涡流检测 Eddy Current Testing 简称 ET1 涡流检测的原理 涡流检测是建立在电磁感应原理基础之上的一种无损检测方法，

它适用于导电材料。当把一块导体置于交变磁场之中，在导体中就有感应电流存在，即产生涡流。由于导体自身各种因素（如电导率、磁导率、形状，尺寸和缺陷等）的变化，会导致涡流的变化，利用这种现象判定导体性质，状态的检测方法，就称为涡流检测。 电磁感应现象和涡流的产生见图 1 和图 2 。在图 1 中，使线圈 1 和线圈 2 靠近，在线圈 1 中通过交流电，在线圈 2 中就会有感应产生交流电。如果使用金属板代替线圈 2 ，同样也可以使金属板导体产生交流电，如图 2 。这种由交流磁场感生出来的电流就涡流。 在图 2 中，试件中的涡流方法与给试件施加交流磁场线圈的电流相反。由涡流所产生的交流磁场也产生交变磁力线，它通过激励线圈时又感生出反作用电流。如果工件中涡流变化，这个反作用电流

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也变化。测定它的变化，就可以测得涡流的变化，从而得到试件的信息。涡流的分布及其电流大小由线圈的形状和尺寸，试验频率，导体的电导率，磁导率，形状和尺寸，导体与线圈间的距离以及导体表面的缺陷所决定的。因此，根据检测到的试件中的涡流，就可以取得关于试件材质，缺陷和形状尺寸等信息。 由于激励电流和反作用电流的相位会出现一定差异，这个相位差随着试件的性质而改变，因此，常通过测量这相位的变化来检测试件的有关信息。这个相位的变化与线圈阻抗的变化密切相关，现在，大多数的涡流检测仪器都以阻抗分析法为基础，来鉴别各种引起涡流变化的因素。 由于涡流具有集肤效应，因此涡流检测只能检测表面和近表面的缺陷。 由于试件形状的不同、检测部位的不同，所以检测线圈的形状与接近试件的方式也不尽相同。为了适应各种检测的需要，人们设计了各种各样的检测线圈和涡流检测仪器。http://www.industryinspection.com

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2 涡流检测仪器 涡流探伤仪的基本原理：信号发生器（振动器）产生交变电流供给检测线圈，线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流，涡流受到工件性能的影响并反过来使线圈阻抗发生变化，然后通过信号检出电路检出线圈阻抗的变化。 图 3 为管、棒、线材涡流检测仪器框图。

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图 4 是以线圈的阻抗分析为基础的涡流检测仪器，也称为阻抗分析仪。 比较图 3 和图 4 两类仪器，大部分电路是一致的。

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3 涡流检测线圈（探头） 在涡流探伤中，是靠检测线圈来建立交变磁场，把能量传递给被检导体；同时又通过涡流所建立的交变磁场来获得被检导体中的质量信息。因此，检测线圈实际上一种换能器。 检测线圈的形状，尺寸和技术参数对于最终检测结果是至关重要的。在涡流探伤中，往往根据被检试件的形状、尺寸、材质和质量要求等来选定检测线圈的种类，常用的检测线圈有三类：穿过式线圈，插入式线圈和探头式线圈。 图 5 为穿过式线圈，它用来检测线材、棒材和管材，主要用在在线检测。

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图 6 为内插式线圈，是放在管子内部进行检测的线圈，专门用来检查厚壁管子内壁或钻孔内壁的缺陷，也用来检查成套设备中管子的质量，比如热交换器管的在役检测。 图 7 为探头式线圈，放置在试件表面上进行检测的线圈，它不仅适用于形状简单的板材、方坯、棒材及大直径管材的表面扫描探伤，也适用于形状较为复杂的机械零件的检测。由于其线圈体积小，磁场作用范围小，一次检测范围和检测的缺陷都比较小。

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4 涡流检测工艺要点4.1 试件表面的清理4.2 探伤规范的选择（一）线圈的选择 a 试件的形状和尺寸 b 线圈的参数 c 适合于被检缺陷（二）频率的选择 a 集肤深度和检测灵敏度 b 检测因素的阻抗特性 第一 选择检测因素产生最大阻抗变化时的频率 第二 选择检测因素与其它干扰因素所引起的阻抗变 化之间有最大相位差时的频率（适用具有相位 分析功能的仪器）http://www.industryinspection.com

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（三）对比试件的准备 对比试件（或标准试件）作为调节仪器和判废标准的工具，对试验结果影响很大，制作时应予以足够重视，如果标准作了明确规定，严格按标准执行。（四）平衡电路的调节 指在采用对比试件的无缺陷部位进行试验时，对平衡回路的调节，使对无缺陷部位检测时，检测线圈的输出为零。（五）灵敏度的选择 灵敏度的确定与检测要求及使用的仪器有关。一般根据要求检测的缺陷大小，调节与之相适应的人工缺陷指示的大小在指示仪表满刻度的 50%～ 60% 的位置。（六）相位的确定 指采用同步检波进行相位分析的检测仪中移相器的相位角。选择方法有两种：http://www.industryinspection.com

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a 把缺陷信号置于信噪比最大时的相位 b 选取能够区分并检测缺陷的种类和位置的相位角：这

种选择方法必须兼顾到缺陷的检测效果和不同种类、不同位置缺陷的良好区分效果。（如在管子探伤时，内、外表面裂纹位置的区分）

（七）滤波器和抑制器的设定

4.3 探伤检测 当检测的准备工作就绪，检测条件确定后，便可以对试件作正式检验，然后对试验结果进行分析、处理。

通常在下列两种情况下要求进行再试验： a 怀疑缺陷信号是否确由缺陷产生； b 在试验条件发生了改变，使检测灵敏度受到了影响。http://www.industryinspection.com

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5 涡流检测的特点 1 ）适用于各种导电材料的试件探伤 ； 2 ）可以检出表面和近表面缺陷； 3 ）探测结果以电信号输出，容易实现自动化检测； 4 ）采用非接触式检测，检测速度快； 5 ）对形状复杂的试件很难应用； 6 ）不能直观显示缺陷形状和性质； 7 ）检测干扰因素较多，容易引起杂乱信号 ； 8 ）由于集肤效应，埋藏较深的缺陷无法检出； 9 ）不能用于不导电的材料。

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6 远场涡流检测技术简介

远场涡流（ RFEC. Remote Field Eddy Current ）检测技术是一种能穿透金属管壁的低频涡流检测技术。探头通常为内插入式，由激励线圈和检测线圈组成，检测线圈与激励线圈相距约两倍管内径的长度，激励线圈通以低频交流电，检测线圈能拾取发自激励线圈穿过管壁后又返回管内的涡流信号，从而有效地检测金属管子的内、外壁缺陷和管壁的厚薄情况。50年代末开始检测油井的套管， 80年代中期，理论逐步完善，一些先进的检测系统开发出来，并在核反应堆压力管，石油及天然气输送管和城市煤气管道的检测中得到实际应用。目前认为远场涡流检测是管道在役检测最有前途的技术。

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远场涡流检测的特点：（ 1 ）采用内通过式线圈，检测线圈与激励线圈分开，且两者的距 离是所检测管道内径的二至三倍；（ 2 ）采用低频涡流技术能穿透管壁；（ 3 ）需要检测的不是线圈阻抗变化，通常是测量检测线圈的感应 电压与激励电流之间的相位差；（ 4 ）能以相同的灵敏度检测管壁内外表面的缺陷和管壁变薄情 况，不受集肤效应的影响；（ 5 ）检测信号与激励信号的相位差与管壁厚度近似成正比，“提

离效应”很小，探头的偏摆、倾斜对检测结果影响很小。远场涡流检测技术的应用： 远场涡流检测仪器已经成功应用于石油化工厂、水煤气厂，炼油厂和电厂等行业中的多种铁磁性和非铁磁性管道的探伤、分析和评价。如：锅炉水冷壁管、热交换器管、地下管线和铸铁管道等的役前和在役检测。 http://www.industryinspection.com

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