德國FOERSTER渦流探傷儀檢測能力研究
摘要
渦流探傷儀是一種利用渦流原理檢測金屬表面缺陷的儀器,，渦流探傷以交流電磁線圈在金屬構(gòu)件表面感應(yīng)產(chǎn)生渦流的無損探傷技術(shù),。它適用于導(dǎo)電材料,，包括鐵磁性和非鐵磁性金屬材料構(gòu)件的缺陷檢測。由于渦流探傷,，在檢測時(shí)不要求線圈與構(gòu)件緊密接觸,，也不用在線圈與構(gòu)件間充滿藕合劑，容易實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)自動化,。由德國FOERSTER公司設(shè)計(jì)的DS2000渦流檢測儀以其*越的性能廣泛應(yīng)用在棒材,、管材領(lǐng)域，本文介紹的是FOERSTER渦流探傷儀檢測銅管表面缺陷能力的知識,。
FOERSTER中國代理商 - 泰立儀器
目前實(shí)際檢測能力
在實(shí)際生產(chǎn)中,，經(jīng)過取樣缺陷統(tǒng)計(jì)分析表明FOERSTER探傷儀穿過式通道對夾雜、小坑,、扁管有比較高的檢測靈敏度,，檢測效果很好。旋轉(zhuǎn)式通道對具有一定寬度和一定深度的鋸齒傷也有較好的檢測效果,。是在實(shí)際生產(chǎn)中我們對鋸齒傷進(jìn)行的金相分析,，從該表中可以看出，檢測鋸齒傷不能單一的來看鋸齒傷的深度,，同時(shí)還要有一定的寬度,。否則，即使是有的深度高達(dá)0.08MM,，但寬度只有0.05MM,結(jié)果探傷儀檢測曲線仍然是無明顯信號,；而有的深度只有0.04MM，但是寬度達(dá)到0.25MM,，旋轉(zhuǎn)頭仍能有效的檢測出來,。從目前的探傷靈敏度和對探傷儀的了解來看，深度0.06MM以上,，同時(shí)寬度0.2MM以上的鋸齒傷我們比較有把握探出來,，在這個(gè)數(shù)值以下的，大部分有缺陷信號顯示,，只有少部分無明顯信號,。目前檢測的難點(diǎn)現(xiàn)在所使用的旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)人工傷,，也可稱作標(biāo)準(zhǔn)樣管,，一般用微型鋸制作,，現(xiàn)在精度高的用電火花刻傷機(jī)制作。現(xiàn)場我們用的校準(zhǔn)人工傷是20mm(長)*0.1mm（寬）*0.06mm(深)的刻槽,，對于我們的校準(zhǔn)人工傷,，探傷儀有足夠的靈敏度余量，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)部分線性鋸齒傷,，探傷儀沒有探測出來的情況,，即使是有的鋸齒傷深度達(dá)到或者超過了標(biāo)準(zhǔn)樣管。這是為什么呢,？標(biāo)準(zhǔn)樣管是模擬的橫向裂紋,、劃傷等自然缺陷，探傷儀對這樣的缺陷靈敏度比較高,，這是因?yàn)殂~管表面感應(yīng)的渦流畸變量較大,，反應(yīng)到測量線圈上表現(xiàn)的缺陷信號幅度比較大，因此這樣的缺陷比較容易探測出來,。而鋸齒傷的形成有一點(diǎn)特殊,，在成型加工前，它的形狀和標(biāo)準(zhǔn)樣管的缺陷有點(diǎn)類似,，從原理上講,，這樣的缺陷探傷儀也有足夠的靈敏度和信噪比把它探測出來。但不幸的是,，經(jīng)過成型旋壓后,，原來的缺陷空隙被碾平，這樣感應(yīng)的渦流畸變量就大大減弱了,，相應(yīng)的缺陷信號就比較弱,，若本身的缺陷深度和寬度又比較小，那么從測量線圈檢測的信號就十分弱,，甚至淹沒在噪聲信號之中,，很難提取出來，造成探傷儀漏檢,。所以對比較細(xì)小的鋸齒傷,，對旋轉(zhuǎn)探傷仍然是一種挑戰(zhàn)！
德國FOERSTER渦流探傷儀中國代理商
解決方案
對于目前出現(xiàn)漏檢的鋸齒傷,，我們分兩種考慮,，*種情況是，旋轉(zhuǎn)探傷有缺陷信號,，但是未能達(dá)到報(bào)警電平,；第二種情況是旋轉(zhuǎn)探傷無明顯信號,，從曲線上很難判斷銅管本身有缺陷。*種情況的解決方案目前有2種：*,，提高靈敏度或者降低報(bào)警電平,。這種方法好處是把一些臨近報(bào)警電平的有缺陷的銅管檢測出來，對檢測鋸齒傷有些幫助,，但是靈敏度畢竟不能無限制的提高,，提的太高，隨之而來的是噪音信號也跟著急劇增加,，對產(chǎn)品的成材率影響非常大,，有些得不償失。同樣的道理,，降低報(bào)警電平效果也是一樣的,。我們只能利用試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)來設(shè)置一個(gè)合適的靈敏度和報(bào)警電平，使之盡可能的在探出缺陷的同時(shí)兼顧成品率,。事實(shí)上我們現(xiàn)在的靈敏度已經(jīng)不低了,，所以單獨(dú)靠用這一種方法不能完*問題；第二種方法是利用探傷曲線評價(jià),，一線操作工人現(xiàn)場操作,，發(fā)現(xiàn)探傷曲線異常，及時(shí)檢查確認(rèn)銅管表面質(zhì)量,。另一方面,，探傷工程師及巡檢人員在線監(jiān)控探傷曲線，及時(shí)記錄,，發(fā)現(xiàn)曲線異常及時(shí)和現(xiàn)場溝通,，確認(rèn)銅管表面質(zhì)量。目前,，這項(xiàng)工作已在進(jìn)行中,，收到了不錯(cuò)的效果。第二種情況的解決方案比較棘手,，出現(xiàn)這種情況,，往往線性鋸齒傷深度淺，寬度小,，即使是旋轉(zhuǎn)探傷也不是很敏感，探傷曲線沒有明顯的異常,，目前的解決方案是一線工人加強(qiáng)檢查,，做到每盤必檢；另外一方面，技術(shù)人員加強(qiáng)抽查力度,。
結(jié)束語
綜上所述,，目前應(yīng)用的穿過式+旋轉(zhuǎn)式的檢測方式，對絕大多類型的缺陷有比較好的檢測效果,，旋轉(zhuǎn)探傷在對線性缺陷的檢測效果上比穿過式好,，但是對比較細(xì)小的鋸齒傷，目前僅靠探傷儀不能保證100%檢測出,。實(shí)際上,，任何設(shè)備都不是一勞永逸的,，一套參數(shù)不可能把所有的缺陷都檢測出來,，要想根本上解決線性鋸齒傷的問題，還得從每一個(gè)工序做起,，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),，才能從根本上杜絕鋸齒傷的存在。
導(dǎo)電性測量
借助便攜式 FOERSTER 設(shè)備 SIGMATEST 可通過 渦流確定非鐵磁金屬的導(dǎo)電性,。憑借它可測定物理和技術(shù)材料特性，并輕松監(jiān)控負(fù)荷較大的部件,。此外,，導(dǎo)電性用于質(zhì)量控制，例如在測定金屬純度時(shí),。對此還可檢查合金的同質(zhì)性以及剛度和硬度,。
SIGMATEST：便攜式測量設(shè)備 SIGMATEST 可根據(jù)渦流原理測定非鐵磁體金屬的導(dǎo)電性。
磁性測量
為了測定金屬的磁性特性,，如參數(shù) 導(dǎo)磁系數(shù),， 矯頑強(qiáng)度， 頑磁,， 剩余磁場和 磁性相,，F(xiàn)OERSTER 研發(fā)了精密的測量設(shè)備。此外,，該設(shè)備還用在對金屬進(jìn)行質(zhì)量控制,、在硬金屬燒結(jié)過程中控制燒結(jié)度或在不銹鋼中定位鐵素體雜質(zhì)時(shí)。
MAGNETOSCOP：MAGNETOSCOP,，一款帶探頭的便攜式磁力計(jì)系統(tǒng),，用于測量磁通密度和相對導(dǎo)磁系數(shù)。
MAGNETOMAT：MAGNETOMAT 是一款靜態(tài)測量系統(tǒng),，用于精密測定磁通密度和相對導(dǎo)磁系數(shù),。
KOERZIMAT MS：KOERZIMAT MS 精密地測量與重量以及體積相關(guān)的飽和極化。
KOERZIMAT HCJ：測量系統(tǒng) KOERZIMAT HCJ 可準(zhǔn)確快速地測量矯頑強(qiáng)度 HcJ,。
3 軸磁力計(jì)：基于 F?rster 探頭上的 3 軸磁力計(jì)用于確定三維磁通密度,。
裂縫檢驗(yàn)
通過 FOERSTER 檢驗(yàn)系統(tǒng)可無損檢測半成品以及各組件是否存在不同的瑕疵,。根據(jù)測得的瑕疵類型（點(diǎn)狀、縱向或橫向裂縫）以及被檢材料,，可使用多種檢驗(yàn)設(shè)備,。它們基于不同的技術(shù)，如： 渦流探傷檢測法,、 漏磁探傷或 暖流熱成像,。同時(shí)在維護(hù)檢驗(yàn)時(shí)可使用手持式裂縫檢驗(yàn)設(shè)備。
下面是關(guān)于 FOERSTER 用于裂縫檢驗(yàn)不同的系統(tǒng)和檢驗(yàn)設(shè)備的概覽,。
CIRCOFLUX：CIRCOFLUX 借助 AC 漏磁探傷法檢驗(yàn)是否有縱向表面瑕疵,。CIRCOFLUX 主要用于黑色材料，因?yàn)樵谶M(jìn)行渦流探傷時(shí)與進(jìn)行交變場漏磁探傷法不同,，起絨的材料表面會引起大量干擾信號,。
CIRCOGRAPH：借助 CIRCOGRAPH 檢驗(yàn)設(shè)備能可靠識別材料內(nèi)部和材料表面上的縱向瑕疵。此時(shí)旋轉(zhuǎn)的探頭通過渦流無接觸式地探測材料表面,。
DEFECTOMAT：DEFECTOMAT 產(chǎn)品系列檢測半成品是否在材料中有點(diǎn)狀和橫向瑕疵,。借助可選的 Ferromat 通道還可探測鐵污染。根據(jù)檢驗(yàn)任務(wù),，可提供不同的線圈,。
DEFECTOMETER：手持式檢驗(yàn)設(shè)備 DEFECTOMETER 用于手動進(jìn)行維護(hù)檢驗(yàn)。憑借它已能可識別 20 µm 以上深度的裂縫,。
DEFECTOSCOP：該款支持計(jì)算機(jī)的多用途檢驗(yàn)設(shè)備 DEFECTOSCOP 可用于移動式維護(hù)檢驗(yàn)導(dǎo)電材料上的裂縫和組織,。
DEFECTOVISION：DEFECTOVISION 檢驗(yàn)系統(tǒng)使用暖流熱成像工作。通過分析溫度分配,，可識別和可視化精細(xì)的表面瑕疵,，例如在鋼坯和軌道上。
ROTOMAT/TRANSOMAT：檢驗(yàn)系統(tǒng) ROTOMAT 和 TRANSOMAT 專為大直徑管道而研發(fā),，借助直流場漏磁探傷檢測法檢驗(yàn)管道內(nèi)側(cè)和外側(cè)是否有表面瑕疵,。
ROTOPUSH / ROTOSCAN： ROTOPUSH 和 ROTOSCAN 是全自動的檢驗(yàn)機(jī)械裝置，借助渦流方法檢查圓柱形部件或環(huán)形材料上的裂縫,。然后對組件進(jìn)行分類揀選,。
STATOGRAPH：STATOGRAPH 檢驗(yàn)設(shè)備是為借助渦流探傷法自動對組件進(jìn)行裂縫檢驗(yàn)而研發(fā)。針對不同的檢驗(yàn)任務(wù),，提供大量合適的傳感器,。
混淆檢驗(yàn)
全自動生產(chǎn)流程中可能自行出現(xiàn)材料混淆。這可能對生產(chǎn)線上的工具造成大量的經(jīng)濟(jì)損失,，甚至為用戶帶來二次損失,。提供 MAGNATEST 用于對組件和半成品生產(chǎn)進(jìn)行自動無損混淆檢驗(yàn)。不同幾何形狀和直徑的多種傳感器對待檢材料進(jìn)行準(zhǔn)確調(diào)整。
MAGNATEST：MAGNATEST 系列設(shè)備提供適合對金屬部件和組件進(jìn)行磁感應(yīng)材料檢驗(yàn)的系統(tǒng),。憑借它既可以進(jìn)行硬度檢驗(yàn)也可以進(jìn)行材料混淆檢驗(yàn),。
MAGNATEST D-HZP：檢驗(yàn)系統(tǒng) MAGNATEST D-HZP 非常適合采用磁感應(yīng)方法對半成品進(jìn)行材料混淆檢驗(yàn)以及 熱處理控制。該系統(tǒng)以磁感應(yīng)方式工作,。
夾層檢驗(yàn)/層狀的非致密結(jié)構(gòu)
非致密結(jié)構(gòu),，如在制造無縫鋼管或板材時(shí)生成的夾層或雜質(zhì)，將對產(chǎn)品的質(zhì)量造成不良影響,。借助基于超聲波技術(shù)的檢驗(yàn)設(shè)備可在生產(chǎn)期間執(zhí)行質(zhì)量控制,。FOERSTER 生產(chǎn)的系統(tǒng)精密檢測材料中的瑕疵位置。
CIRCOSON WT：CIRCOSON WT 借助 EMAT（電磁超聲波方法）對鐵磁體鋼管進(jìn)行精密的內(nèi)壁厚度測量,?？蛇x擇裝備的夾層檢測裝置能安全探測管壁內(nèi)部的瑕疵。
DEFECTOPLATE：檢驗(yàn)系統(tǒng) DEFECTOPLATE 借助超聲波技術(shù)可靠地檢測帶鋼和板材材料中是否有層狀的非致密結(jié)構(gòu),，并自動確定這種結(jié)構(gòu)的數(shù)量,、尺寸、深度和位置,。
內(nèi)壁厚度測量：
在管道和板材質(zhì)量控制中，精密的墻壁厚度測量起到核心作用,。為此可使用無損作業(yè)的超聲波方法,。通過該方法可識別處于公差范圍外的不均勻性，并精密測量管道或板材厚度,。
CIRCOSON WT：CIRCOSON WT 借助 EMAT（電磁超聲波方法）對鐵磁體鋼管進(jìn)行精密的內(nèi)壁厚度測量,。此外，可選擇裝備的 夾層檢測裝置能安全探測管壁內(nèi)部的瑕疵,。
DEFECTOPLATE：檢驗(yàn)系統(tǒng) DEFECTOPLATE 借助 超聲波技術(shù)可靠地檢測帶鋼和板材材料中是否有非致密結(jié)構(gòu),，并自動確定這種結(jié)構(gòu)的數(shù)量、尺寸,、深度和位置,。此外還可通過脈沖回波法確定板材厚度。
硬化/結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)
為達(dá)到較高的質(zhì)量意識,，且涉及產(chǎn)品責(zé)任的問題,，始終需要對組件與半成品經(jīng)常進(jìn)行高精密的硬化與結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)。為了快速,、可靠且經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行質(zhì)量檢驗(yàn),，需要無損的檢驗(yàn)方法。借助不同的技術(shù),，如 渦流探傷檢測法或 磁感應(yīng)檢驗(yàn),，可檢驗(yàn)組件或半成品的材料特性。通過 FOERSTER 系統(tǒng)的材料或結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)可避免材料混淆或測算硬化深度。
DEFECTOMETER：手持式檢驗(yàn)設(shè)備 DEFECTOMETER 用于手動進(jìn)行裂縫和結(jié)構(gòu)檢驗(yàn),。憑借它已能可識別 20 µm 以上的裂縫,。
DEFECTOSCOP：該款支持計(jì)算機(jī)的多用途檢驗(yàn)設(shè)備 DEFECTOSCOP 可用于手動檢驗(yàn)導(dǎo)電材料上的裂縫和組織。
MAGNATEST：MAGNATEST 系列設(shè)備提供適合對金屬部件進(jìn)行磁感應(yīng)材料和結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)的系統(tǒng),。憑借它即可進(jìn)行硬化檢驗(yàn),，也可 進(jìn)行材料混淆檢驗(yàn)。
MAGNATEST D-HZP：檢驗(yàn)系統(tǒng) MAGNATEST D-HZP 非常適合采用磁感應(yīng)方法對半成品進(jìn)行材料混淆檢驗(yàn)和熱處理控制,。
ROTO-PUSH / ROTO-SCAN： ROTO-PUSH 和 ROTO-SCAN 是全自動的檢驗(yàn)機(jī)械裝置,，借助渦流方法檢查圓柱形部件或環(huán)形材料上的裂縫和結(jié)構(gòu)。然后對組件進(jìn)行分類揀選,。
管坯碰撞和芯棒斷裂識別
制造無縫管道時(shí),，進(jìn)行管坯碰撞和芯棒斷裂識別起關(guān)鍵作用。為了控制和監(jiān)視生產(chǎn)設(shè)備中的故障情況,， 渦流檢驗(yàn)系統(tǒng)除了進(jìn)行瑕疵檢驗(yàn),，還用作傳感器。
管坯碰撞識別
在制造無縫管道時(shí),，管坯被移動到軋鋼單元的鋼制芯棒上,。并非連續(xù)移動，而是分步滑動和旋轉(zhuǎn),。必須探測管坯之間的碰撞位置,，以便控制流程。帶探測線圈的渦流檢測儀準(zhǔn)確提供該項(xiàng)信息,。
芯棒斷裂識別
在管坯中驅(qū)動的軋輥芯棒在生產(chǎn)過程中可能斷裂,，并掛在成品管道中。借助通過式線圈可識別芯棒斷裂,，并停止機(jī)器,。
通過以下 FOERSTER 電子檢驗(yàn)裝置執(zhí)行管坯碰撞和芯棒中斷識別：
DEFECTOMAT：DEFECTOMAT 檢驗(yàn)系統(tǒng)借助渦流探傷法檢查管道表面是否有點(diǎn)狀和橫向瑕疵。此時(shí)還使用裝備了相應(yīng)傳感器的系統(tǒng),，用于管坯碰撞和芯棒斷裂識別,。
磁異常
借助主動電磁感應(yīng) (EMI) 或被動式磁力計(jì)在土壤中探測磁異常，如金屬或未爆物體,。主動 EMI 主要用于淺表物體,，被動式磁力計(jì)則可以搜尋至更大的深度。根據(jù)檢驗(yàn)任務(wù)和使用范圍,，F(xiàn)OERSTER 的設(shè)備既可隨身攜帶,，也可裝備輪組。
FEREX：FEREX 這個(gè)名稱表示高靈敏度的鐵探測器,。根據(jù)裝備不同,，還可實(shí)現(xiàn)諸如地理坐標(biāo)定位及導(dǎo)航等功能,。為了進(jìn)行大面積探測，可為 FEREX 探頭安裝多層探頭支架系統(tǒng),。
FEREX API 鉆孔：鉆孔探測裝置是 FEREX 探測器的擴(kuò)展裝置,。憑借它可在淺表有故障信號的情況下安全檢測位于深處的物體。
DATA2LINE BASIC,，GEO 和 UXO： DATA2LINE 是適用于所有 FEREX 探測器的綜合分析軟件,。基本模塊可擴(kuò)展,，例如通過模塊 UXO 可抵達(dá)物體更深層位置,。
FOERSTER MULTICAT：研發(fā)了可在野外工作的堅(jiān)固型多層探頭掛鉤 FOERSTER Multicat，用于大面積探測,。這實(shí)現(xiàn)了每小時(shí) 2 公頃的面積覆蓋,。借助功能強(qiáng)大的軟件 DATAMONITOR 3 進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與分析。
METEX：METEX 設(shè)備系列的產(chǎn)品特別適合探測埋藏很深的物體和集束,。探測器既可以在陸地上使用也可以在淺水中使用,。
MINEX：MINEX 專為安全探測所謂的淺表微金屬或“塑料"地雷而研發(fā)。
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