核用锆合金管材的涡流检测技术

　　对于特殊用途的核用锆合金管材,采用穿过式涡流检测,可快速、有效地检测出管材表面及近表面的一些缺陷,在保证产品质量、提高产品使用的可靠性 及促进加工工艺改进等方面,具有重要意义。本文将结合原西德制造的ECM2.841涡流检测系统,介绍穿过式涡流检测技术在压水堆 10 mm×0.7mm核用锆合金管材生产检验中的应用。

　　1　ECM2.841涡流检测系统的组成

　　该套系统的检测仪器是由德国霍士德博士研究所生产的STATOGRAPH ECM2.841金属材料涡流检测仪,仪器采用高度集成的仪表化设计,带有温度自动补偿功能,可保证检测仪稳定可靠工作。并通过PC实现远程控制,采用德 国Dr. Foerster Institut设计的EDDYWIN专用应用软件,使操作变得极为简捷方便。系统的配套设备是由上海霍士德电磁设备有限公司生产的涡流自动探伤设备 9.340,主要包括主机、输送辊道、上下料架、标记及分选机构、操作控制台、探头架、气路系统及动力装置等,可实现核用锆管的高速自动检测。

　　2　人工伤样管的设计与制作

　　人工伤是用于调整和检测涡流检测仪及传动装置性能、选定最佳检测参数、评定缺陷是否超标的重要依据。用于制作标准人工伤样管的管材,其牌号、表 面状态、热处理状态应与被测管材相同,且平直度良好,无其它自然缺陷,本底噪声低。核用锆合金管材探伤的人工伤大多为 0.3mm±0.15 mm单壁通孔。样管上一般可加工3个标准人工伤,3个标准人工伤周向间隔120°、轴向间隔不小于150 mm。也可只在样管上加工一个标准人工伤,在校验设备时要从四个不同的方位进行校验,保证系统在不同方位具有相同的检测灵敏度。

　　3　检测技术参数的选定

　　3.1　激励频率

　　激励频率是涡流检测中可选择的主要参数,其选择的原则是:一要使缺陷信号和其它信号之间要有足够的相位差,以便进行相位鉴别;二要兼顾管材内外壁缺陷的检测能力。

　　3.1.1　锆合金涡流标准渗透深度

　　渗透深度是一个描述磁场和涡流趋肤效应的物理量。工程上经常采用的渗透深度计算公式是:

　　δ= 50.33(ρ/μrf)1/2

　　式中　δ—标准渗透深度,mm

　　ρ—材料电阻率,μΩ·cm

　　f—激励频率,Hz

　　μr—材料相对磁导率(锆合金μr=1)

　　表1为锆合金(ρ=80μΩ·cm)不同频率下的标准渗透深度值。

　　3.1.2　运用f/fg理论选择激励频率

　　特征频率fg是一个用来鉴别特定检测对象电磁特性的参考或特征值。涡流检测中往往用来粗略地确定检测条件。运用外穿式线圈检测薄壁管(t/Di<0.1)的fg计算公式及f/fg选择原则如下:fg= 5.07ρ/μrDit