8.5  无损检测

前言

钢铁产品是每一个工业化国家最重要的材料，为了保证钢铁产品的质量是相当重要的，随着钢铁企业生产的发展与各式各样无损探伤方法的发展相辅相成。

8.5.1  无损探伤概论

8.5.1.1  无损检测的定义

顾名思义，所谓无损检测就是在材料、设备、结构等不被破坏的前提下，利用材料的物理性能随缺陷而改变的特性来检测缺陷是否存在及缺陷的形状、大小、位置以及发展趋势的检测方法（或过程）被称为无损检测。

8.5.1.2  缺陷的定义及种类

缺陷是指材料性能在连续性，纯洁度均匀性方面的不足，或总称为不连续性。而狭义上的伤是指几何上的不连续性，是缺陷上的一种，一般把伤和缺陷混在一起。

材料上的不连续性包括：

1  几何上的不连续性：裂纹、缩孔、针孔、分层、气孔、尺寸公差等；

2  物理上的不连续性：应力集中、组织不均匀等；

3  化学上的不连续性：化学成份的偏析。

钢铁在生产过程中容易产生多种缺陷，比如在进行压力加工时锻造会产生表面开裂、内裂、直横、脱碳、白点；轧制过程中会产生尺寸公差、形状不规范，以及在热处理过程中产生的热处理应力及热处理裂纹等。

8.5.1.3  无损探伤方法

目前，几种常用的缺陷检测方法，针对表面缺陷有涡流、漏磁、磁粉、渗透和目测等，可以使用超声、射线等方式进行内部探伤，最新还有声发射、声全息、远红外、中子射线、核磁共振和电磁超声等多种方式。根据涉及到的物理性能基本可以分成几种，通过射线照射下的物理性能的方式称为射线检测（简称：RT）；采用弹性波方式的称为超声检测（简称：UT）包括声全息等；利用钢铁的电磁特性的电磁检测包括磁粉（简称：MT）、涡流（简称：ET）、漏磁（简称；EMI）；利用金属表面特性的渗透检测（简称：PT）；除以上五大常规检测手段外还有利用产品热学性质的热成像、红外线检测……

8.5.1.4  无损探伤工序的任务

在生产线上，采用无损探伤系统能快速准确地实现对产品进行监控、自动检测并进行分类，以保证合格的成品进入成品库。

8.5.1.5  无损探伤人员

1  探伤操作人员必须持有相应探伤方法的资格证书

Ⅰ级探伤人员必须在Ⅱ级探伤人员的指导下操作，Ⅱ级探伤人员具有对操作人员操作设备及各种记录的填写进行审核的权利，并保证相关技术文件的执行。

2  探伤人员均应通过冶金无损检测人员技术资格鉴定规定考核

（Qualification  and Certification Committee for Metallurgical Nondestructive Testing Personnel），等效于SNT-TC-1A。

3  无损探伤（检测）人员技术资格目前通常包括3个级别

Ⅰ级—能够按照现有说明书进行调试、检测和评判工作

Ⅱ级—能够安装和校核仪器，并能根据规定、标准和技术要求对得到的结果进行解释和评估。必须会写书面说明和检测结果报告。

Ⅲ级—负责开发新的检测技术、解释标准、以及设计使用新的检测方法和技术。在工艺方面必须有实际工作经验，并熟悉其它常用的无损检测方法。

根据生产需要，在预精整区经吹灰后洁净的钢管，经横移台架和V形辊道送到两套无损探伤装置（NDE）上进行检查，无损探伤装置采用漏磁探伤原理，检查钢管纵向内外表面缺陷和横向内外表面缺陷。有缺陷（超过设定要求）的钢管，分别打上不同颜色的标记。判废的钢管，拨到探伤后的侧向收集台架上，有缺陷可修磨的钢管，进行修磨后测壁厚、复探等工作。无缺陷的钢管，上入库台架。为了安全快速的进行无损检测，要求进入探伤设备准备进行检测的钢管应为经过锯切、矫直整理并吹灰后的平头钢管，要在保证钢管直度的同时尽可能去除钢管表面的氧化铁皮和钢管内部的灰尘等干扰物质。下面针对漏磁探伤设备进行详细介绍.

8.5.2  漏磁探伤

8.5.2.1  探伤机组简介

预精整区探伤设备是从美国TUBOSCOPE公司引进的漏磁探伤机组，主要包括纵向探伤设备（AMALOG）、横向探伤设备（SONOSCOPE）、夹送辊装置、及集中传动辊道(国内、变频调速)等。采用漏磁探伤原理，检查钢管纵向内外表面缺陷和横向内外表面缺陷。

1  横向探伤设备(SONOSCOPE)

1） 横向探伤设备的基本组成

横向探伤设备主要由导向套、磁化线圈、检测探头、信号传输系统、气动件、横移电机、升降电机及主机平台组成。

2）横向探伤设备的工作原理及探头布置

                           图8-18  探头布置示意图

如图8-18所示，首先要有一个沿钢管纵向轴的磁力线的强磁场。为此需二个（或三个）磁化线圈。探头布置在沿钢管圆周，分8个45度扇形面积中各设一个探头，共8个分两排，与钢管外表面接触。当管端进入时为避免管端碰撞探头，故设有上下可移动的探头悬挂装置（气动）。

各相邻探头有一部分重合，以免漏探。

被检测钢管头尾部各有一段盲区，因为如图8-18，只有钢管进入两个线圈，才能建立稳定的强磁场，才能进行探伤。

2  纵向探伤设备(AMALOG)

1） 纵向探伤设备的基本组成

纵向探伤设备主要由磁极、磁化线圈、旋转体、滑环、旋转电机、润滑系统、检测探头、信号传输系统、气动件、横移电机、升降电机及主机平台组成。

2） 纵向探伤设备的工作原理及探头布置

如图7-2所示，AMALOG载入稳定的直流电源，设备中产生一恒定磁场，磁力线的方向固定，当铁磁性无缝钢管进入设备中，磁力线在钢管管壁沿周向均匀分布（见图8-19）。

图8-19  纵向工作原理示意图

如果钢管管体有纵向缺陷会对磁力线的传播造成阻碍，由于磁力线的连续性，磁力线将绕过形成障碍的缺陷在钢管表面形成磁桥。设备的两个探头跟随设备一同绕钢管旋转，每个探头中的线圈平行于钢管表面，一旦有缺陷存在线圈切割磁桥，在线圈中便产生感应电动势。这个感应电动势的大小取决于线圈切割磁桥处的磁通量，即由缺陷的大小决定。外表面缺陷会产生比较尖锐的磁桥而产生较高的感应电动势频率，内表面形成的磁桥还要经过管壁所以在表面处生成的磁桥比较平缓感生出的感应电动势频率较低（见图8-20）。图中1：磁场；2：探头；3：缺陷。探头检测出的电信号经过放大和信号处理，根据感应电动势频率的高低可以分辨并确认缺陷是内伤或是外伤然后在显示器上显示出来并可配合声光报警，同时可以转化为模拟数字量打印出来便于操作人员核查。

（a）                     （b）

图8-20  缺陷及磁桥示意图

3  设备的工艺性能参数

 管径范围              Φ219.0---460.0mm

 管子壁厚              5.56------57.43 mm

 钢管长度              6000------15000 mm

 钢管直度              1.5/1000 mm

 钢管温度              -15-----80℃

 探伤速度              0.8------2.0m/S

 剩余磁场              ≤25 GAUSS

 喷标标记精度          ±50mm

 管端盲区              ≤230mm

 探伤方法              测量漏磁量

材料                  铁磁性

8.5.2.2  工艺说明

漏磁探伤技术是根据铁磁性材料外表面或内表面存在缺陷处产生漏磁的原理来检测工件缺陷。

固定式漏磁探伤装置（ＳＯＮＯＳＣＯＰＥ）用来检测钢管的横向缺陷，旋转式漏磁探伤装置（ＡＭＡＬＯＧ）用来检测钢管的纵向缺陷。两套装置安装于同一条传送辊道上，通过计算机控制来实现连续地、自动地、无破坏地检测铁磁性无缝钢管内、外壁的横向和纵向缺陷，并根据缺陷的位置和大小（当量）喷记不同颜色的标记。

8.5.2.3  漏磁探伤原理

1  漏磁探伤的物理基础(EMI)

漏磁探伤技术是根据铁磁性材料表面或内部存在缺陷会使空间磁场分布改变的原理来检测其缺陷的存在。（铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面的缺陷处磁力线发生变形，逸出工件表面形成可检测的漏磁场。）

2  漏磁的产生

把一铁磁性工件置于恒磁场中，它将被磁化，若在材料均匀和无缺陷的情况下，通过工件横截面的磁力线将是均匀分布的。假如在材料中存在缺陷，例如裂纹，那么在缺陷处的磁阻将增大，此时，磁力线将分成三部分，其中一部分继续保持原来的路径，通过缺陷（尽管磁阻很大）；第二部分则绕过缺陷，从缺陷以外的其他横截面通过；而第三部分，则从材料中逸出进入空气当中，从空气中绕过缺陷又回到材料中，这种磁力线逸出材料表面的现象称为“漏磁”。见图8-21。

图8-21

3  漏磁的分量

图8-22

4  影响漏磁探伤（MFL）信噪比的因素

图8-23

5  覆盖率的计算方法

V=N*S/60

     式中：V---辊道的传输速度（M/S）(线速度)

            N---主机旋转速度（RPM）

S---螺距

6  探头切向速度的计算方法

V=D*N*∏/60

      式中：V---探头切向速度（M/S）      

            N---主机旋转速度（RPM）

D---钢管直径

            ∏----圆周率

7  漏磁探伤方法的局限性

  ---只对铁磁性材料（材料或其合金）有效

  ---材料必须被磁化到饱和或接近饱和

  ---需要大的磁化电流

  ---为了满足检验条件的要求，固定或旋转磁场的磁路形状常常很复杂

8.5.2.4  漏磁探伤设备的调整

1  探伤所需样管

校验(或标定)探伤设备所用样管根据API或相关标准制作，样管上的人工刻槽缺陷基本可以有三种：N5、N10、N12.5。其中数值代表公称壁厚的百分比，比如N5代表公称壁厚的5%。数值越小即探伤标准越严格。除了按照API标准规定对不同的管材进行探伤外，通常根据用户要求选用样管的标准。

为适应国际标准规范的要求，样管材料应该是从我厂自己轧制的钢管未经过加工自然合格的铁磁性钢管中挑选出来的，选出来制作样管的材料要详细记录其出处，比如：炉号、钢种、钢级、规格和批号等。经过加工制作好的样管要由具有计量资格的第三方测量合格后出据合格证书，每根样管都有自己的名称标注出样管的规格和刻槽标准等要素，样管需要定期由第三方检查并剔除人工缺陷超标的样管以保证校验设备的准确性和可信性。

探伤操作人员应精心使用样管，保证样管的使用寿命。操作人员一旦发现样管有异常情况应立即通知有关人员及时补充避免影响正常生产。

2  设备参数(系统参数)的调整原则

1） 定义

校准--定义：探伤设备在检测钢管产品之前，必须进行校准。校准是标准化的一个准备步骤，它是把检验系统的所有通道予以调整使能对一有机加工`刻痕的参考标准（样管）产生等幅的信号。

对钢管产品的正确检验，校准是最重要的步骤。

对钢管产品的正确检验，校准是最重要的步骤。

标准化（系统灵敏度）--定义：标准化是对已校准的系统的总的灵敏度的调整，使系统能检测在钢管产品中的自然缺陷并按照API（美国石油学会）（或其他）的规定将它们分等。

参考标准（样管）--定义：用于校准的参考标准为样品长度（从要检验的钢管产品上截下），具有切入表面的精确的机加工刻痕。参考标准应从可供应的最高质量的钢管产品中选择，笔直而且没有缺陷。应为每一种钢管产品的外径、壁厚和等级加工一个参考标准。

这些参考标准的长度取决于在校准过程中它们保持的位置的状态。

每个参考标准均应作出显著的标记。它们的标记和数据均应予以记录在案。

机加工的刻痕—定义：机加工的刻痕是用车床精确地割入参考标准（样管）的壁厚的模拟缺陷。切割的深度在尺寸上制定到一个按钢管产品检验标准预先决定的管壁厚度的百分数。它们为产生用于校准电子装置到预定检测电平的信号提供了已知的输入。

机加工的刻痕必须精确地切削到API（或其他）的规定并用精密的微米测量仪器核实。

机加工的刻痕应小心保持，使它们能为重复的校准过程产生始终如一的信号输入。来自金属污垢和碎片能在机加工刻痕内堆积，机械撞击可改变其形状或者甚至使机加工刻痕部分的靠拢，连续的传感器接触可产生表面硬化作用破坏机加工刻痕的开口。这些情况中的任一种都可导致磁通“跨过”刻痕来转向通过，“跨过”只能产生过弱的以致不能可靠地用于校准的信号。

2） 系统调整-----用于对机加工刻痕的校准

系统从一参考标准（样管）得到的校准响应取决于线圈增益、频带增益、磁化电流电平（大小）、前置放大器增益控制和滤波器增益等的选择。

①  频带增益的选择（用于对机加工刻痕的校准）

每一频带的总的灵敏度可用调整频带增益予以增大或减小。每一频带可以有它自己的调整了的增益，或者所有三个频带均具有同样的增益电平。

频带增益电平是在探靴中所有线圈在一起的平均增益，并且只能应用于所选频带。

②  前置放大器增益调整（用于对机加工刻痕的校准）

前置放大器增益选择器用于补偿对应于不同的钢管直径和壁厚的刻痕信

号的强度变化。对于恒定的转速，与较小直径的钢管相比，直径较大的钢管产生较快的传感器对钢管表面的速度。较快的传感器对钢管表面的速度与直径较小的钢管的较慢的传感器对钢管表面的速度相比具有较强的刻痕信号。类似的，较薄的管壁与较厚的比较可产生较强的内径刻痕信号。

这样，较大的前置放大器增益选择数对应于产生较弱信号的直径较小或管壁较厚的钢管。相反，较小的前置放大器增益选择数对应于产生较强信号的直径较大或管壁较薄的钢管。

③  滤波器值的选择（用于对机加工刻痕的校准）

通常，滤波器值的选择用于补偿与不同的钢管直径和壁厚对应的内径刻

痕频率（HZ）变化。对于恒定的转速，与较小直径的钢管相比，直径较大的钢管产生较快的传感器对钢管表面的速度。较快的传感器对钢管表面的速度与直径较小的钢管的较慢的传感器对钢管表面的速度相比较则可产生频率（HZ）较高的内径刻痕信号。类似的，较薄的管壁与较厚的比较可产生频率较高的内径刻痕信号。

这样，较小的滤波器值对应于产生较低频率的内径刻痕信号的直径较小或管壁较厚的钢管。相反，较大的滤波器值对应于产生较高频率的内径刻痕信号的直径较大或管壁较薄的钢管

④  磁化电流的调整（用于对机加工刻痕的校准）

磁化电流是无法适应所有的钢管产品的。产品中磁化电流的强度依赖于质量（壁厚和直径）和金属成份（等级）。必须为每一种产品等级、壁厚和直径决定一个磁化电流。

太高的磁化电流电平可能会由于过多的表面噪声和/或刻痕的掩蔽而不能识别。太低的磁化电流电平可能会使刻痕信号不能被检测或太弱而不能被应用。

在检验时，贯穿整个金属厚度的缺陷的检验必须只用一个磁化电流，由于内侧（ID）的缺陷与外侧的（OD）缺陷相比离外侧较远，它们的信号相应地比那些在外侧的要弱一些。

因此，内侧的缺陷检测决定要应用的磁化电流。然而，如果此电流过高，有些外侧（外径）检测可能被中断。通常，为检测内侧（内径）缺陷所必须的最低磁化电流将不会导致外侧（外径）缺陷信号的掩蔽。因此，确定磁化电流的一般原则是：应用在内径获得可用的缺陷信号所必须而又不会掩蔽外径缺陷信号的最低磁化电流。

3） 系统调整---用于对自然缺陷的标准化

①  被检验的钢管产品应与参考样管具有相同的外径、壁厚及缺陷等级

②  标准化处理的目标是建立对自然缺陷的适当的检测灵敏度（即设备的动态调整）

③  标准（校准）用的样管上的机加工刻痕为已知形状和位置，而钢管产品内的自然缺陷可以是不同形状并可在钢管壁厚内任何地方发生。同样的，机加工刻痕具有已知的长度、深度和宽度，自然缺陷可有不同的长度、深度和宽度。自然缺陷的取向相对于磁通方向和检测器取向可为不同的相对位置。这样一些条件可能要求对一些系统控制作独特的调整以求对钢管产品内的自然缺陷进行适当的检测。

④  调整方法：A---频带增益的精确调整（调整增益）

          B---缺陷标志系统的动作电平的调整（报废阀门的调整）

对这些参数（控制）的调整不损害系统的校准（即线性）

注意事项：前置放大器增益选择器、滤波器、磁化电流这些参数调整会损害系统的校准（线性）。一旦这些参数发生变化，设备必须进行重新校准。

8.5.2.5  漏磁探伤设备的常见故障及处理

1  主机小车不能正常进、出

可能原因：1）主机轨道被异物阻塞

2）齿轮链条故障

          3）操作台控制IN/OUT开关为断开位置

          4）主机接线立拄处的IN/OUT断路器为OFF位置

          5）横移电机故障

          6）小车底轮轴承损坏

故障处理：1）清除主机轨道异物

2）检查齿轮链条是否脱落或断开         

          3）将操作台控制IN/OUT开关打到相应位置

          4）将主机接线立拄处的IN/OUT断路器打到ON位置

          5）更换或修理横移电机

          6）更换新的小车底轮

2  主机小车不能正常升/降

可能原因：1）操作台控制升/降的开关为断开位置

2）齿轮链条故障

3) 主机接线立拄处的升/降断路器为OFF位置

          4) 升降电机故障

故障处理：1）将操作台控制升/降开关打到相应位置

2）检查齿轮链条是否脱落或断开

          3）将主机接线立拄处的升/降断路器打到ON位置

          4）更换或修理升降电机

3  夹送辊故障

故障现象：1）自动过管时，夹送辊位置过低，钢管撞击夹送辊。

2）在自动控制下，显示值在夹管时高于管外径。

3）在自动控制下，显示值在夹管时和实际值相差不合理，由手动打自动后，自动位有变化。

4）在自动控制下，显示值为异常。

故障原因和处理方法：

1）1和2为连轴器松动，紧固即可。

2）手动调连轴器，显示值跃变时为编码器坏，若是编码器坏了更换即可。

3）线断或编码器坏，更换线或编码器即可。

4  励磁电源故障

故障现象：1）AMALOG、SONSCOPE，24V电源前面板得电指示灯显示无电。

2）指示有电，电流表指示为0，电压表有显示，24V亦同。

3）一上电就跳或无法正常工作（在电流限幅最小，电压限幅最大时）

故障处理：1）柜后保险烧，同时调电压限幅到一半，24VDC原因较多。

2）柜后保险烧，AMALOG烧：查线圈电阻，滑环和碳刷脏造成，清理滑环和刷握。

3）在检查滑环正常的情况下，更换电源。

5  编码器故障

故障现象：1）自动过管时，夹送辊位置过低，钢管撞击夹送辊。

2）在自动控制下，显示值在夹管时高于管外径。

3）在自动控制下，显示值在夹管时和实际值相差不合理，由手动打自动后，自动位有变化。

4）在自动控制下，显示值异常。

故障原因：1）为连轴器松动。

2）为连轴器松动。

3）手动调连轴器，显示跃变时为编码器坏。

4）线断或编码器坏。

6  计算机死机

由于NDT设备计算机系统较为复杂，极易在通讯和交流数据时造成死机。

处理方法：

1）操作和点击窗口的速度必须控制，尤其是调节参数时必须注意连续动作的间隔时间。

2）打开窗口操作设备时，原则上不允许同时打开两个或两个以上窗口，退出一个窗口，再进另一个操作窗口进行操作。

3）系统死机：

现象：夹送辊动作不正常，自动不喷标，报警窗口不正常（探头起落不正常——这种情况很少见）。

建议处理方法：重新导入系统配置文件，然后重新输入该输入的参数。

7  SON探头不动作

可能原因：1）无压缩空气

          2）气动件损坏

          3）主机处电气信号与气动件连接处的航空插头脱落

故障处理：1）恢复压缩空气供给

          2）更换损坏的气动件

          3）将航空插头插上并拧紧

8  探伤误报

可能原因：1）死机

          2）探头损坏

          3）航空插头脏或松动、滑环脏

          4）相关滤波板损坏

故障处理：1）关断所有电源，冷启计算机系统

2）更换损坏探头

3）清理航空插头并拧紧、清理滑环

4）更换相关损坏的滤波板

8.5.3  涡流（ET）检测

8.5.3.1  涡流检测原理

在涡流检测中，试件在检测线圈交变磁场作用下，感生出涡流。试件参数及试件和线圈相对位置等发生变化时就引起涡流幅度和相位变化，而涡流的变化又会引起检测线圈阻抗（感应电压）的变化。涡流检测试验正是根据线圈阻抗的变化间接地判断试件的质量情况。

如果金属导体量于变化的磁场中，金属导体内也要产生感应电流，当线圈中有交变电流时，金属导体内的磁通量发生变化，金属导体可看成是由很多圆筒状薄壳组成。由于穿过薄壳回路的磁通量在改变着，因而沿这回路就有感应电流产生，这种电流的流线在金属导体内自行闭合呈旋涡状，所以称之为涡电流，简称涡流。

在电磁感应现象中，闭合回路中出现感应电流，说明回路中的电荷受到电力的作用，可见，磁场的变化在回路中激发了电场，通常称为感生电场（或涡流电场）所以说，电磁感应就是变化的磁场产生电场的现象。

8.5.3.2  涡流的趋肤效应

处于变化磁场中的导体在磁场作用下，导体中会形成涡流而涡流产生的焦耳又使电磁场的能量不断损耗，因此在导体内部的磁场是逐渐衰减的，表面磁场强度大于深层的磁场强度。又涡流是由磁场感应产生的，所以在导体内磁场的这种递减性自然导向涡流递减性。我们把这种电流随着深度的增加而衰减，明显地集中于导体表面的现象称为趋肤效应。

我们知道，涡流是由磁场感应产生的，既然导体的磁场呈衰减分布，可以料想，涡流分布也不会均匀。

导体内的磁场强度和涡流密度呈指数衰减，衰减的快慢取决于导体的μ、σ及交变磁场的f。

为了说明趋肤效应的程度，我们规定磁场强度和涡流密度的幅度降至表面值的1/e（约为37%）处的深度，称作渗透深度，用字母δ表示：

δ=1/。

工程上经常采用的渗透深度公式是：

δ=                （1）

式中：μr—相对磁导率，无量纲  

            σ—电导率    单位：1/微欧姆·厘米（1/µΩ·cm）

            f—频率       单位：赫兹（Hz）

            δ—渗透深度   单位：厘米（cm）

结论：导体内的磁场和涡流衰减很快，在渗透深度处磁场强度和涡流密度只有导体表面的1/e（约37%），幅值较大的磁场和涡流都集中在导体的渗透深度范围以内。导体渗透深度以下分布的磁场强度和涡流密度均较小，但并非没有磁场和涡流存在。渗透深度是一个很重要的参数。

在涡流检测中，缺陷的检出灵敏度与缺陷处的涡流密度有关。导体表面涡流密度最大，具有较高的检出灵敏度；深度超过渗透深度，涡流密度衰减至很小，检出灵敏度就较低。根据公式可知，只要降低频率，就能获得较大的渗透深度。

相位滞后是描述导体内磁场和涡流的另一个重要物理量。

      θ=x             （2）

式中：θ的单位是弧度（rad）   又：δ=1/

所以（2）式还可写成：

θ=-                    （3）

当x等于渗透深度δ时，相位滞后量为1个弧度或57.3º，也就是说，在渗透深度处的磁场和涡流的相位，比表面处的磁场和涡流的相位落57.3º。需要注意的是，这里的相位滞后不应与交流电路中电压和电流的相位差概念混淆。事实上，导体中的感应电压和感受应电流随着深度的变化都存在相位滞后现象。

相位滞后在涡流检测信号分析中起着重要作用。在涡流探伤中，由于不同深度位置的缺陷处的涡流存在着相位滞后，故而这些涡流在检测线圈中感应的缺陷信号就会产生相位上的差。根据信号相位与缺陷位置之间的对应关系，我们可对缺陷的位置进行判定。

8.5.3.3  线圈阻抗的变化

1  影响线圈阻抗的因素

1） 与线圈自身有关的因素

线圈的形状、尺寸、匝数、层数、有无铁磁芯以及线圈的绕法等。一般用线圈的半径R、长度L、匝数N和自感L0等来表示线圈阻抗的大小。

2） 与试件有关的因素

试件的电导率σ、磁导率μr；试件的形状和尺寸，如圆棒的直径、管子的内外径和壁厚等。

3） 与线圈和试件间相对位置有关的因素

线圈和试件间的距离（提离）、填充系数、偏心度、振动、端部以及线圈相对试件的运动速度等。以上诸因素引起的阻抗的变化分别称为提离效应、振动噪声、端头效应和速度效应等。

4） 缺陷

主要指不连续性缺陷，包括缺陷的尺寸（如缺陷的深度、宽度、长度）、形状、位置和取向（如倾角）等。

5） 与检测条件有关的因素

主要是检测频率。

铁磁性材料和非铁磁性材料对线圈的阻抗变化不同。即便同是非铁磁材料的电导率σ发生变化，若改变工作频率，阻抗变化的幅度和相位情况是不同的。

频率能使各影响因素的阻抗变化特性发生改变的这种性质，对识别检测因素、抑制噪声最十分重要的。

2  各种因素引起的线圈阻抗变化

1） 电导率的变化

2） 试件尺寸变化

3） 磁导率变化、偏心程度

4） 提离变化、填充系数的变化

8.5.3.4  线圈阻抗的模型试验

试验结果：对于两个不同的试验物体，假若各自对应的填充系数η和频率比f/fg相同，则所引起的线圈阻抗相同。这一结论称为线圈阻抗的相似定律。

= 和f1µ1σ1= f2µ2σ2            （4）

式中的脚标分别代表与被检物体1和2相对应的条件和物理性质。

作用：为模型试验的合理性提供了理论依据。例如：在检测线材和小直径管材时，裂纹对线圈阻抗变化的影响，便可以用截面放大了的带有人工缺陷的模型实验来获得。

8.5.3.5  涡流探伤装置及作用

检测线圈——在试件中感生涡流并测量出带有试件质量信息的涡流信号。

涡流探伤仪——从测量到的带有众多信息的信号中识别出伤的存在。

辅助装置——完成包括对工件进行饱和磁化，记录检测结果，传送被检测工件。

1  检测线圈

检测线圈有两个功能：

一是激励功能，建立一个能在试件中感生出涡流的交变磁场。

一是测量功能，测量出带有试件质量信息的涡流磁场的变化。

1)  检测线圈的分类

①  按适用方式分：穿过线圈、内插式线圈、探头式线圈（点探头）、马鞍式线圈

② 按用途分：

绝对式线圈——测量绕组只采用一个绕组进行工作。

自比较式线圈——测量绕组采用两个相距很近的相同绕组进行工作。

标准比较式线圈（他比式）——测量绕组采用两个相同的绕组进行工作，一个放在被测试件上，一个放在标准试件样上。

③  按检出方式分：

自感式线圈——激励绕组和测量绕组共用同一个绕组。

互感式线圈——激励绕组和测量绕组是两个分立的绕组。

2)  检测线圈的一般特点

影响检测线圈检测效果的有以下几个方面：

①  检测线圈磁场的分布；

②  检测线圈的电感和感抗；

③  检测线圈的提离效应和填充系数；

④  检测线圈对各种缺陷和各种材料性能变化的响应。

2  涡流探伤仪

1） 工作原理：

信号发生电路产生交变电流供给检测线圈，线圈的交变磁场在工件中感生涡流，涡流受到试件材质或缺陷的影响反过来使线圈阻抗发生变化，通过信号处理电路，消除阻抗变化中的干扰因素而鉴别出缺陷效应，最后显示出探伤结果。

仪器应该具备三个基本功能：

①  产生交变信号；

②  识别缺陷因素；

③  指示探伤结果。不论涡流探伤仪的组成方式如何，均应具备以上功能。

2） 涡流探伤仪原理框图：

信号发生电路→检测线圈→放大电路→信号处理电路→指示电路

3） 涡流探伤仪的信号处理方法：包括相位分析法、调制分析法、幅度分析法等。

①  相位分析法——是在交流载波状态下，利用伤的信号和噪声信号相位的不同来抑制干扰和检出缺陷的方法。

②  调制分析法——是利用伤信号与噪声信号调制频率的不同来抑制干扰和检出缺陷的方法。

③  幅度分析方法——是利用伤信号与噪声信号幅度上的差异来抑制干扰和检出缺陷的方法。

8.5.3.6  探伤中各参数的设定和调整

在完成探伤的技术准备工作之后和开始正式的涡流探伤之前，需要调节仪器和设备，选定如下技术参数：

·检测频率；

·激励电流；

·灵敏度；

·相位；

·滤波方式和滤波器档位；

·报警方式和报警电平；

·探伤速度；

·磁饱和电流强度；

·标记的延迟时间。

1  检测频率的选择

一般依据下列因素进行选择：

（1） 涡流渗透深度和检测灵敏度

由于趋肤效应，导体中的涡流趋于导体表面流动。涡流在导体中的渗透深度由公式δ=1/决定。渗透深度是随频率的提高而减小的。在选择检测频率时，应兼顾考虑涡流渗透深度和检测灵敏度两个因素，即在综合考虑涡流分布及所需检出缺陷的大小和位置之后再行选定检测频率。

（2） 检出缺陷的阻抗特性

根据缺陷对线圈阻抗的影响选择频率，其方法分为两种：

1） 选择缺陷产生最大阻抗变化时的频率：从提高灵敏度考虑，对于较深的裂纹选择f/fg=15较好，而对于较浅的裂纹选择f/fg=50为佳。所以在这种情况下，探伤频率应在f/fg=15~50范围内选取。

频率越高，内部缺陷引起阻抗变化越小，也即检测能力越低。这时的探伤频率应该在f/fg=4~20的范围内选取。如果需要兼顾表面裂纹和皮下裂纹的检测，则检测频率应选取在f/fg=5~10附近。

对于薄壁管：fg=                           （5）

对于厚壁管：fg=                             （6）

式中：fg是工件特征频率，单位是赫兹（Hz）；

μr是工件的相对磁导率，为一无单位的纯数；

σ是工件的电导率，单位是1/微欧·厘米（μΩ·cm）；

do是管材外径，单位是厘米（cm）；

di是管材的内径，单位是厘米（cm）；

w是管材壁厚，单位是厘米（cm）；

2） 选取缺陷与干扰所引起的阻抗变化之间有最大相位差时的频率：涡流探伤仪可以利用相敏检波技术将与缺陷信号相位不同的干扰信号抑制掉。并且，缺陷信号与干扰之间的相位差异越大（接近90º），检波后的信噪比就越高。而缺陷信号和干扰信号的相位都与激励频率有关，所以应选择激励频率使缺陷与干扰在相位上最易分离。

2  激励电流的选择

有些仪器的激励电流设置为可调方式，可根据探伤灵敏度要求、工件大小、填充系数和提离间隙等适当选择激励电流。一般来说，增加激励电流可以增大灵敏度。

3  灵敏度的确定

在涡流探伤中，灵敏度以能够检出的最小缺陷尺寸表示。在不考虑信噪比的情况下，影响探伤灵敏度的直接因素是仪器的放大倍数。

探伤时灵敏度的调整是用带有标准人工伤的对比试样作为参考基准的。在用对比试样调整、设定灵敏度时，应采用与实际探伤相同的激励频率、激励电流、磁饱和电流、工件传输速度等。如果仪器有相位和滤波调节功能，也应将它们事先设定好，因为各种检测信号是随着检波和滤波处理的不同而变化的。所以，灵敏度的最后设定应在其他检测条件和参数设定、调节完成之后进行。

灵敏度的确定与检测要求及所使用的仪器有关。习惯上是根据检测缺陷的大小，将与之相应的当量人工缺陷的信号指示调到显示器满刻度的50%左右的位置上，这样既在信号显示和灵敏度调节量上留有余量，又能保证读数的精确性。

4  相位的设定

这里的相位，是指仪器进行相敏检波的移相器的相位角。

检波相位的设定，通常是在适当的灵敏度下，采用对比试样反复地改变相位角进行试验。相位的选择应以能够最有效地检出对比试样上的人工缺陷为好。现代涡流探伤仪器都具有矢量光点显示，可以很快找到最佳相位。

相位的选择应依据如下几点来进行：

1） 选取缺陷信号在信噪比最大时的相位

选择适当的检波相位可以使试件传输中因振动产生的噪声信号降低。

2） 选取能够区分并检出缺陷种类和位置时的相位

检波相位选择还需要兼顾不同种类和不同位置缺陷的区分效果，比如在对管材探伤时，内外表面缺陷位置的区分。

3） 利用多扇区报警进行相位区分

目前计算机化的涡流探伤仪器均带有扇区报警功能。它是将整个阻抗平面（即显示屏幕）按相位分为几个扇形区域并使只在符合某些特殊指定的相位角范围中的信号才能报警，而在其他相位时，信号再大也不会报警。

5  滤波方式的选择和滤波器档位的设定

一般来说，来自环境的电磁干扰（如电焊机和行车等）是高频成分，而由工件材质和尺寸变化以及工件传输中的振动产生的噪声是低频成分，它们都与缺陷信号的频率不同，应该可以通过滤波加以区分，但是，由于工件探伤中的传输速度不同，引起的伤信号频率也不相同。对于标准人工缺陷，由于工件探伤中的传输速度不同，引起的伤信号频率也不相同。对于标准人工缺陷，其信号调制频率fs可用下面的公式来估算：

1） 穿过式线圈

fs=                           （7）

式中：v是检测速度（mm/s）;

b是穿过式线圈中两差动测量组的间距（mm）；

d是钢管上通孔的直径（mm）。

2） 旋转点探头

fs=•                      （8）

式中：n是点探头的转速（r/min）；

D是被检管棒材的外径（mm）；

dm是点探头的直径（mm）；

l是管棒上轴向槽伤的宽度（mm）。

选择滤波方式和设定滤波器档位，是在一定速度下使用对比试样进行研究的校准试验中，使人工缺陷的信号达到最大信噪比。

有些涡流仪同时具有高、低、带通三种滤波方式。对于这种滤波功能较全的仪器，首先应确定使用哪种滤波方式。一般来说，低通滤波适用于静态和速度较慢的动态探伤，如手工探伤；带通滤波适用于速度恒定或速度波动不大的动态探伤，冶金行业中的在线和离线自动化探伤大多使用带通滤波方式；高通滤波适用于速度较快且速度波动较大的动态探伤，如高速线材的在线探伤。

6  报警电平的设定

报警电平是衡量检测信号幅值大小的门限。一般门限值的高低可以调节，以适应不同的被检对象、不同探伤方法和不同探伤标准的需求。检测信号经过仪器的各种信号处理之后，将其幅度与报警电平相比较，如果超过预设置的电平后，信号就会触发仪器报警装置，发出音响、灯光。所以报警电平相当于一把尺子，它的设定起着判别缺陷大小的作用，影响着被检工件探伤合格率的高低。

7  探伤速度的确定

探伤速度要根据生产工艺和探伤工艺来确定。一般来说，大批量金属材料和产品的涡流探伤有两种方式，是“在线”探伤，即在生产流水线上对产品直接进行探伤，产品生产出来了，探伤也已完成；另一种是“离线”探伤，即对离开生产流水线的成品进行探伤。从原理上讲，涡流探伤对速度没有严格的限制，有时可以达到很高的速度。但是速度增高时，工件传输中的振动往往较大，处理不好会带来较大噪声，使信噪比降低，影响探伤的可靠性。这是我们需要加以注意的。

在进行自动探伤时，如果检测速度达到每秒钟数米以上时，还应考虑到对检测灵敏度的影响。

8  磁饱和电流的设定

磁饱和线圈中通入的直流电流强度，需根据被探工件的材质、形状及大小来设定。一般来说，要使金属材料完全达到磁饱和状态，所需要的磁场强度是非常强的。而在涡流探伤中，不一定需要材料达到深度饱和状态，只要所施加磁场能够使材料中的磁导率达到均匀即可。深度饱和往往会使检测灵敏度降低，这是我们需要避免的。由此可见，磁饱和电流的设定原则是它产生的直流磁化场强度能有效克服磁噪声对涡流探伤的影响。涡流探伤中的磁饱和装置是一种习惯叫法，也许称其为磁化装置更为贴切。

对于设备各参数的设定，除了上面已讲述的内容之外，还有几点需要注意。

第一，因为设定各参数的目的是为了在探伤中获得尽量高的信噪比，以确保探伤的可靠性，所以各参数的设定需相互协调。因为各参数并非孤立地影响着检测效果，它们之间存在着内在联系。例如在经过相位设定达到良好信噪比后，如果改变检测频率，我们会发现信号的相位随着发生变化，要想达到最佳信噪比还需重新调节相位。可见，在参数设定时应反复调整，才能达到最佳状态。

第二，探伤信噪比往往是相对于校准人工缺陷而言，所以在设定仪器和设备参数的同时，还需要经常核查一下标准人工缺陷是否准确。比如原来使用某对比试样设定各种参数之后探伤效果较好，而后来用同一试样和相同参数，探伤效果发生了改变。这时就需要考虑对比试样和标准人工缺陷是否有磨损和损坏，造成了信号变化和背景噪声变大，信噪比变差。

第三，即使在各参数调整设定完毕之后，仪器设备已经正常应用于实际探伤，也应经常检查仪器设备是否正常。比如每隔一定时间（2小时或4小时），用对比试样校验一次。如果发现异常，对已探过的工件，应在异常排除之后重新进行探伤。

第四，每次探伤结束时，也应利用对比试样对仪器设备状态进行校验，如果发现异常，应待正常后对已探过的工件进行重探。

8.5.3.7  天津钢管集团有限公司168厂涡流探伤装置简介

﹙Flawmark—Ec） 系统包括以下几个主要部分：

◆ Flawmark—Ec 电器柜

◆ 磁饱和电源

◆ 磁饱和线圈

◆ 退磁单元

◆ 探头

◆ 夹紧辊装置

◆ 喷标系统

◆ 旋转编码器

◆ 光电管

1  Flawmark—电器柜

1)   Flawmark—Ec 主单元

这是此设备的主要电器控制部分，所有其他外部单元都与它相连接并且系统控制件也在其中（在主单元中）。同时装有信号处理电路，可与另一台计算机进行标准通讯的RS232C系列界面，如果需要其中的并行接口还可安装惠普公司的喷墨打印机。

2)  打印单元

打印单元是一个推拉式的结构，内部有一个喷墨数据打印机，是一个与PLC系统兼容的并行接口打印机。

3)  多行装置在打印单元推拉装置前部，配置有蘑菇形急停开关，在紧急情况下该急停开关可以立即关闭多个系统。

4)  稳压器：电器检测系统的稳定性依赖于几个因素，其中最重要的两个是周围磁场与电器环境。为使系统有一个稳定正常的电源供给进而延长电子单元的寿命，在系统主电器控制部分的底部安装有分离变压器。

2  磁饱和电源

用涡流检测铁磁管材料时，要先进行磁饱和以消除磁导率变化造成的影响，这样可提高信噪比。磁饱和电源内部安装有涡流探头。磁饱和线圈内供给直流电。

在磁饱和线圈上有个两档的开关控制磁饱和强度。

1)  加强用于需要强磁化材料

2)  一般用于其他较好材料

3  磁饱和线圈

用涡流检测铁磁管材料需要使其磁饱和磁化，当铁磁性钢管通过探头时直流磁场，使其饱和磁化，直流电源来源于磁饱和电源，探头置于磁饱和线圈内。磁饱和单元使钢管在一个待定方向产生了极性，在这套设备中只有两档：一般/加强来设置。

4  退磁线圈

被磁化的钢管需要再进行退磁以消除剩余磁场，退磁线圈就可以完成这个任务，一般退磁线圈置于离探头一定距离的位置上，退磁线圈来自于控制面板。

退磁单元分为直流退磁与交流退磁两个部分，直流退磁电源范围0~30V，交流退磁电源要求230V。

5  探头

探头是探伤工作的最重要的部分，探头是一个缠绕的检测线圈，采用穿过式，即探头静止钢管直线前进。铁磁管材料，检测线圈置于磁饱和线圈内，如果检测非铁磁管材料，不需要磁饱和线圈，探头通过一导线连接至电器单元。

6  夹送辊装置

V形辊位置可根据钢管尺寸进行上下调整它有以下几个作用：

1） 使钢管平稳地进入主机

2） 使钢管不偏离传动系统中心线

3） 传送钢管

底部V 形辊与上部压辊使钢管稳定地通过探头，很明显，当底部V形辊转到一定时，钢管前进的线速度取决于钢管外径。

7  喷标系统

在系统中有三个喷标器，一个用于标记报废钢管，一个用于标记可挽救钢管，另外一个喷标器用于标记合格钢管。三个喷标器置于离探头一定距离的位置上由Flawmark—Ec主单元通过相应的继电器触发。工作时示系统在缺陷的圆周位置上喷标，但不能区分缺陷在圆周上的位置。

8  旋转编码器

负责向系统提供关于钢管从探头中传输的速度系统，所有延时可用距离单位代替而非时间单位，旋转编码器安装于系统的一个底部V形辊上，并通过导线连接至电器单元。

9  光电管

光电管工作电压10~30V Dc 在磁阻和线圈两侧各有一个光电管，它们用来检测在探头中的钢管位置。

补充1：磁饱和线圈装置升降/移动

因为探头包含在磁饱和装置内，所以磁饱和的升降/移动也就是探头的升降/移动。

磁饱和装置水平、上下移动无均靠旋转丝杠机械结构，粗调用旋转电机控制，可通过按下相应按钮，细调用手转控制进给时极小，以适于细调。

补充2：上部压辊调整垫

根据钢管外径不同，靠旋转电机调整上部压辊初始位置，可上下移动，初始位置调整好后，上部压轮压力大小可通过手轮调整，通过压缩弹簧可加大压力。

测试题

一  填空题

1  如果以d表示试样直径，D表示测量线圈平均直径，则填充系数     η=（d/D）2  。

2  穿过式线圈适用于（管 、棒 、线材）的探伤。

3  磁场强度保持不变，试验f增加，则表面涡流密度（增大）。

4  法拉弟电磁感应定律公式：ε= - dΦ/dt的dΦ/dt表示（磁通量随时间的变化率）。

5  涡流探伤信号处理方法有：（相位分析、调制分析、振幅分析）。

6  涡流检验线圈按应用分为（穿过式线圈、内插式线圈和探头式线圈）三种。

二  判断题

1  利用涡流检测方法进行检测，不仅应具有涡流仪器和探头，而且被检

测试件必须具备能导电的性能。                                （√）

2  涡流检测与超声检测一样，都需要耦合剂。                   （×）

3  减少尺寸逐渐变化产生的显示，而保留缺陷产生的显示，其方法是在涡流检测仪器中加一个低通滤波器。                             （×）

4  涡流的渗透深度与材料的电导率、磁导率以及激励频率有关。   （√）

5  涡流检测与超声检测一样，都需要耦合剂。                   （×）

6  磁化电流去掉后，试件上保留的磁感应强度称为矫顽力。       （×）

7  由于受趋肤效应影响，涡流检测仅能用于检测材料表面的某些物理性能。                                    

（×）

8  试验线圈的感抗是阻抗的重要分量之一，它取决于频率和线圈电感。  （√）

9  涡流是在导体中用交变磁场方式感应出来的环电流。           （√）

10  涡流检测是根据检测线圈的阻抗变化来检测试件的材质变化。  （√）

11  涡流检测不适用于导电材料的表面和近表面检测。            （×）

12  高通滤波器可以抑制不希望有的高频谐波。                  （×）

13  由试件尺寸或材质的变化所产生的显示，一般都是高频成分。  （×）

三  选择题

1  下列哪种材料最适用于制造探头线圈支架？（ B ）

A．铝     B．玻璃纤维    C．铜    D. 钢 

2  下面哪种装置可用来抑制不需要的高频谐波？（ A、E ）

A.低通滤波器         B.振荡器         C.相位鉴别器

D.高通滤波器         E.高频滤波器     F.低频滤波器

3  将一根棒材放在一个围绕式线圈中时，什么位置的涡流密度最大？（ A ）

A.表面上    B.中心    C.表面和中心之间的中点   D.以上都不是

5  用来描述在非常高的频率下涡流仅限于导体极薄外层流动的现象的术语是：（A）

A. 趋肤效应   B.高频滤波   C.低频滤波   D.以上任一个

6  用试验信号中产生的相位角不同来鉴别零件中变量的技术叫做：（D）

A.相位失真   B.相移   C.相位鉴别   D.相位分析

7  如果一种材料的界限频率为125HZ，给出ƒ/ƒg比为10时所需要的试验频率为；（C）

A.1.25HZ    B.12.5HZ   C.1.25KHZ   D.12.5KHZ    

9  试验线圈的阻抗通常可用哪两个量的矢量和表示？（A）

A.感抗和电阻   B.容抗和电阻   C.感抗和容抗   D.电感和电容

10  下面哪一种线圈可消除或减少沿丝材长度逐渐发生的直径、化学成分、硬度等少量变化造成的影响？（B）

A.外部参考差动式线圈       B.自比差动式线圈               

C.单绝对线圈               D.双绝对线圈

11  用一个围绕线圈检验管材时，内、外壁相同缺陷的输出信号的相位关系是：（B）

A.信号相同   B.外壁缺陷的相位比内壁缺陷的相位超前

C.内壁缺陷的相位比外壁缺陷的相位超前   D.不定

12  为了对纵向裂纹进行检测应优先选用下列哪种探头？（ B ）

A.穿过式线圈    B.点式旋转线圈    C.扇形线圈   D.内插式线圈

13  将直径为13mm的棒材插入一个直径为25mm的线圈内，其填充系数为：（ D ）

A．50%     B．75%     C．100%     D．27%

14  从原理上讲，下列哪种材料不能使用涡流探伤？（ B ）

A．不锈钢   B．玻璃钢  C．高碳钢    D．低碳钢

四  问答计算题

1  用穿过式线圈对同一缺陷进行ET，当扫查速度为20m/min时，该缺陷的调制频率为40HZ，当速度提至45m/min时，其它条件不变，调制频率为多少HZ？

2  为了确保涡流探伤灵敏度。一般要求一个缺陷的调制波内包含10个以上的激励正弦波。在激励频率为4KHZ的情况下，为了使工件上Φ2mm的通孔得到好的灵敏度，则探伤速度最高不应超过多少？已知检测线圈中两测量绕组的间距为2mm。

3  用直径为62㎜的穿过式线圈探伤内径为50㎜，壁厚为4㎜的铝管，试计算其填充系数为多少。（87.5%）

4  钢管自动涡流探伤系统综合性能测试方法执行什么标准，其测试项目和合格判据各为什么？

答：YB/T4083-2000

周向灵敏度差≤3dB，对于外径≥100mm的钢管不得大于4dB；

信噪比≥10dB，对于外径≥100mm以上的钢管不小于8dB；

漏报率≤1%

误报率≤3%

管端不可探区≤200mm。

5  简述ET原理。

答：涡流检测是以电磁感应原理为基础的。即检测线圈通以交变电流，线圈内交变电流的流动将在线圈周围产生一个交变磁场，这种磁场称为“原磁场”。把一导体置于磁场中时，在导体内将产生感应电流，这种电流叫做涡流。导体中的电特性（如电阻、磁导率等）变化时，将引起涡流的变化。利用涡流的变化检测工件中的不连续性的方法称为涡流检测原理。

8.5.4  磁粉检测

8.5.4.1  漏磁场探伤与磁粉探伤

1  漏磁场探伤

漏磁场探伤是利用铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有不连续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在，则在不连续性处磁力线离开工件和进入工件表面发生局部畸变产生漏磁场，并形成可检测的漏磁场进行探伤的方法。漏磁场探伤包括磁粉探伤和利用检测元件探测漏磁场。其区别在于，磁粉探伤是利用铁磁性粉末——磁粉，作为磁场的传感器，即利用漏磁场吸附施加在不连续处的磁粉聚集磁痕，从而显示出不连续处的位置、形状和大小。利用检测元件探测漏磁场的磁场传感器有磁带、霍尔元件、磁敏二极管和感应线圈等。

2  磁粉探伤

磁粉探伤磁粉探伤（Magnetic Particle Testing,缩写符号为MT），又称磁粉检验或磁粉检测，是应用较为广泛的常规无损检测方法之一。磁粉探伤的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用。

1)  磁粉探伤原理

铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。如图8-24所示。

图8-24  不连续处的漏磁场和磁痕分布

2)  磁粉探伤适用范围

磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小，间隙极窄（如可检测出长0.1mm宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性。

磁粉探伤可对未加工的原材料（如管坯）、加工的半成品、成品工件及在役或使用过的零部件进行探伤，还能对板材、型材、棒材、管材、焊接材、铸钢件及锻钢件进行探伤。

磁粉探伤不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性，可以进行磁粉探伤。

磁粉探伤可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷，但对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20 °的分层及折叠难以发现。

3)  磁粉探伤的基本操作步骤

磁粉探伤最基本的六个步骤是：① 预处理；② 磁化被检工件；③ 施加磁粉或磁悬液；      ④ 在合适的光照下，观察和评定磁痕显示；⑤ 退磁；⑥ 后处理。

8.5.4.2  磁粉探伤物理基础

1  铁磁性材料

1)  磁畴

任何物质都是由分子和原子组成的，原子是由带正电的原子核和绕核旋转的电子组成，电子不仅绕核旋转，而且还进行自旋，而电子自旋效应是主要的，产生磁效应，相当一个非常小的电流环，原子、分子等微观粒子内电子的这些运动便形成了分子电流，这是物质磁性的基本来源，它相当于一个微小的磁铁和磁偶极子（一个可以用无限小的电流回路描述的磁体）。铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基本均匀一致的小区域称为磁畴，其体积约为10-3cm³,在这个小区域内，含有大约1012~1015个原子，各原子的磁化方向一致时，对外呈现磁性。但是在没有外加磁场的情况下，磁畴在铁磁性材料内部的方向是任意的，因此，它们各自的磁性相互抵消，就整体来说，对外不显示磁性，见图8-25（a）.

图8-25 铁磁质的磁畴方向

2)  磁化过程

铁磁性材料的磁化过程可运用磁畴理论和磁荷理论来说明。当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的作用，一是使磁畴磁矩转动，二是使畴壁（指相邻磁畴的分界面）发生位移，最后全部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，见图8-25（b），铁磁性材料被磁化。铁磁性材料磁化后，就变成磁体，显示出很强的磁性来。

去掉外加磁场之后，磁畴出现局部转动，但仍保留一定的剩余磁性，见图8-25（c）。

在高温情况下，磁体中分子热运动会破坏磁畴的有规则排列，使磁体的磁性削弱。超过某一温度后，磁体的磁性全部消失，实现了材料的退磁。铁磁性材料在加热时，磁性消失变为顺磁性材料的临界温度称为居里点，或居里温度。如铁的居里点为769。C。

下面举例详细介绍铁磁性材料的磁化过程，见图8-26。

图8-26  铁磁性材料的磁化过程

① 未加外加磁场时，磁畴磁矩杂乱无章，对外不显示宏观磁性，如图8-26（a）。

② 在较小的磁场作用下，磁矩方向与外加磁场方向一致或接近的磁畴体积增大，而磁矩方向与外加磁场方向相反的磁畴体积减小，畴壁发生位移，如图8-26（b）。

③ 增大外加磁场时，磁矩转动畴壁继续位移，最后只剩下与外加磁场方向比较接近的磁畴，如图8-26（c）。

④ 继续增大外加磁场场，磁矩方向转动，与外加磁场方向接近，如图8-26（d）。

⑤ 当外加磁场增大到一定值时，所有磁畴的磁矩都沿外加磁场方向有序排列，达到磁化饱和，相当于一个微小磁铁或磁偶极子，产生N极和S极，宏观上呈现磁性，如图8-26（e）。

铁磁性材料的磁化还可用磁荷理论来说明，磁极间的相互作用与正负电荷间的作用相似，所以人们认为，在磁体的两极上有一种叫做“磁荷”的东西，N极上的叫正磁荷，S极上的叫负磁荷，同性磁荷相斥，导性磁荷相吸，磁力线是从正磁荷出发，终止于负磁荷的闭合线，所以可以认为磁荷是带磁粒子的物体。它与电荷的显著区别是，磁荷总是成对出现的，不管把一块磁铁分是多么小，它总是存在两个磁极。（实际上磁荷是不存在的，是一种假设）因此，铁磁化材料的每个磁分子都可以看作是一个磁偶极子，并且有磁偶极矩，在外加磁场力矩作用下，定向有序排列，宏观上在铁磁性材料两端出现了N极和S极，或者说正、负磁荷，使铁磁性材料磁化，磁荷理论迄今仍在许多场合得到应用。

3)  磁化曲线

磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁场强度H与磁感应强度B的变化的关系。

将铁磁性材料做成环形样品，绕上一定匝数的线圈，线圈经过换向开关K和可变电阻R接到直流电源上，其电路如图8-27所示。通过测量线圈中的电流I，算出材料内部的磁场强度H值。

用冲击检流计或磁通计测量此时穿过环形样品横截面的磁通量Ф，从而算出磁感应强度B值，由此可得到该材料的B~H曲线，又称磁化曲线，见图8-28，它反映了材料磁化程度随外加磁场变化的规律。

各种铁磁性材料的曲线都是具有类似的形状。当外加磁场H=0时，B=0，铁磁性材料未被磁化，这一状态相应于坐标原点O。当线圈中电流逐渐增加，因而H也增加，初始阶段（oa段）。第二阶段（ab段）B增加的很快，曲线很陡，在B~H曲线的拐点c处，斜率最大，磁导率µ达到最大值µm，能被强烈磁化，对应的磁场强度为Hµm。第三阶段（bm段）B的增加缓慢下来，到了m点，当外磁场再增加时，B不再增加，铁磁性材料达到了磁化饱和，再饱和点m对应的磁场强度称为饱和磁场强度，用Hm 表示；对应的磁感应强度成为饱和磁感应强度，用Bm表示。由此可以看出，铁磁性材料的感应强度B乃是外加磁场与附加磁场强度之和，实质上是铁磁性材料内部的合成磁场强度。

图8-27  磁化曲线测量示意图                      图8-28  铁磁性材料磁化曲线

4)  磁滞回线

描述磁滞现象的一种闭合磁化曲线叫磁滞回线。它是在一定磁场强度下进行多次反复磁化时，由于磁感应强度滞后所得到的磁感应强度随磁场强度变化的闭合曲线，如图8-29所示。对一磁性材料进行磁化，当磁感应强度由0增加到饱和点1时，磁场强度增加但磁感应强度不再增加，0~1曲线成为初始（起始）磁化曲线。从1点开始减小励磁电流，即当H减小时，B也相应减小，但并不沿原来的0~1曲线下降。当外加磁场强度H减小到0时，仍保留在材料中的磁性，成为剩余磁感应强度，称为剩磁，用Br表示，如图中0~2合0~5。为了使Br减小到零，必须外加反向磁场强度，使Br降为零所必须施加的反方向磁场强度成为矫顽力，用Hc表示，如图中的0~3和0~6。

如果反向磁场强度继续增加，材料就与原来方向相反的磁性，同样可达到饱和点m，当H从负值回到零时，材料具有反方向的剩磁—Br，即0~5。磁场通过零值后再向正方向增加时，为了使—Br减小到零，必须外加反向磁场强度Hc，如图中的0~6，磁场再正方向继续增加时曲线回到m点1，完成一个循环，如图的1-2-3-4-5-6-1，即材料内的磁场感应强度B时按照一条对称于坐标原点的闭合曲线变化的，该闭合曲线成为磁滞回线。

图中，±Bm——饱和磁感应强度，表示工件在饱和磁场强度±Hm磁化下B达到饱和，不再随H的增大二增大，对应的磁畴全部转向于磁场方向一致。±Br——工件的剩磁，表示工件经Hm磁化后，当H降为零时，因B滞后H在工件中保留的剩磁。±Hc——工件的矫顽力，把工件中±Br减小到零时所施加的反向磁场强度；а——初始磁化曲线的切线与x轴的夹角，а=tgB/H。а大小也反映了工件材质被磁化的难易程度。

图8-29  磁滞回线                              图8-30  30GrMnSiA的磁化曲线

图8-30为30GrMnSiA钢，880℃油淬、330℃回火状态下测得的磁化曲线。包括B~H曲线，µ～和Ｂr～Ｈ曲线。根据上面的阐述，可归纳出铁磁性材料具有以下特性：

① 高导磁性——能在外加磁场中强烈的磁化，产生非常强的附加磁场。它的磁导率很高，相对磁导率可达数百、数千以上。

② 磁饱和性——铁磁性材料由于磁化所产生的附加磁场，不会随外加磁场增加而无限地增加。当外加磁场达到一定程度后，全部磁畴的的方向都与外加磁场的方向一致，磁感应强度Ｂ不再增加，呈现磁饱和。

③ 磁滞性——当外加磁场的方向发生变化时，磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化。当磁场强度减小到零时，磁铁性材料在磁化时所获得的磁性并不完全消失，而保留剩磁。

根据磁铁性材料矫顽力Ｈc大小可分为软磁材料和硬磁材料两达类。Ｈc≥8000Ａ／m（100Oe）认为是典型的软磁材料,Hc≤400A/m(5 Oe)认为是典型的软磁材料。其磁滞回线见图8-31。

软磁材料厂和硬磁材料具有以下特征:

① 软磁材料——是指磁滞回线狭长,具有高磁导率、低剩磁低矫顽力和低磁阻的铁磁性材料.软磁材料磁粉探伤时容易磁化,也容易退磁.软磁材料如电工用纯铁、低碳钢和软磁铁氧体等材料.

② 硬磁材料——是指磁滞回线肥大,具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻的铁磁性材料.硬磁材料磁粉探伤时难以磁化，也难以退磁.硬磁材料如:铝镍钴、稀土钴和硬磁铁氧体等材料.

图8-31  软磁材料和硬磁材料的磁滞回线

2  通电线圈的磁场

磁场方向：

在线圈中通以电流时,在线圈内产生的磁场是与线圈轴平行的纵向磁场.其方向可用线圈右手定则确定:用右手握住线圈,使四指指向电流方向,与四指垂直的拇指所指方向就是线圈内部的磁场方向.见图8-32。

图8-32   通电线圈产生的纵向磁场强度

3  漏磁场

1)  漏磁场的形成

所谓漏磁场，有时铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面表化处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。

漏磁场形成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通过磁导率高的工作，这就迫使一部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁感应线树木也是有限的，又由于同行磁感应线相斥，随意，一部分磁感应线从不连续性中穿过另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直的进入空气中去绕过缺陷又折回工作，形成了漏磁场。

2)  缺陷的漏磁场分布

缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量Ｂx和垂直分量Ｂy，水平分量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大价值，并左右对称。而垂直分量为通过中心点的曲线，其示意图见图8-33，图中（a）为水平分量，（b）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如图（c）所示的漏磁场。

缺陷处产生漏磁场是磁粉探伤的基础。但是，漏磁场是看不见的，还必须有显示或检测漏磁场的手段。磁场探伤是通过磁粉聚量磁痕显示漏磁场进行探伤的。漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作用，如果有磁粉在磁极区通过，则将被磁化，也呈现处Ｎ极和Ｓ极，并沿着磁感应线排列起来。当磁粉的两极与漏磁场的两极相互作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁场的磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感应线最大密度区，即指向缺陷处。见图8-34。

漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕对缺陷宽度具有放大作用，能将目视不可见的缺陷变成目视可见的磁痕使之容易观察出来。

磁粉除了受漏磁场的磁力之外，还受重力、液体介质的悬浮力、摩擦力、磁粉微粒间的静电力与磁力的作用，磁粉在这些力的合力作用下，形成漏磁场吸附力把磁粉吸附到缺陷处。其受力分析见图8-35。

图8-33  缺陷的漏磁场分布 

图8-34  磁粉受漏磁场吸引                              图8-35  磁粉的受力分析

4  趋肤效应

交变电流通过导体时，导体表面电流密度较大而内部电流密度较小的现象称为趋肤效应（或集肤效应）。这是由于导体在变化着的磁场里因电磁感应产生涡流，在导体表面附近，涡流方向与原来电流方向相同，使电流密度增大；而在导体内部电流密度减弱，如图8-36所示。材料的电导率和相对磁导率增加时，或交流电的频率提高时，都会使趋肤效应更加明显。通常50Hz的交流电，其趋肤深度，也称穿插透深度δ为2mm，穿透深度δ可用下式表示。

图8-36  趋肤效应

在我国磁粉探伤中，交流电被广泛应用，是由于它具有以下优点：

1) 对表面缺陷检测灵敏度高场   由于趋肤效应在工件表面电流密度最大，所以磁通密度也最大，提高了工件表面缺陷的检测灵敏度。钢制件和压力容器焊缝的表面缺陷危害很大，容易形成疲劳源,所以有效地检测出工件表面的微小缺陷,已日益受到国内外的极大重视。

2) 容易退磁    原因：1交流电磁化的工件，磁场集中于工件表面所以用交流电容易将工件上的剩磁退掉；2退磁的实质就是对工件施加一个换向衰减的磁场，由于交流电的方向本身在不断地换向，所以退磁方法简单，容易实现。

3）能够实现感应电流法磁化  根据电磁感应定律，交流电可以在磁路里产生交变磁通，而交变磁通又可以在回路产生感应电流，用感应电流以磁化环形件。

4）能够实现多向磁化   多向磁化常用于两个交流磁场相互叠加来产生旋转磁场或用一个直流磁场和一个交流磁场量合成来产生摆动磁场。

5）磁化变截面工件磁场分布较均匀  用固定式电磁轭磁化变截面工件时，可发现用交流电磁化，工件表面上磁场分面较均匀。若用直流电磁化，工件截面突变处有较多的泄漏磁场，会掩盖该部件的缺陷显示。

6）有利于磁粉迁移   由于交流电的方向在不断地变化，所产生的磁场方向不断地改变，它有利于搅动磁粉促使磁粉向漏磁场处迁移，使磁痕显示清晰可见。

7）用于评价直流电（或整流电）磁化发现的磁痕显示   由于直流电磁化较交流电磁化发现的缺陷深，所以直流电磁化发现的磁痕显示，若退磁后用交流电磁化发现不了，说明该缺陷不是表面缺陷，有一定的深度。

8）适用于在役工件的检验   用交流电磁化，检验在役工件表面疲劳裂纹灵敏度高，设备简单轻便，有利于现场操作。

9）适用于≤φ12mm弱簧钢丝的检验   用交流电磁化检验中、细弹簧钢丝表面缺陷灵敏度高，能够控制弹簧钢丝的质量。

10）使用交流电磁化时，两次磁化的工序间可以不退磁。

8.5.4.3  电磁方法和磁化电流

1  磁场方向与发现缺陷的关系

磁粉探伤的能力取决于施加磁场的大小和与缺陷的方向，还有缺陷的深度比与形状等因素有关。工件磁化时，当磁场方向与缺陷方向垂直时，缺陷处的漏磁场最大，检测灵敏度最高，当磁场方向与缺陷方向夹角为45度时，缺陷可以显示，但灵敏度降低。当磁场方向与缺陷方向平行时，不产生磁痕显示，发现不了缺陷。由于工件中缺陷有各种取向，难以预知，故应根据工件的几何形状，采用不同的方法直接、间接或通过感应电流对工件进行周向、纵向或多向磁化，以便在工件上建立各种不同方向的磁场，发现所有方向的缺陷，于是发展了各种不同的磁化方法。

2  选择磁化方法应考虑的因素

①  工件的尺寸大小；

②  工件的外形结构；

③  工件的表面状态；

④  根据工件过去断裂的情况和各部位的应力分布，分析可能产生缺陷的部位和方向，选择合适的磁化方法。

3  磁化方法的分类

根据工件的几何形状，尺寸大小和欲发现缺陷方向而在工件上建立的磁化方向，将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁化。所谓周向与纵向，是相对被检工件上的磁化方向而言的。

1)  周向磁化——是指给工件直接通电，或者是电流流过贯穿空心工件孔中的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴垂直的周向闭合磁场用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，即与电流方向平行的缺陷。

2)  纵向磁化——是指将电流通过环绕工件的线圈，使工件沿纵长方向磁化的方法，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件轴垂直的周向缺陷。利用电磁轭和永久磁铁磁化，使磁力线平行于工件纵轴的磁化方法亦属于纵向磁化。

将工件置于线圈中进行纵向磁化，称为开路磁化，开路磁化在工件两端产生磁极，因而产生退磁场。

将工件夹在电磁轭的两极之间，对工件进行整体磁化，或利用便携式电磁轭或永久磁铁的两极与工件接触，使工件得到局部磁化，称为闭路磁化，闭路磁化不产生退磁场。

3)  多向磁化——是指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随时间呈原形、椭圆型或螺旋形变化的磁场。因为磁场的方向与工件上不断的变化着，所以可发现工件上所有方向的缺陷。

4)  辅助通电法——是指将通电导体置于受检部位而进行局部磁化的方法，如电缆平行磁化法和铜板磁化法，仅用于常规磁化方法难以磁化的工件和部位，一般情况下不推荐使用。

4  三种磁化方法的特点、应用范畴和优缺点

1)  中心导体法

A  中心导体法是导体穿入空心工件的孔中，并置于孔的中心，电流从导体上通过，形成周向磁场。所以又叫电流贯通法、穿棒法和芯棒法。由于是感应磁化，可以用于检查空心工件内、外表面与电流平行的纵向不连续性和端面的颈项不连续性。如图8-37所示。空心工件直接接通电法不能检查内表面的不连续性，因为内表面的磁场强度为零。但用中心导体法能更清晰的发现工件内表面的缺陷，由于内表面比外表面具有更大的磁场强度。

     图8-37  中心导体法

B  对于一端有封头（亦称盲孔）的工件，应保证中心导体与封头端面有良好的电接触，将中心导体穿入工件孔中作为一端，封头作为另一端进行通电，完成中心导体法磁化。

C  导体材料通常采用导电性能良好的铜棒，也可用铝棒或钢棒。若使用钢棒作为中心导体，磁化时应避免钢棒与工件接触产生磁写，所以最好在钢棒表面上包一层绝缘材料。

D  中心导体法的优点是：

①磁化电流不从工件上直接流过，不会产生电弧；

②在空心工件的内、外表面及端面都会产生周向磁场；

③重量轻的工件可用芯棒支承，许多小工件可穿在芯棒上一次磁化；

④一次通电，工件全长都能得到周向磁化；

⑤内孔弯曲的工件，可用柔性电缆代替钢性芯棒检查；

⑥工艺方法简单，检测效率高；

⑦有较高的检测灵敏度。因而是最有效、最常用的磁化方法之一。

其缺点是：

① 对于厚壁工件，外表缺陷的见得灵敏度比内表面低；

② ②检查大直径管子时，采用偏置芯棒法，需转动工件，进行多次磁化和检验；

③ ③仅用于有孔工件的检验。

中心导体法适用于各种有孔的工件如轴承圈、空心圆柱、齿轮、螺帽、环形件、管子、管接头和空心焊接件的磁粉探伤。

2)  线圈法

A  线圈法是将工件放在通电线圈中，或用软电缆缠绕在工件上通电磁化，形成纵向磁场，用于发现工件的横向不断续性。适用于纵长工件如时接件、轴、管子、棒材、铸件和锻件的磁粉探伤。

B  线圈法包括螺管线圈法和绕电缆法两种，如图8-38和图8-39所示。

C  线圈法纵向磁化的要求

线圈法纵向磁化，会在工件两端形成磁极，因而产生退磁场。工件在线圈中磁化与工件的长度L和直径D之比（L/D）有密切关系，L/D愈小愈难磁化，所以L/D必须≥2，若L/D＜2，应采用下列措施之一进行磁化：

a以大约90度的分度在两上或多个方向上对工件进行周向磁化；

b.把外径相似的两个或多个工件，端部与端部对接起来，使L/D≥2；

c.使用与工件外径相似的铁磁性延长块将工件接长，使L/D≥2；

d.使用电磁轭或永久磁铁补充磁化。

图8-38  螺管线圈法                          图8-39  绕电缆法

D  线圈法的优点是：

①非电接触；

②方法简单；

③大型工件用绕电缆法很容易得到纵向磁场；

④有较高的检测灵敏度。

其缺点是：

① L/D值对退磁场和灵敏度有很大的影响，决定安匝数时要加以考虑；

② ②工件端面的缺陷检测灵敏度低；

③ ③为了将工件端部效应减至最小，应采用“快速断电法”。

3)  磁轭法

A  磁轭法使用固定式电磁轭两磁极夹住工件进行整体磁化，或用便携式电磁轭两磁极接触工件表面进行局部磁化，用于发现与两磁极连线垂直的不连续性。在磁轭法中，工件是闭合磁路的一部分，在磁极间对工件感应磁化，所以磁轭法也称为极间法，属于闭路磁化，如图8-40和图8-41所示。

图8-40  电磁轭整体磁化                    图8-41  电磁轭局部磁化

B  整体磁化

用固定式电磁轭整体磁化的要求是：

①只有磁极截面大于工件截面时，才能获得好的探伤效果。相反，工件中便得不到足够的磁化，在使用直流电磁轭比交流电磁轭时更为严重；

②应尽量避免工件与电磁轭之间的空气隙，应空气隙会降低磁化效果；

③当极间距大于1m时，工件便不能得到必要的磁化；

④形状复杂而且较长的工件，不宜采用整体磁化。

C  局部磁化

用便携式电磁轭或永久磁铁的两磁极与工件接触，使工件得到局部磁化，两磁极间的磁力线大体上平行两磁极的连线，有利于发现与两磁极连线垂直的缺陷，如图8-42所示。

图8-42  便携式电磁轭两极间的磁力线分布              图8-43  便携式电磁轭探伤有效范围

局部磁化的要求是：

①有效磁化范围，取决于探伤设备的性能、磁化规范、探伤条件及工件的形状，一般是以两极间连线为长轴（L），从两极连线中心处向两则各L/4为短轴的椭圆形所包围的面积，如图8-43所示。有效磁化范围可通过实测工件表面磁场强度，或用标准或片试验得到；

②工件上的磁场分布，取决于磁轭产生的磁场强度和磁极的间距。当磁场强度一定时，工件表面的磁场强度随着两极间距的增大而减小；如果两磁极间中距过于小，由于磁极附近磁通密度过大会产生非相关显示，所以磁极间距通常选用50-200mm为宜；

③便携式电磁轭分固定式与活动关节式磁极两种，活动关节越多，磁阻越大，工件上得到的磁场强度越小；

④便携式电磁轭要通过测量提升力控制探伤灵敏度；

⑤如果磁极与工件接触不良，有间隙存在，对磁场强度也有一定的影响。并且间隙还会使接触处产生相当强的漏磁场，吸附磁粉，形成非相关显示，因而存在着探伤盲区。盲区范围随着间隙的增大而增大。

⑥交流电磁场轭，由于趋肤效应，检验表面缺陷灵敏度高。

⑦直流电磁轭较交流电磁轭对近表面缺陷有更高的检出能力。

⑧直流电磁轭不适用厚工件的探伤。由于直流磁轭产生的磁通均匀地分布在被磁化的工件戴面上，工件越厚，单位截面上的磁通越小，工件表面的磁场强度也越小，使探伤灵敏度降低。所以检验厚板表面缺陷应采取交流电磁轭。

⑨永久磁铁可用于无电源的现场和野外检验，但在检验大面积或大部件时，不能提供足够的磁场强度，磁场大小不能调节，也不容易从工件上取下来，磁极上吸附的磁粉不晚除掉，并且可能性把缺陷显示弄模糊。

D  磁轭法的优点是：

①非电接触；

②改变磁轭方位，可发现任何方向的缺陷；

③便函携式磁轭可带到现场探伤，灵活，方便；

④ 可用于检验带漆层的工件（当漆层厚度允许时）；

⑤ 检测灵敏度较高。

其缺点是：

① 几何开关复杂的工件检验较困难；

② 磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向；

③ 用便携式磁轭一次磁化只能检验较小的区域，大面积检验时，要求分块累积，很费时。

磁轭法适用于焊接件及各种大、中型工件的局部检验。

8.5.4.4  标准试片和灵敏度校验

1  标准试片

A型磁粉探伤标准试片。（见表8-7）

1)  分母相同时，分子越小，试片显示灵敏度越低，检测灵敏度越高；

2)  分子相同时，分母越大，试片显示灵敏度越低，检测灵敏度越高。

表8-7  A型磁粉探伤标准试片品种规格

2  A型磁粉探伤标准试片使用注意事项：

1)  标准试片使用过程中，不应将试片反复弯折或撕拉，以防槽底变形开裂，影响试片显示。如发现试片已经变形开裂，必须更换。

2)  试片使用前，应用溶剂清洗防锈油。如果工件表面贴试片处凹凸不平，应打磨平，并去除油污。

3)  试片用完后，用溶剂清洗并擦干。干燥后涂上防锈油，放回试片袋中保存。

4)  试片表面锈蚀或有褶纹时不能继续使用。

5)  将试片有槽的一面与工件受检面接触，用透明胶纸贴紧（间隙应小于0.1mm），但透明纸不得盖住有槽的部位。

6)  有效的磁场方向应垂直与缺陷可能存在的方向。

7)  钢管表面的最小可见光强度为50英尺/烛光。

3  探头灵敏度的校验：

在正式探伤前，首先要检验探伤灵敏度，将（30/100）A型标准试片开槽的一面紧贴被测工件表面上，并用透明胶带粘牢试片的边缘，通电磁化，同时在标准试片上喷洒磁悬液，如标准试片上的人工刻槽清晰显示，则表明探伤灵敏度和磁悬液的配置均符合要求。

8.5.4.5  磁粉

磁粉是显示缺陷的手段，磁粉质量的优劣和选择是否恰当，将直接影响探伤效果。与任何关键性检测元件一样，磁粉作主磁场传感材料，需要人们全面了解和正确使用。

磁粉的种类很多，按磁痕观察分主荧火磁粉和非荧火磁粉；按施加方式分为湿法磁粉和干法磁粉。

1  荧火磁粉

在紫外光下观察磁

痕显示的磁粉称为荧光磁粉。荧火磁粉是以磁性氧化铁粉、工业纯铁粉或羰基铁粉主核心，在铁粉外面用树脂粘附一层荧光染料而制成。

磁粉的颜色、亮度及与工件表面的对比度，对磁粉探伤灵敏度无不起着重要的作用。由于荧光磁粉在紫外光照射下，能发出波长范围在510-550nm为人眼接受最敏感的色泽鲜明的黄绿色荧光，所以荧光磁粉的可见度及与工件表面的对比度都很高，适用于任何颜色的受检表面，容易观察，探伤灵敏度高，也能提高检验速度。荧光磁粉一般只适用于湿法。

2  非荧光磁粉

在可见光下观察磁痕显示的磁粉称为非荧光磁粉。常用的有四氧化三铁（Fe3O4）黑磁粉和γ三氧化二铁（γ- Fe2O3）红褐色磁粉。这两种磁粉既适用于湿法，又适用于干法。

湿法磁粉是将磁粉悬浮在油或水载液中喷洒到工件表面的磁粉；干法磁粉是将磁粉在空气中吹成雾状喷撒到工件表面的磁粉。

以工业纯铁粉等为原料，用粘合剂包覆制成的白磁粉或其它颜色磁粉，一般只用于干法。

JCM系列空心球形磁粉是铁路铝的复合氧化物，具有良好的移动性和分散性，磁化工件时，磁粉能不断踊跃着向漏磁场处聚集，探伤灵敏高度，高温不氧化，在400。C下仍能使用，可在高温条件下和高温部件的焊接过程中进行磁粉探伤。空心球形磁粉只适用于干法。

在纯铁中添加铬、铝和硅制成的磁粉也可用于300。C—400。C的高温焊缝探伤。

3  磁粉的性能

磁粉探伤是靠磁粉聚集在漏磁场处形成磁痕显示缺陷的，磁痕显示程序不仅与缺陷性质、磁化方法、磁化规范、磁粉施加方式、工件表面状态和检测环境照明等有关，还与磁粉本身的性能如磁特性、粒度、形状、流动性、密度和识别度有关，因此选择性能好的磁粉同样很重要。

1)  磁特性

磁粉的磁特性与磁粉被漏磁场吸附形成磁痕的能力有关磁粉应具有高磁导率和低矫顽力及低剩磁。高磁导率的磁粉容易被缺陷产生的微弱漏磁场磁化和吸附，聚集起来便于识别。如果磁粉的矫顽力和剩磁大，磁化后，磁粉形成磁极彼此吸引聚集成团，不容易分散开，磁粉还会被吸附到工件表面不易去除，形成过度背景，甚至会掩盖相关显示；磁粉吸附在管道上，会使油路堵塞；干法检验中，第一次磁化后的磁粉会被吸附在最初接触的工件表面上，使磁粉移动性变差，难以为缺陷处微弱的漏磁场吸附，同样也会形成过度背景，影响缺陷辩认。

2)  粒度

磁粉的粒度也就是磁粉颗粒的大小，粒度的大小对磁粉的悬浮性及漏磁场对磁粉的吸附能力都有很大的影响。

选择适当的磁粉粒度时，应考虑缺陷的性质、尺寸、埋藏深度及磁粉的施加方式。

检验暴露于工件表面的缺陷时，宜用粒度细的磁粉，检查表面下的缺陷宜用较粗的磁粉，因为粗磁粉的磁导率较细磁粉高，检验小缺陷宜用粒度细的磁粉，细磁粉可使缺陷的磁痕线条清晰，定位准确；检验大缺陷要用较粗的磁粉，粗磁粉可跨接大的缺陷。采用湿法检验时，宜用粒度细的磁粉，因为细磁粉悬浮性好；采用干法检验时，要用较粗的磁粉，因为粗磁粉容易在空气中分散开，如果用细的磁粉，会象粉尘一样滞留在工作表面上，尤其在有油污、潮湿、指纹和凹凸不平处，容易形成过度背景，会影响缺陷辨认或掩盖相关显示。

在实际应用中，要求发现各种大小不同的缺陷，也要求发现工件表面和近表面的缺陷，所以应使用含有各种粒度的磁粉，这样对于各类缺陷可获得较均衡的灵敏感。对于干法用磁粉，粒度范围为10-50um，最大不超过150um，对于湿法用的黑磁粉和红磁粉，粒度宜采用5-10um，粒度大于50um的磁粉，不能用于湿法检验，因为它很难在磁悬液中悬浮，粗大磁粉在磁悬液流动过程中，还会滞留在工件表面干扰相关显示。而粒度过细的磁娄在使用中，它们会聚集在一起起作用，所以一般不规定粒度的下限，荧光磁粉因表面有包覆层，所以粒度不可能太小，一般在5-25um之间，但这并不意味着检测灵敏度的降低，因为荧光磁粉的可见度、对比度和分辨力高，所以仍能获得高的灵敏度。

在磁粉探伤中，干法常用80-160目的粗磁粉，而湿法常用300目或300目以上的细磁粉。

3)  形状

磁粉有各种各样的形状，如条形、椭圆形、球形或其它不规则折颗粒形状。

一般说来，条形磁粉（大的长径比）容易磁化并形成磁极，因而较容易被漏磁场吸附，这对于检测宽度比磁粉粒度大的缺陷和近表面缺陷是有利的，因为这类缺陷的漏磁场极为分散，若聚集成磁粉链条则容易形成磁痕。但如果完全由条形磁娄组成。就会产生严重聚集而导致灵敏度下降，磁粉的流动性也不好。对于干法用磁粉，条形磁粉相互吸引还会给喷撒操作带来困难。

球形磁粉能提供良好的流动性，但由于退磁场的影响不容易被漏磁场磁化，而空心球形磁粉能踊跃着趋向漏磁场区域，不需要风力带动磁粉向漏磁场聚集是一例外。

为了使磁粉既有良好的磁吸附性能，又有良好的流动性，所以理想的磁娄应由一定比例的条形、球形和其它形状的磁粉混合在一起使用。

4)  流动性

在讨论磁粉形状时，已涉及到流动性问题，为了能有效地检出缺陷，磁粉必须能在受检工件表面流动，以便函被漏磁场吸附形成磁痕显示。

在湿法检验中，是利用磁悬液的流动带动磁粉向漏磁场上流动，在干法检验中，是利用微风吹动磁粉，并利用交流电方向不断改变，产生的磁场也不断换向和单相关波整流电产生的磁场的强烈脉动性搅动磁粉，促进磁粉流动的。由于直流电不利于磁粉的流动，所以直流电不适用于干法检验。

5)  密度

湿法用黑磁粉和红磁粉的密度约为４.５g／cm，干法用纯铁粉的密度约为８g／cm，空心球形磁粉的密度为０.７１～２.３g／cm，荧光磁粉的密度除与采用的铁粉原料有关，还与磁粉、荧光染料和粘结剂的配比有关。

磁粉的密度对探伤结果有一定的影响，在湿法检验中，密度大，易沉淀，悬浮性差；在干法检验中，密度大，则要求吸附磁粉的漏磁场要大。密度大小与材料磁特性有关，所以应综合考虑。

6)  识别度

识别度系指磁粉的光学性能，包括磁粉的颜色、荧光亮度及与工件表面颜色的对比度。对于非荧光磁粉，只有磁粉的颜色与工件表面的颜色形成很大的对比度，磁痕才容易观察到，缺陷才容易发现；对于荧光磁粉，在紫外光下观察时，工件表面呈紫色，只有微弱的可见光本底。磁痕呈黄绿色，色泽鲜明，能提供最大的对比度和亮度。但是，共表面由于荧光悬液的覆盖，也会产生微弱的荧光本底，因此荧光磁悬液的浓度不宜太高，大约为非荧光磁悬液浓度的十分之一。

总的来说，影响磁粉使用性能的因素有以上六个方面，但这些因素又是相互关联、相互制约的，如果孤立的追求某一方面而排斥另一方面，甚至可能导致实验的失败。如果磁性称量法可以反映磁粉的部分磁特性，但凭磁性称量法称出磁粉样品几克为合格磁粉，实践证明不是完全可靠的。最根本的方法应通过综合性能灵敏度实验的结果来衡量磁粉的性能。

8.5.5  电磁超声

8.5.5.1  电磁超声（EMA）技术的发展与应用

1  电磁超声（EMA）技术在国内外的发展

无损检测技术的发展已历经一个世纪，其重要性在全世界已得到公认。作为无损检测技术的一个新军，EMA技术也越来越受到人们的青睐，它代表了超声检测的发展方向（无耦合），这一点在2000年第15届世界无损检测会议上得到了充分肯定。

EMA技术在国际上是从60年代末期开始崛起的，到了70年代 中后期开始迅速发展，英，美，俄，德，日都相继进行了声波的EMA理论和实验，从而大大扩展了EMA技术革新的应用范围，到了70年代末西德Hofch钢厂研制出高分辨率的用于中厚板内部探伤及螺旋弹簧内部探伤的仪器设备，于此同时德国无损检测研究所也成功的研制并转产了火车轮动态EMA探伤装置。而到了80年代初，英国、日本也先后研制成功了高温EMA探伤及测厚装置，进入21世纪，经过了近50年的不懈努力，EMA技术已逐步进入了工业应用阶段。其应用领域从最初的中厚板、火车轮检测及高温测厚，发展到焊缝检测、钢棒检测、铁路钢轨检测、复合材料检测等众多领域。

我们国家EMA技术的研究，是从70年代开始的。主要代表是冶金钢铁研究总院张广纯教授等，经过30几年的深入研究与不断完善，从理论研究的水平看，与国际的EMA技术研究基本同步，而在实际应用方面的某些领域，我们与国外尚存在着一定的差距。但在钢管管体及管端的自动化探伤方面我们则走在了国际该领域的前列。

2  EMA技术的基本理论与主要特点

EMA与传统的压电超声同属于超声范畴，它们的本质区别就在于换能器不同，也就是发射接收方式不同，压电超声换能器是靠压电晶片的压电效应，发射和接收超声波的，它的能量转换是在晶片上进行的。而EMAT则是靠电磁效应发射和接收超声波的。其能量转换则是在工件表面的趋肤层内直接进行的，所以它不需要任何耦合介质。由此可见，要了解EMA技术，首先就要掌握EMAT的基本理论。

图8-44

EMAT的物理结构由三部分组成：（如图8-44所示）

高频线圈①：用于产生高频激发磁场。

磁铁②：    用来提供外加磁场，它可以是永久磁铁或直流电磁铁，也可以是交流电磁铁或脉冲电磁铁。

工件③：    检测对象它是EMAT的一部分。（简称EMAT三要素）但工件的材质必须具有导电性或铁磁性，或导电性和铁磁性都具有。

EMAT作为一种超声发生器，它的基本原理是围绕着EMAT三要素展开的。当置于工件表面上的高频线圈通过高频电流时，它要在工件的趋肤层内产生涡流，（或感应磁场，相当于电动机的转子）此涡流在外加磁场（相当于电机定子磁场）的作用下，也会像电动机那样受到机械力的作用，而产生高频振动，形成了超声波波源。在接收超声波时，如同发电机的转子在定子的磁场中旋转，会在转子中产生感应电流一样，工件表面的震荡也会在外加磁场力的作用下，在高频线圈中感应出电压而被仪器接收。因此，存在于上述机制中的这些相互作用就构成了检测的全过程。图8-45给出了激发EMAT的各种机制（力）以及它们的方向。

图8-45

EMAT可激发出所有超声波波形。与传统的超声波技术一样，材料的种类、可能产生的缺陷位置以及缺陷方向，决定了声束方向和振动波形的选择。但在实际应用中，EMAT技术较之传统的压电超声技术具有明显的优势以及一系列压电超声所无法取代的特点：

1） 无需任何耦合剂

EMAT的能量转换，时在工件表面的趋肤层内直接进行的。因而可将趋肤层看成是压电晶片，由于趋肤层是工件的表面层，所以EMAT所产生的超声波不需要任何耦合介质。

2） 灵活的产生各类波形

EMAT在检测的过程中，在满足一定的激发条件时，则会产生表面波、SH波和Lamb波。如改变激励电信号频率使之满足下式要求：

       f=nC/2Lsinθ   (n为任意整数)

式中：C=声速；

f=电信号频率；

L=1/2波长

则声波便以倾斜角θ向工件内倾斜辐射（但其速度也随之下降），也就是说，在其他条件不变的前提下，只要改变电信号频率，就可以改变声的辐射角θ，这是EMAT的又一特点。由于这一特点的存在，我们就可以在不变更换能器的情况下实现波模的自由选择。

3） 对被探工件表面质量要求不高

EMAT不需要与声波在其中传播的材料接触，就可向其发射和接收返回的超声波。因此对被探工件表面不要求特殊清理，较粗糙的表面也可直接探伤。

4） 检测速度快

传统的压电超声的检测速度，一般都在10米/分钟左右（国产设备），而EMAT可达到40米/分钟，甚至更快。

5） 声波传播距离远

EMAT在钢管或钢棒中激发的超声波，可绕工件传播几周甚至十几周。在进行钢管或钢棒的纵向缺陷检测时，探头与工件都不用旋转，使探伤设备的机械结构相对简单。

6） 所用通道与探头的数量少

在实现同样功能的前提下，EMA探伤设备所选用的通道数和探头数都少于压电超声。特别在板材EMA探伤设备上就更为明显，压电超声要进行板面的探伤需要几十个通道和探头，而EMA则只需要四个通道及相应数量的探头就可以了。

7） 发现自然缺陷的能力强

用户反馈回来的信息就足以证明了这种说法的可信度，EMAT对于钢管表面存在的折叠、重皮、孔洞等不宜检出的缺陷都能准确发现。

3  EMA技术在工业生产中的成功应用

在我国虽然无损检测事业发展很快，应用的范围也越来越广泛，但是，由于各种探伤手段都有其局限性，到目前为止，仍有许多领域缺少可靠的探伤手段（如中厚板、火车轮、大口径钢管等），许多难点得不到解决（如钢管表面的发纹、内外折叠、重皮等），众多的用户急需可靠的检测设备，来保证产品的最终质量，到目前为止，EMA产品主要有：

1） 钢管管体EMA探伤设备

针对现场的不同情况以及检测标准要求的不同EMA探伤设备主要分成三种形式

钢管直线前进，两个探头沿管体周向120度布置，随动跟踪检测。此种方法可连续检测钢管的纵向缺陷。主要用户有天津市无缝钢管厂；天津钢管有限责任公司；鞍钢无缝钢管厂等。

钢管螺旋前进，纵、横向各两组探头分别沿着管体周向布置，探头各自对管体进行随动跟踪检测。此种方法可连续检测钢管的纵、横向缺陷。主要用户有沧州华北石油专用管材有限公司等。

钢管原地旋转，纵、横向各两组探头在拖动小车的驱动下，直线前进，对管体表面进行螺旋式扫查。此种方法也可以连续检测钢管的纵、横向缺陷。主要用户有衡阳华菱钢管有限公司；天津钢管有限责任公司等。

2） 高频焊管焊缝在线EMA探伤设备

探伤主机放置在焊管机组的飞锯之前，两组探头骑在焊缝的两侧，在焊管连续焊接得过程中也同时完成了对焊缝的连续检测。主要用户有廊坊金华实业有限公司等。

3） 管端EMA探伤设备

两台探伤主机分别布置在钢管横向移动装置两边，钢管在固定位置原地旋转，纵、横向探头沿管体直线前进对管端进行螺旋式扫查。既可实现管端得的纵横向缺陷的连续检测。主要用户有天津钢管有限责任公司，攀钢集团成都钢铁有限责任公司等。

4） 板材EMA探伤设备

探伤主机放置在焊管机组成型前的合适位置，钢板直线前进，四个探头沿板面按特定的距离依次排列，对钢板进行100%的扫查最终实现钢板的连续检测。主要用户有辽阳钢管厂、锦西钢管厂等。

8.5.5.2  电磁超声探伤设备常见故障的判断及处理

仪器和设备在长期使用过程中，难免会出现一些毛病和故障，当故障发生时，不要手足无措，也不要急于下手，这样可能会事倍功半，并且容易产生新的故障。当设备出现故障时，首先要冷静分析，根据故障的现象，划分出故障的所属范畴，缩小范围，在通过比较和观察的方法判断故障的所在位置，找出故障，加以排除。

为了能使设备检修人员在查找故障过程中，拓展排除故障的思路，为此，对一些常见故障排除，特作如下解析，作为参考。

1  仪器有始波显示而无回波显示：

可从如下几方面查找：

1） 检查有无磁化电流（可观察电流表显示，应在2A—4A之间），若磁化电流显示正常

请检查下一项。

如无磁化电流请查找：

检查磁化头线圈是否开路。

检查磁化线是否有开路点或断线。

检查磁化回路中的低通率波器，固态继电器，中间控制继电器是否有损坏的。

检查调压器是否正常工作。

优化查找：

a：通过调换两个磁化头的磁化线（4芯插头），可判断故障点是在磁化头内还是磁化头外。

b：再通过调换磁化柜中两个通道的磁化线（4芯插头）可判断故障点是在外部磁化线上还是磁化柜内，再作进一步查找。

2） 检查探头和探头线；

检查探头芯保护膜是否破损漏线。

检查探头芯的发射和接收线圈是否有断线。

检查探头芯的9芯插座到磁化头的5芯插座的过渡连线是否有断线。

检查前置放大器盒到磁化头的5芯探头线是否有开路点或断线。

优化查找：

a：通过调换两个磁化头的磁化线（5芯插头），可判断故障点是在磁化头内还是外部探头线。

b：再通过更换新的探头芯可判断出故障点是在探头芯上还是在磁化头的9芯变5芯的过渡插座上。

2  仪器没有始波和回波显示：

可从如下几方面查找：

1） 调换报警机箱后面板上的两个20芯插头，可判断出故障点是在机内还是机外（若两通道显示有变化说明故障点在机外，否则在机内）。

2） 将20芯插头恢复，调换两个前置放大器盒上的7芯插头，

观察两个显示屏，可判断出故障点是7芯信号线还是前置放大器盒（若两个通道显示有变化说明故障点在前置放大器盒上，否则是7芯信号线有开路点或断线）。

3）  将7芯插头恢复，检查有故障通道前置放大器盒电源，检查3芯电源线插头上是否有AC220V电压，若无电压输出应检查电源线和该电源控制继电器。（应在该通道探头落下时检查电源）。

4） 若前置放大器盒电源正常，可将两通道探头落下，不加磁化，并将两个通道的衰减器置0，增益最大，观察两个通道的电噪声电平是否基本一样，若一样表明故障点可能在发射电路；若有某一通道无电噪声显示，表明故障点可能在该前置放大器。

5） 若经判断故障在机内则：

可查仪器机箱后面板，报警箱到显示箱的14芯连线是否有断头的。

调换报警箱两个通道的主放板进行观察判断。

调换显示箱两个通道的视放板进行观察判断。

有故障通道若无闸门显示还应调换报警机箱两个通道的同步板进行观察判断。

3  回波信号弱

产生该现象有如下几种可能：

1） 若两个通道显示的回波信号都弱，可能是被探管的材质、热处理工艺、管子表面应力等外界因素所致。

2） 若只有一个通道回波信号弱，可按如下几点查找：

a．调整该通道探头磁化电流，观察回波信号使其最佳。

b．调整发射脉冲串频率电位器，观察回波信号使其最佳。

c．检查磁化头铁芯和管子之间间隙是否过大（一般在1.5—2.5mm之间）

d．检查探头是否和管子表面良好接触。

e．观察动态时磁化头跟踪状态是否良好。

4  探伤过程中突然增加干扰

可按如下几个方面查找原因：

1） 探头保护套（或脚轮）磨损严重，导致磁化头铁芯与钢管表面间隙太小，使铁芯和管子似接非接，会产生干扰杂波，应更换新的保护套（或脚轮）。

2） 探头芯表面的保护膜破损使发射或接收线圈通过氧化皮和灰尘与管子表面接触产生微小放电，会造成明显的干扰杂波，应更换新探头。

3） 磁化头内部吸浮的灰尘或氧化皮过多，使探头板焊点绝缘程度降低，产生高压放电造成干扰杂波，应定期用风管吹除灰尘杂质。

4） 管子表面锈蚀严重，使钢管不能良好接地（相当于一个接收天线）也会造成明显干扰，对此类钢管探伤时应加适当的接地刷，使管子良好接地消除干扰。

5） 有些钢管表面有一层膜，使导通电阻很大，接地效果也不好，同样会产生一些干扰。

5  显示屏有亮点无基线

可从如下三方面查找：

1） 将显示机箱两个通道的扫描板调换观察显示，若有变化则证明扫描板有故障，如无变化应按下一步查找。

2） 检查报警箱到显示箱的后面板14芯连线插，看同步线是否断了，若没断则进一步查找。

3） 将报警箱的两个同步板调换，观察显示效果，看是否同步板有故障。

6  无亮点无基线

可按以下几点查找：

1） 调整垂直位移电位器，看基线是否在显示屏以外。

2)  调整亮度电位器，看是否亮度关至最小。

3)  调换两个通道的扫描板，判断是否是扫描板增辉电路有故障。

4)  如上述几点都正常，就应查找该通道显示上的高压分配电阻是否有开路的。

5)  如上述几点都正常可能是该通道的倍压块或者是示波管损坏。

7  有基线和回波信号无闸门显示

可按以下几点查找：

1)  调换报警机箱两个通道的监控板，观察显示是否有闸门，效果相反证明监控板（闸门形成电路）损坏，如果效果相同证明监控板是好的，可进行下一步查找。

2)  检查仪器后面板监控机箱到显示机箱的14芯信号连线插头是否有开路点或断线，如正常可 进行下一步查找。

3)  调换显示机箱两个通道的视放板观察显示效果，判断视放板闸门入口元件是否有损坏的。

8  监视机箱有电源而显示机箱无任何显示

可按以下几点查找：

1)  检查仪器后面板监控机箱到显示机箱的2芯电源线是否接触不良，如正常可进行下一步查找。

2)  检查显示机箱电源保险丝是否熔断，若保险丝断了，更换新的保险丝，若没熔断，进行下一步查找。

3)  细听显示机箱内是否有轻微的逆变电源响声，如有响声证明逆变电源板的高压电源有故障，若无响声，应进行下一步查找。

4)  检查显示机箱低压电源稳压输出端是否有+12V电源输出，若有证明逆变电源板损坏，应更换或检修，若无+12V电源输出则证明稳压块损坏，应更换新的。

9  显示屏上有一个固定的窜动杂波存在

出现此种现象主要是报警机箱内的同步板上的同步触发角偏移所致，应由专业技术人员进行触发角校正，同时监视回波信号的幅度，在回波信号幅度最佳的前提下，通过调整触发角将窜动的杂波移到显示范围之外即可。

10  设备的维护和保养

为了充分发挥设备的使用效率，减少隐患，降低故障率，延长设备使用寿命，日常维护和定期保养设备非常重要。

1)  要经常检查移动部分、传动部分和行走部分的螺杆、螺帽，看是否有松动的应及时紧固。

2)  设备应经常除尘，尤其是移动部分、传动部分和行走部分的除尘。

3)  每班都应检查磁化头保护套（或脚轮）的磨损情况，当发现磁铁和管子间隙小于0.5mm时，应及时更换新的保护套（或脚轮），确保磁铁不被磨损。

4)  若仪器长期不使用，应定期通电烘干，一般冬季一个月通电一次，夏季半个月通电一次，每次一小时左右。