漏磁檢測與超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用比較

林堅(jiān)

摘要：本文研究的主要目的是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與科技快速發(fā)展的背景下，明確無損檢測技術(shù)的重要性。通過對比分析漏磁檢測技術(shù)與超聲波檢測技術(shù)的原理與應(yīng)用，以我國提升檢測技術(shù)，進(jìn)而推動(dòng)國家與社會(huì)的發(fā)展。此次研究選用的是文獻(xiàn)研究法，通過對相應(yīng)文獻(xiàn)的查找，為文章的分析提供一些理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：漏磁檢測;超聲波檢測;技術(shù)比較

前言：漏磁檢測技術(shù)與超聲波檢測技術(shù)具有無損檢測技術(shù)的直觀性與便利性特點(diǎn)，常應(yīng)用于管道檢測工程中，對管道表面與內(nèi)部進(jìn)行全面檢測。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)的推進(jìn)，工程建設(shè)項(xiàng)目日益復(fù)雜，對于檢驗(yàn)的技術(shù)性與精密性要求也隨之提高，目前亟須總結(jié)相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)與理論，以提高整體檢測技術(shù)水平。

1漏磁檢測與超聲波檢測技術(shù)原理比較

1.1漏磁檢測技術(shù)原理。根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建材的磁性反應(yīng)，漏磁檢測技術(shù)將鐵磁性鋼管進(jìn)行磁化，利用管壁缺陷位置與正常位置的不同磁力線的布局，通過磁性傳感器觀測鋼結(jié)構(gòu)建材的漏磁場結(jié)構(gòu)，感測感官內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)漏出的形變磁力線信號(hào)，進(jìn)而直觀再現(xiàn)鋼管病害位置與具體缺陷。當(dāng)建材有缺陷時(shí)，傷病處的磁阻變大，聚集在表面的磁通向外擴(kuò)張，磁力線發(fā)生彎曲并且有一部分磁力線泄漏出建材表面[1]?，F(xiàn)階段施工主要采用有線圈式傳感器與霍爾元件式傳感器作為漏磁檢測技術(shù)的核心設(shè)備。

在使用線圈式傳感器過程中，漏磁檢測技術(shù)主要利用電磁感應(yīng)原理，其具體物理公式如下：

其中N為線圈匝數(shù)，v表示線圈位移速度，G為漏磁場沿掃描方向的梯度，用公式表示為 ? ? ?[2]。根據(jù)電磁反應(yīng)特性，使用線圈式傳感器時(shí)在固定線圈匝數(shù)與運(yùn)用速度的前提下，缺陷直徑與深度通過磁漏輸出的方式呈現(xiàn)。從整體而言使用線圈傳感器的磁漏檢測技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單且使用壽命較長。

在使用霍爾元件式傳感器過程中，漏磁檢測技術(shù)依賴于霍爾效應(yīng)，利用半導(dǎo)體薄片構(gòu)成的電子元在薄片兩面通電，應(yīng)在垂直方向中產(chǎn)生磁場，通過薄片兩側(cè)磁場的相互作用，電動(dòng)勢隨之產(chǎn)生為漏磁檢測磁場供能，可以檢測出待檢建材區(qū)域內(nèi)的磁場大小反應(yīng)差異。使用霍爾傳感器作為漏磁技術(shù)檢測器的優(yōu)勢在于，在霍爾效應(yīng)的支持下，該計(jì)生局可以在靜止?fàn)顟B(tài)下完成磁場檢驗(yàn)，對施工環(huán)境與施工進(jìn)度影響較小，在磁場測試中無論面對直流或微波都能在一定程度上做出頻率響應(yīng)，同時(shí)該技術(shù)所產(chǎn)生的電動(dòng)勢的細(xì)節(jié)變動(dòng)范圍可達(dá)1000：1。對于霍爾元件式傳感器而言整體傳感器裝置占地面積較小且較為耐用，但同時(shí)受限于內(nèi)部電子元件的精密性與能耗性，在施工環(huán)境較為惡劣的場地霍爾元件傳感器在檢測速度與清晰度方面的優(yōu)勢無法得到充分發(fā)揮。

1.2超聲波檢測技術(shù)原理。超聲波是聲能的一種，在進(jìn)行建材探傷過程中將超聲能量注入金屬建材內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，利用建材截面過渡中對聲音的反射特點(diǎn)將利用氣體傳播100%的反射率實(shí)現(xiàn)對于傷病凹陷與裂痕位置的定位與嚴(yán)重性的檢測。在對金屬管類建材進(jìn)行超聲波檢測中，超聲波由金屬探頭帶入建材內(nèi)部深處，在超聲波釋放后探頭又起到信號(hào)接收器的作用將超聲反射波進(jìn)行接收，同時(shí)將信號(hào)同步傳導(dǎo)至超聲波檢測設(shè)備中的熒光顯示屏上，通過脈沖波形的方式直觀向施工人員展示缺陷部位以及傷病大小。

2漏磁檢測與超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用比較

2.1漏磁檢測技術(shù)應(yīng)用。漏磁檢測技術(shù)應(yīng)用時(shí)間較早，美國AMF公司率先通過推出第一臺(tái)漏磁檢測機(jī)器將漏磁技術(shù)應(yīng)用于工程建材檢測，隨著現(xiàn)階段工程技術(shù)的不斷發(fā)展，在漏磁檢測技術(shù)方面國內(nèi)外皆積累了較為豐富的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)且檢測應(yīng)用范圍正不斷擴(kuò)展。對于國內(nèi)而言，經(jīng)過多年來工程技術(shù)的對外開放，目前已經(jīng)充分吸收相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)并積極開辟國產(chǎn)式創(chuàng)新研發(fā)，在檢測精度中不斷獲得突破。

在漏磁檢測技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，檢測精度首先與漏磁磁場的精度直接相關(guān)，由于工程施工現(xiàn)場中材料種類復(fù)雜多樣、環(huán)境磁場邊界模糊，在實(shí)際檢驗(yàn)過程中檢測磁場與環(huán)境磁場相互干擾。同時(shí)由于鋼結(jié)構(gòu)建材的強(qiáng)度要求差異，其本身建材管壁薄厚不一，這就導(dǎo)致了缺陷部位磁力線形變的判斷情況更加復(fù)雜。此外磁漏信號(hào)的變化也受到缺陷的嚴(yán)重性與幾何形狀的影響，對于邊緣陡峭的病害損傷即使本身嚴(yán)重性較低，陡峭的邊緣也會(huì)使得磁漏磁場變化明顯，進(jìn)而傳遞出較為強(qiáng)烈的信號(hào)，相較于嚴(yán)重性較高但邊緣平滑的損傷該技術(shù)中的磁場信號(hào)會(huì)產(chǎn)生蒙蔽性，為檢測施工增加難度。為了應(yīng)對以上三方面的不足，項(xiàng)目檢測團(tuán)隊(duì)在使用磁漏檢測技術(shù)中必須加入人工輔助測驗(yàn)，并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)提高檢測精度。

2.2超聲波檢測技術(shù)應(yīng)用。超聲波檢測技術(shù)在應(yīng)用于施工建材檢測前在軍事與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)被廣泛應(yīng)用，作為機(jī)械波的一類分支，超聲波檢測方向性與指向性較強(qiáng)，對于主要以固體與液體方式存在的建材其波形衰變幅度小且具有較強(qiáng)的穿透效果，在檢測精度方面展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢。

但超聲波本質(zhì)作一種聲波，在檢測過程中其在傳播介質(zhì)中的衰減和對建材內(nèi)部造成的振動(dòng)，直接影響了建材檢測的結(jié)果。超聲波振幅與強(qiáng)度的衰減規(guī)律如公式所示：

該公式中A與I指在平面波在某處的振幅以及強(qiáng)度，a表示衰減系數(shù)其其單位為dB/mm。其中a的主要影響因素為聲波介質(zhì)材料，建材內(nèi)部晶粒越粗，聲波衰減程度越明顯[3]。

根據(jù)超聲波的物理特性來看，超聲波從液態(tài)與固態(tài)物質(zhì)向空氣傳播會(huì)造成波形回流，因此在使用超聲波作為檢測技術(shù)時(shí)應(yīng)盡量在固液建材與檢測探頭間通過耦合劑營造真空環(huán)境，出于成本與便捷性的考慮在施工中常用水充當(dāng)清潔、可重復(fù)利用的耦合劑去除探頭與建材間的雜質(zhì)與氣泡。同時(shí)由于聲波探傷需要聲波速度差值去表現(xiàn)建材傷病，因此對建材厚度也存在一定要求，受限于音波速度過薄的建材管壁存在2.5mm以上的信號(hào)盲區(qū)。其盲區(qū)的具體成因?yàn)閴弘娋趥鬟f高壓脈沖加壓帶來的振動(dòng)超聲波時(shí)，由于高壓脈沖缺乏由建材厚度帶來的緩沖，即使在脈沖停止后壓電晶片而言處于振動(dòng)狀態(tài)，在超聲波探頭的檢測中形成不規(guī)律的噪聲信號(hào)，對正常傳輸?shù)膫》瓷湫盘?hào)造成干擾。

3結(jié)束語

漏磁檢測與超聲波檢測技術(shù)是無損檢測技術(shù)的重要組成部分，二者在應(yīng)用原理與應(yīng)用實(shí)際中各有其特點(diǎn)。本文研究通過總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)與分析理論基礎(chǔ)，進(jìn)一步明確二者的適用范圍，以期為檢測工程實(shí)踐的綜合評(píng)價(jià)提供指導(dǎo)，望此次研究能夠得到相關(guān)學(xué)者關(guān)注，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新研究，進(jìn)而為我國相關(guān)研究發(fā)展獻(xiàn)出綿薄之力。

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（作者單位：上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司）