气垫式电磁超声探头初探

　　1　前言

　　近年来一种新的探伤方法—电磁超声(EMAT)方法逐步得到应用和发展,电磁超声探伤方法将有可能成为未来钢材原料及成品探伤的首选方法。然而由于现行的接触式电磁超声探头有着很多无法逾越的弊端,人们正在寻求一种新的解决方法。用气垫式探头代替原有的接触式探头,有望解决探头磨损问题,还为电磁超声方法应用于高温坯料探伤提供了前所未有的良机。

　　气垫式探头是原有接触式探头的发展和革新,只要电磁超声探伤方法适用的场合(除非一些不适合用气体的地方),一般均可以采用气垫式探头。它可以广泛应用于无损检测当中的原材料、半成品和成品的检测。对于冶金行业当中的钢板、棒料、无缝钢管、连铸钢坯、螺旋焊管等均适用。

　　2　电磁超声探伤方法的特点

　　电磁超声探伤的特点为:

　　1)电磁超声波借电磁场作为发送和接收超声波的介质,所以不需要油、水之类的耦合剂。

　　2)如果改变电磁铁的结构和形状,改变发信收信线圈的排列方式,就可以分别产生纵波、横波和表面波等不同模式的超声波。

　　3)可对高温物体和表面有锈垢及油漆层的物体直接检测,因而可减轻工作量,节约能源。相反,超声检测方法做不到这一点。

　　4)由于不需要耦合剂,不存在接触压力变化问题,探伤灵敏度稳定。

　　5)EMAT在750℃高温下检测也很容易实现,甚至更高温度下也是可能的。

　　6)电磁超声波不能用于对非金属材料探伤,因为非金属中不能产生涡流。这是其不足之处。

　　3　气垫式探头的提出

　　3.1　研究价值

　　随着电磁超声探伤机理的不断完善,加之其他探伤方法无与伦比的优势,将可能成为板材、管材、钢棒、连铸坯的主要探伤手段。而气垫式电磁超声探头得以开发应用,无疑对于电磁超声的发展与推广将起到推波助澜的作用。

　　(1)对于板材来说,目前国际上常用的探伤方法是超声检测(UT)法。但是,UT方法存在三大问题:一是要有水耦合,水在高温下会汽化,零度以下会结冰;二是机械跟踪问题不好解决;三是不能达到100%扫查。而电磁超声(EMAT)方法使得这些问题迎刃而解。

　　(2)对于管材及钢棒来说,通用的涡流或超声法必须要求探头旋转或是被检的管棒旋转,而且要求两者必须同心,这使得机械跟踪问题难以解决。而使用EMAT方法不需要探头或被测物旋转,只需要保证探头与被测物的间隙即可。

　　(3)对于连铸坯来说,EMAT方法更是其他方法不可代替的。专业人士分析,若将EMAT用于在线铸坯探伤,可以实现连铸参数的适时调整,降低产品的不合格率,提高产品质量。但是,目前的接触式探头又有许多致命问题不能解决,因此气垫式探头的研制意义重大。首先,磨损问题影响了探头的使用寿命,用气垫将探头和被测物隔开,几乎不存在磨损问题;其次,直接接触导致探头升温,气垫式探头不与被测物接触,中间不断通入冷空气,起到了冷却的作用;另外,直接接触使得跟踪装置的动态特性不佳,机械振动影响很大,而使用气垫式探头将可能使探伤设备的跟踪特性会有质的改善。