銅管渦流探傷理論分析
銅管渦流探傷理論分析
無氧銅管、精煉銅管和銅合金管，材料中含銅量占較大比例的管子，統(tǒng)稱為銅管，它們具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能和導(dǎo)熱性能。所以，發(fā)電廠里的各種零部件、化工設(shè)備中的熱交換器配管，以及空調(diào)裝置中的冷卻管道等，往往采用這種類型的銅管。
（1）探傷方法及裝置
銅和銅合金管的渦流檢測方法，按使用的探頭形式分類，有穿過式線圈法、旋轉(zhuǎn)式點探頭法、內(nèi)插式線圈法三種。
由于銅和銅合金管的生產(chǎn)速度較高（有100米／分以上），所以*適合于穿過式方法的渦流檢查。除了可做成品階段的探傷外，因為生產(chǎn)過程中管的尺寸變化、材質(zhì)溫度變化等對探傷的影響都很小，所以也很容易在中間品階段進行探傷檢查。中間品階段的探傷一般是放在熱處理之后定尺切斷之前進行。銅及銅合金的穿過式探傷一般使用自比式線圈，這種線圈對沿管線方向分布的長條狀缺陷的檢出靈敏度較低。
穿過式的探傷裝置包括：渦流探頭，渦流探傷儀，打標(biāo)裝置，報警，好壞管的分料機構(gòu)。如果是離開生產(chǎn)作業(yè)線的探傷，還應(yīng)包括傳送裝置和上下料機構(gòu)等。
（2）對比試樣
銅及銅合金管渦流探傷使用的標(biāo)準(zhǔn)樣管的人工缺陷通常采用國家所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。穿過式探傷使用的人工缺陷大都是通孔或半通孔。
對于一般的穿過式渦流探傷，需要確定的檢測參數(shù)有探傷速度、填充系數(shù)、探傷頻率、放大器增益、檢波相位、濾波頻帶、報警電平等。對于銅及銅合金管的渦流探傷，由于它們的材質(zhì)特性和較高的探傷速度，所以在上述諸條件中，探傷頻率和填充系數(shù)的選定尤為重要。
①探傷頻率的選擇
探傷頻率與檢出缺陷靈敏度關(guān)系較大，在選擇探傷頻率的時候，除了要考慮所需檢出缺陷的位置（內(nèi)壁或外壁）、形狀和大小，還要兼顧考慮檢測線圈的長度、探傷速度等因素。
經(jīng)驗告訴我們，對于銅和銅合金管的探傷，在采用穿過式線圈時，探傷頻率一般選擇在1~100kHz范圍。
在使用穿過式方法進行探傷時，對于不同直徑和壁厚的銅和銅合金管，探傷頻率的選擇亦不一樣。一般來說，管徑越大，壁厚越厚，使用的頻率越低，反之則越高。表1推薦了一些不同直徑和壁厚銅管使用的探傷頻率，供參考。
表1 直徑、壁厚與頻率的關(guān)系
外徑（mm）
壁厚（mm）
頻率（kHz）
20以下
小于1.5
16
20以下
大于1.5
8
20－28
大于1.5
8
28－50
大于1.5
4
注：以上介紹的直徑、壁厚與頻率關(guān)系適用于在線探傷，而對役探傷的探傷頻率則要高幾倍才有較好的相位分離角。
②填充系數(shù)的選擇
一般來說，填充系數(shù)η越大，探傷靈敏度越高，但擦傷管子表面的可能性也越大。故*佳填充系數(shù)η的選擇，要綜合考慮探傷靈敏度、探傷速度、管子的直徑大小和管子的彎曲度等各種因素。對于銅和銅合金管，由于探傷速度較高，一般標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定η達到60％就夠了。表2給出了不同口徑的銅及銅合金管選擇填充率的參考值。
表2 線圈直徑的選擇
do(mm)
D-do(mm)
< 10
1.5以下
10-15
2.0以下
15-25
2.5以下
25-35
3.0以下
35-50
4.0以下
D：線圈內(nèi)徑 do：管外徑
（4）影響因素
通常影響渦流探傷結(jié)果的因素很多，材質(zhì)變化、工件和檢測線圈的尺寸、缺陷的形狀及所處位置、探傷條件等等，都影響著對探傷結(jié)果的正確評價。在銅及銅合金管的渦流探傷中，大多以穿過式線圈方法為主，現(xiàn)就各種影響因素簡述如下：
①缺陷：包括缺陷的深度、長度和寬度、缺陷所處的位置（內(nèi)表面、外表面）、缺陷的種類（孔、槽）等。
②材質(zhì)：銅及銅合金管的材質(zhì)對渦流探傷的影響主要體現(xiàn)在電導(dǎo)率方面，同一合金成分的材質(zhì)中，偏析、殘留應(yīng)力等都會引起電導(dǎo)率的差異。
③管的尺寸和填充系數(shù)：管徑變化直接影響填充率的大小。
④管壁厚度：銅管壁厚變化時引起的噪聲信號。
⑤管與檢測線圈相對位置：當(dāng)銅管在穿過式線圈內(nèi)部通過時難免有振動發(fā)生，這種振動會使管子與線圈之間的相對位置發(fā)生變化。
⑥速度波動：銅及銅合金管的渦流探傷以每分鐘100米或更高的速度進行。當(dāng)管子運動速度發(fā)生變化時也影響著缺陷的指示。舉例來說，傳送速度在120m/min的情況下，速度的波動應(yīng)不大于±10％
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