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，容易實現(xiàn)檢驗自動化。由德國FOERSTER公司設(shè)計的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
目前實際檢測能力
在實際生產(chǎn)中，經(jīng)過取樣缺陷統(tǒng)計分析表明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，同時寬度0.2MM以上的鋸齒傷我們比較有把握探出來，在這個數(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?，F(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，這是因為銅管表面感應(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特殊，在成型加工前，它的形狀和標(biāo)準(zhǔn)樣管的缺陷有點類似，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警電平。這種方法好處是把一些臨近報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，降低報警電平效果也是一樣的。我們只能利用試驗和經(jīng)驗來設(shè)置一個合適的靈敏度和報警電平，使之盡可能的在探出缺陷的同時兼顧成品率。事實上我們現(xiàn)在的靈敏度已經(jīng)不低了，所以單獨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，一線操作工人現(xiàn)場操作，發(fā)現(xiàn)探傷曲線異常，及時檢查確認(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，及時記錄，發(fā)現(xiàn)曲線異常及時和現(xiàn)場溝通，確認(rèn)銅管表面質(zhì)量。目前，這項工作已在進(jìn)行中，收到了不錯的效果。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。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。
MAGNETOSCOP：MAGNETOSCOP，一款帶探頭的便攜式磁力計系統(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：基于 F?rster 探頭上的 3 軸磁力計用于確定三維磁通密度。
裂縫檢驗
通過 FOERSTER 檢驗系統(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（點狀、縱向或橫向裂縫）以及被檢材料，可使用多種檢驗設(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。同時在維護(hù)檢驗時可使用手持式裂縫檢驗設(shè)備。
下面是關(guān)于 FOERSTER 用于裂縫檢驗不同的系統(tǒng)和檢驗設(shè)備的概覽。
CIRCOFLUX：CIRCOFLUX 借助 AC 漏磁探傷法檢驗是否有縱向表面瑕疵。CIRCOFLUX 主要用于黑色材料，因為在進(jìn)行渦流探傷時與進(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)檢驗任務(wù)，可提供不同的線圈。
DEFECTOMETER：手持式檢驗設(shè)備 DEFECTOMETER 用于手動進(jìn)行維護(hù)檢驗。憑借它已能可識別 20 µm 以上深度的裂縫。
DEFECTOSCOP：該款支持計算機(jī)的多用途檢驗設(shè)備 DEFECTOSCOP 可用于移動式維護(hù)檢驗導(dǎo)電材料上的裂縫和組織。
DEFECTOVISION：DEFECTOVISION 檢驗系統(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 檢驗設(shè)備是為借助渦流探傷法自動對組件進(jìn)行裂縫檢驗而研發(fā)。針對不同的檢驗任務(wù)，提供大量合適的傳感器。
混淆檢驗
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。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)材料檢驗的系統(tǒng)。憑借它既可以進(jìn)行硬度檢驗也可以進(jìn)行材料混淆檢驗。
MAGNATEST D-HZP：檢驗系統(tǒng) MAGNATEST D-HZP 非常適合采用磁感應(yīng)方法對半成品進(jìn)行材料混淆檢驗以及 熱處理控制。該系統(tǒng)以磁感應(yīng)方式工作。
夾層檢驗/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
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。為了快速、可靠且經(jīng)濟(jì)地執(zhí)行質(zhì)量檢驗，需要無損的檢驗方法。借助不同的技術(shù)，如 渦流探傷檢測法或 磁感應(yīng)檢驗，可檢驗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)檢驗可避免材料混淆或測算硬化深度。
DEFECTOMETER：手持式檢驗設(shè)備 DEFECTOMETER 用于手動進(jìn)行裂縫和結(jié)構(gòu)檢驗。憑借它已能可識別 20 µm 以上的裂縫。
DEFECTOSCOP：該款支持計算機(jī)的多用途檢驗設(shè)備 DEFECTOSCOP 可用于手動檢驗導(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)檢驗的系統(tǒng)。憑借它即可進(jìn)行硬化檢驗，也可 進(jìn)行材料混淆檢驗。
MAGNATEST D-HZP：檢驗系統(tǒng) MAGNATEST D-HZP 非常適合采用磁感應(yīng)方法對半成品進(jìn)行材料混淆檢驗和熱處理控制。
ROTO-PUSH / ROTO-SCAN： ROTO-PUSH 和 ROTO-SCAN 是全自動的檢驗機(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，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， 渦流檢驗系統(tǒng)除了進(jìn)行瑕疵檢驗，還用作傳感器。
管坯碰撞識別
在制造無縫管道時，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 電子檢驗裝置執(zhí)行管坯碰撞和芯棒中斷識別：
DEFECTOMAT：DEFECTOMAT 檢驗系統(tǒng)借助渦流探傷法檢查管道表面是否有點狀和橫向瑕疵。此時還使用裝備了相應(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，被動式磁力計則可以搜尋至更大的深度。根據(jù)檢驗任務(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 這個名稱表示高靈敏度的鐵探測器。根據(jù)裝備不同，還可實現(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固型多層探頭掛鉤 FOERSTER Multicat，用于大面積探測。這實現(xiàn)了每小時 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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