SJAET-II-1 脉冲涡流检测设备 超声波探伤仪

一、脉冲涡流检测技术的基本原理

       脉冲涡流属于涡流检测（Eddy Current，简称ET）的一个分支，其基本原理是通过在探头加载瞬间关断电流，激励出快速衰减的脉冲磁场，该磁场可以穿过一定厚度的保护层和保温层而诱发被检构件表面产生涡流，所诱发的涡流会从上表面向下表面扩散。同时，在涡流扩散过程中又会产生与激励磁场方向相反的二次磁场，在探头的接收传感器中会输出这个感应电压（脉冲涡流信号）。如果管道上有缺陷，则会影响加载管道上脉冲涡流状况，继而影响接收传感器上的感应电压。二次磁场感应的电压包含了被测构件本身的一些特性，如：厚度、尺寸、电磁特性等综合信息。通过算法解析，可以扫查得到腐蚀缺陷的具体位置及严重程度。图1左图为脉冲涡流检测技术的基本原理示意图。

脉冲涡流检测技术的核心点是要找到与壁厚相关的特征值，脉冲涡流信号在被测构件中的传递过程中可以分为早期信号、中期信号和晚期信号（见图1右图），其中中期信号和晚期信号与壁厚相关，并遵从以下公式：

    根据图1右图及上述公式，脉冲涡流中期信号衰减较慢，符合幂函数关系；晚期信号衰减较快，符合指数函数关系。中期信号和晚期信号之间有一个过渡区间，通常被称为拐点，壁厚越薄，拐点出现越早，反之则拐点出现越晚，因此，可以利用拐点出现的时间（拐点时间）或拐点后的斜率来表征壁厚情况。经实验分析，拐点时间和拐点斜率不受提离（保温层厚度）的影响，且与被测构件的壁厚呈一定函数关系，拐点时间/斜率是良好的壁厚检测特征值。

二、系统组成

   脉冲涡流检测系统由工作主机、数据终端、探头、连接线缆及辅助设施组成。其系统主要组成如下（见图4）：

• 系统：采用分体式设计，系统主机和终端处理器（防爆PAD）通过蓝牙连接，更便于现场操作。
• 主机：基于标准ISO20669-2017《铁磁性金属部件的脉冲涡流试验》和国家标准GB/T 28705-2012《脉冲涡流检测方法》自主设计开发主机系统，仅6.5kg，便于携带。
• 探头：按管径及保温层厚度分为P1/P2/P3/P4四类标准探头，其中P1和P2探头用于裸管扫查，P3探头用于包覆层厚度小于等于50mm的管道/设备扫查，P4探头用于壁厚小于100mm的管道/设备扫查；四个探头基本满足现场需要；且可根据要求提供其它各类探头（不锈钢探头/小径管探头/水下探头等）。
• 数据处理终端：采用防爆型PAD，可持续工作8小时，安装核心算法软件及控制软件，图形化显示扫查面积结果。
• 核心算法软件：基于拐点时间和拐点斜率的核心算法软件，有效提高算法精度。
• 其它配件：延长杆及万向接头，有效增加现场检测范围。

三、主要技术参数

表1 系统基本参数

表2  系统功能参数

表3 设备检测精度 （单位mm）