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电磁超声测厚应用 - 电磁超声检测技术说明
来源: | 作者:ymssn | 发布时间:2021-08-13 | 91 次浏览 | 分享到:
电磁超声测厚仪作为一种较新兴的检测技术,其最大的优点在于可以进行高温测量,所以在一些高温在役检测中有着很好的应用前景,也成为对普通超声波检测局限的一个很好的补充。

      近年来随着超高温和超低温检测环境以及对非接触式自动化检测的需求,电磁超声技术的研发越来越受到无损检测研发和使用人员的重视。电磁超声是诸多超声检测方法的一种。与传统超声波检测一样,电磁超声利用超声波来测量材料参数或探测材料中的缺陷。所不同的是,电磁超声传感器利用电磁场的来激发超声波,而传统的超声波传感器使用压电晶片的压电效应来激发超声波。

一、电磁超声的产生原理

      处于交变磁场中的金属导体,其内部将产生涡流,同时由于任何电流在磁场中收到洛伦兹力的作用,而金属介质在交变应力的作用下将产生应力波,频率在超声波范围内的应力波即为超声波。于此相反,由于此效应呈现可逆性,返回声压使质点的振动在磁场作用下也会使涡流线圈两端的电压发生变化,因此可以通过接收装置进行接收并放大显示。我们把用这种方法激发和接收的超声波称为电磁超声。在上述方法中,换能器已经不单单是通交变电流的涡流线圈以及外部固定磁场的组合体,金属表面也是换能器的一个重要组成部分,电和声的转换是靠金属表面来完成的。电磁超声只能在导电介质上产生,因此电磁超声只能在导电介质上获得应用。

二、电磁超声的优势

      从应用的角度来说,电磁超声和传统压电超声相比一个最大的优点就是无需使用耦合剂。而由此可以引申出一系列的电磁超声比传统超声波传感器的应用优势;

  • 可以实现非接触式检测(提离可达6mm)提高了可靠性和重复性。

  • 不需耦合剂,适合高温和低温环境下的检测。

  • 不受工件表面的影响,对材料表面处理要求不高,检测结束无需后处理,可大大提高工作效率,减小劳动强度

  • 检测速度快。传统的压电超声的检测速度,一般都在10米/分钟左右,而EMAT可达到40米/分钟,甚至更快。

  • 声波传播距离远。EMAT在钢管或钢棒中激发的超声波,可以绕工件传播几周。在进行钢管或钢棒的纵向缺陷检测时,探头与工件都不用旋转,使探伤设备的机械结构相对简单。

  • 所用通道与探头数量少。在实现同样功能的前提下,EMAT探伤设备所用的通道数和探头数都少于压电超声。

  • 发现自然缺陷的能力强。EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不易检出的缺陷都能准确发现。

三、电磁超声的缺点

      它的换能效率要比传统压电换能器低20-40dB。当然,这个缺点可以用精心设计与制造电子发射机与接收机、换能器来弥补。高频线圈与工件间隙不能太大。线圈从工件表面每提高一个绕线波长的距离,声信号幅度就要下降107dB和96dB。

四、电磁超声的应用

主要包括测厚、探伤、应力测试等。以下为电磁超声测厚的俩种方案:

1、A1270便携式电磁超声测厚仪(详情请点击,另设备可在最高800℃的高温件进行测试,需配置高温组件)

2、在线高温电磁超声测厚系统(详情请点击)

采用电磁超声对去除保温层的高温管道进行检测和采集数据,根据高温管道的初始测厚和大修测厚数据进行现场检测。

而利用电磁超声技术还可进行应力测量,其优点包括:

  • 干耦合,非接触式检测,无需耦合剂也可以提供极其可靠和可重复性检测。

  • 不透水性表面条件,该材料可以被涂覆,或者在粗糙/肮脏的条件下工作,从而消除了在测量时需要调节的部分。

  • 探头容易部署,部件产生的声音,其方向不依靠传感器的放置角度,便于检测和集成。

超声波应力测量技术是基于声弹性效应,根据固体中的弹性波传播速度依赖于机械应力的特性。电磁超声应力传感器产生两正交极化的水平剪切波穿过材料,其水平极化超声波声速是一个线性函数的残余应力,因此应力引起的双折射可以测量声波。无耦合电磁超声换能器在材料表面产生的声波允许精确地测量两正交偏振剪切波的渡越时间(TOF),不受耦合剂层厚度影响。双折射“B”值是指材料本身的各向异性B0与残余应力 Bσ之和,与双轴应力场成正比,声弹性常数“K”值可以通过实验计算。这种方法可以提供厚度相对应的平均应力大小。电磁超声作为一种较新兴的检测技术,其最大的优点在于可以进行高温测量,所以在一些高温在役检测中有着很好的应用前景,也成为对普通超声波检测局限的一个很好的补充。