磁感应技术与麦克斯韦方程组。结合了红外热成像检测方法的独特的热成像技术，涡流热成像技术具有检测范围广、检测速度快、无需接触等优点。它是利用变化磁场产生的涡流使导体变热，利用红外相机对导体进行拍照，根据不同的热度来判断导体情况，该方法不局限于金属表面检测，可用于金属内部检测缺陷[23]。近二十年来，随着二维温度场热像仪的飞速发展，涡流热成像技术也迅速发展起来。
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-不仅仅如此，在多频涡流技术、远场涡流技术和交变磁场技术上，有限元法也有颇多建树，张巍将一种铝合金材料用来进行多频涡流测试技术，模拟出基于多频涡流测量的铝合金材料检测方法[41]；电子科技大学的关于石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理，通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证，提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性等等[42，43]，这些模拟检测技术都给实际检测问题提供了一个便捷解决途径，给涡流检测技术的发展提供了不可或缺的帮助。2016年，厦门爱德森公司成功研制处频率可达到30MHz的扫频涡流仪，为需要高精度的检测的领域提供了巨大帮助。现如今常用的涡流探伤仪，奥巴斯林集团的新型NORTEC600涡流探伤仪的频率调节范围为10Hz——12MHz，重量轻便，为手持式便携涡流探伤仪如图1.6。图1.6新型NORTEC600涡流探伤仪德斯森FET-99S涡流无损探伤检测仪，外接自己选择传感器，可以对管、棒、线材等各种金属材料进行检测如图1.7；德国FOERSTER涡流检测系统ROTO-PUSH全自动涡流裂纹检测系统，适用于8——130mm的圆柱体进行检测，采用探头围绕检测件旋转检测如图1.8。图1.7德斯森FET-99S涡流无损探伤检测仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡流渗透深度影响因素分析[J]. 王闯龙,武美先,张东利,姜禄,佟宇. 河南科技大学学报(自然科学版). 2020(03)
[2]涡流热成像隐马尔科夫评估方法及应用[J]. 尹爱军,姚文杰. 红外技术. 2019(12)
[3]螺线管结构参数对脉冲磁场的影响[J]. 张广帅,宋志敏,孙钧,吴平,滕雁,曹亦兵,范志强. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(05)
[4]基于涡流线圈提离效应的深裂纹检测方法研究[J]. 张东利,武美先,王闯龙. 传感技术学报. 2019(09)
[5]铝合金薄板CMT焊缝的超声波检测[J]. 李华斌,张宏,杨静. 物理测试. 2019(03)
[6]基于罗宾边界条件的脉冲涡流检测解析模型[J]. 张卿,武新军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]金属板裂纹缺陷的有限元仿真研究[J]. 田晓,郝玉强,马妍,李亚男,周倩倩,梁妍. 河北大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]涡流阵列检测技术的研究进展现状分析[J]. 张卫民,岳明明,庞炜涵,徐民东,陈国龙. 机械制造与自动化. 2018(01)
[9]关于电磁场解析方法的一些认识[J]. 雷银照. 电工技术学报. 2016(19)
[10]一种用于铝合金材料的多频涡流测试技术[J]. 张巍. 世界有色金属. 2016(16)
博士论文
[1]基于直流磁化的磁导率扰动无损检测新方法[D]. 邓志扬.华中科技大学 2019
[2]涡流检测裂纹的反演模型优化及深层缺陷检测方法研究[D]. 王晶.华东理工大学 2013
[3]多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测若干关键技术研究[D]. 黄平捷.浙江大学 2004
硕士论文
[1]火箭大喷管X射线检测系统的研制[D]. 李金鑫.哈尔滨工业大学 2018
[2]铝合金残余应力状态涡流检测研究[D]. 杨建伟.厦门大学 2018
[3]不锈钢薄板缺陷超声检测系统设计与缺陷识别研究[D]. 李茂.中北大学 2018
[4]基于有限元仿真的新型涡流探头的设计及应用[D]. 张猛.燕山大学 2016
[5]钛合金板材缺陷涡流检测建模及仿真分析[D]. 陈飞.昆明理工大学 2016
[6]基于涡流法的金属电导率检测技术研究[D]. 刘芳沁.中国矿业大学 2015
[7]大型回转工件超声自动检测系统设计与实现[D]. 张振.南京理工大学 2014
[8]脉冲涡流无损检测技术研究[D]. 段晓帅.天津大学 2014
[9]中冷器铝管高频焊在线涡流探伤系统软件设计[D]. 庞远.西安石油大学 2013
[10]棒材表面裂纹涡流检测方法的研究[D]. 崔雨.东北大学 2011
本文编号：3437101
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁粉检测示意图
内蒙古科技大学硕士学位论文-7-测深度更大，但它的灵敏度也会随之下降。脉冲涡流传感器的响应信号是峰值、峰值时间和过零时间。（4）远场涡流检测技术（RemoteFiledEddyCurrentTesting）。1951年，针对金属圆形管道的缺陷检测，W.R.Mclean提出远场涡流检测技术，远场涡流检测技术是采用低频涡流检测技术，选用内通过式探头，同时将两个线圈分隔开2-3个检测物体内径的距离，检测线圈通过检测激励线圈产生的两次穿过管壁的信号，来分析金属管子的缺陷情况或者管子厚度的一种方法[21]。（5）阵列涡流检测技术（EddyCurrentArraryTesting）。1986年，B.A.Auld和S.G.Marinov等首先提出阵列涡流的形式，涡流阵列传感器也从此诞生。涡流阵列传感器使用多个并列的线圈，这些线圈按照某种特定的方式进行排列，将发射线圈和接收线圈按照两种相互垂直的电磁场传递方式进行排列[22]，如图1.5所示：图1.5阵列涡流检测的探头涡流阵列传感器优势是检测迅速，方便对复杂构件进行快速检测，但检测的精准度没有单一探头的精准度高。（6）涡流脉冲热成像（EddyCurrentPulsedThermography，ECPT）。涡流热成像技术源于涡流检测技术，同样基于电磁感应技术与麦克斯韦方程组。结合了红外热成像检测方法的独特的热成像技术，涡流热成像技术具有检测范围广、检测速度快、无需接触等优点。它是利用变化磁场产生的涡流使导体变热，利用红外相机对导体进行拍照，根据不同的热度来判断导体情况，该方法不局限于金属表面检测，可用于金属内部检测缺陷[23]。近二十年来，随着二维温度场热像仪的飞速发展，涡流热成像技术也迅速发展起来。
内蒙古科技大学硕士学位论文-9-不仅仅如此，在多频涡流技术、远场涡流技术和交变磁场技术上，有限元法也有颇多建树，张巍将一种铝合金材料用来进行多频涡流测试技术，模拟出基于多频涡流测量的铝合金材料检测方法[41]；电子科技大学的关于石油管道脉冲远场涡流信号特征分析与处理，通过ANSYS仿真和实际管道实验得到验证，提高了脉冲远场涡流技术在管道检测中的实用性等等[42，43]，这些模拟检测技术都给实际检测问题提供了一个便捷解决途径，给涡流检测技术的发展提供了不可或缺的帮助。2016年，厦门爱德森公司成功研制处频率可达到30MHz的扫频涡流仪，为需要高精度的检测的领域提供了巨大帮助。现如今常用的涡流探伤仪，奥巴斯林集团的新型NORTEC600涡流探伤仪的频率调节范围为10Hz——12MHz，重量轻便，为手持式便携涡流探伤仪如图1.6。图1.6新型NORTEC600涡流探伤仪德斯森FET-99S涡流无损探伤检测仪，外接自己选择传感器，可以对管、棒、线材等各种金属材料进行检测如图1.7；德国FOERSTER涡流检测系统ROTO-PUSH全自动涡流裂纹检测系统，适用于8——130mm的圆柱体进行检测，采用探头围绕检测件旋转检测如图1.8。图1.7德斯森FET-99S涡流无损探伤检测仪
【参考文献】：
期刊论文
[1]涡流渗透深度影响因素分析[J]. 王闯龙,武美先,张东利,姜禄,佟宇. 河南科技大学学报(自然科学版). 2020(03)
[2]涡流热成像隐马尔科夫评估方法及应用[J]. 尹爱军,姚文杰. 红外技术. 2019(12)
[3]螺线管结构参数对脉冲磁场的影响[J]. 张广帅,宋志敏,孙钧,吴平,滕雁,曹亦兵,范志强. 太赫兹科学与电子信息学报. 2019(05)
[4]基于涡流线圈提离效应的深裂纹检测方法研究[J]. 张东利,武美先,王闯龙. 传感技术学报. 2019(09)
[5]铝合金薄板CMT焊缝的超声波检测[J]. 李华斌,张宏,杨静. 物理测试. 2019(03)
[6]基于罗宾边界条件的脉冲涡流检测解析模型[J]. 张卿,武新军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2019(01)
[7]金属板裂纹缺陷的有限元仿真研究[J]. 田晓,郝玉强,马妍,李亚男,周倩倩,梁妍. 河北大学学报(自然科学版). 2018(02)
[8]涡流阵列检测技术的研究进展现状分析[J]. 张卫民,岳明明,庞炜涵,徐民东,陈国龙. 机械制造与自动化. 2018(01)
[9]关于电磁场解析方法的一些认识[J]. 雷银照. 电工技术学报. 2016(19)
[10]一种用于铝合金材料的多频涡流测试技术[J]. 张巍. 世界有色金属. 2016(16)
博士论文
[1]基于直流磁化的磁导率扰动无损检测新方法[D]. 邓志扬.华中科技大学 2019
[2]涡流检测裂纹的反演模型优化及深层缺陷检测方法研究[D]. 王晶.华东理工大学 2013
[3]多层导电结构厚度与缺陷电涡流检测若干关键技术研究[D]. 黄平捷.浙江大学 2004
硕士论文
[1]火箭大喷管X射线检测系统的研制[D]. 李金鑫.哈尔滨工业大学 2018
[2]铝合金残余应力状态涡流检测研究[D]. 杨建伟.厦门大学 2018
[3]不锈钢薄板缺陷超声检测系统设计与缺陷识别研究[D]. 李茂.中北大学 2018
[4]基于有限元仿真的新型涡流探头的设计及应用[D]. 张猛.燕山大学 2016
[5]钛合金板材缺陷涡流检测建模及仿真分析[D]. 陈飞.昆明理工大学 2016
[6]基于涡流法的金属电导率检测技术研究[D]. 刘芳沁.中国矿业大学 2015
[7]大型回转工件超声自动检测系统设计与实现[D]. 张振.南京理工大学 2014
[8]脉冲涡流无损检测技术研究[D]. 段晓帅.天津大学 2014
[9]中冷器铝管高频焊在线涡流探伤系统软件设计[D]. 庞远.西安石油大学 2013
[10]棒材表面裂纹涡流检测方法的研究[D]. 崔雨.东北大学 2011
本文编号：3437101
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3437101.html
