電磁超聲(ElectromagneticAcousticTransducer,以下簡稱EMAT)，是無損檢測(ce)領域出現的新技術，該技術利用電磁耦合方法激勵和接收超聲波。與傳統的超聲檢測技術相比，它具有精度高、不需要耦合劑、非接觸、適于高溫檢測以及容易激發各種超聲波形等優點。在工業應用中，電磁超聲正越來越受到人們的關注和重視。
電磁(ci)超(chao)(chao)聲檢(jian)(jian)(jian)測(ce)作為(wei)一種新型無(wu)損檢(jian)(jian)(jian)測(ce)技術，應用領(ling)域不斷(duan)擴展(zhan)，現已應用于鐵路鋼軌檢(jian)(jian)(jian)測(ce)、復合材料(liao)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)等領(ling)域。某廠新建一條大棒材無(wu)損檢(jian)(jian)(jian)測(ce)生產線(xian)，整(zheng)線(xian)的工藝流(liu)程(cheng)為(wei):上料(liao)→矯直→拋丸→倒棱→內(nei)部檢(jian)(jian)(jian)測(ce)→表面檢(jian)(jian)(jian)測(ce)→分揀→收(shou)集打捆(kun)→吊運下線(xian)。棒材的內(nei)部檢(jian)(jian)(jian)測(ce)采用的就(jiu)是電磁(ci)超(chao)(chao)聲檢(jian)(jian)(jian)測(ce)技術。
一、設備結構(gou)及功能簡述
EMATESTＧBBＧ 220型電磁超聲檢(jian)測(ce)儀采用(yong)探(tan)頭(tou)旋轉、棒(bang)材(cai)(cai)直(zhi)線(xian)通(tong)過(guo)式(shi)的(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)方(fang)法，主(zhu)要(yao)由旋轉探(tan)頭(tou)機(ji)構、電氣柜(ju)、計算機(ji)控制系統(tong)、操(cao)作(zuo)臺、缺陷標記器、標棒(bang)、去磁裝置等部分組成。旋轉探(tan)頭(tou)機(ji)構包括探(tan)頭(tou)架、探(tan)頭(tou)線(xian)圈、永磁鐵、滑(hua)靴、耐磨片(pian)等組件(jian)。計算機(ji)控制系統(tong)包括硬件(jian)與(yu)軟件(jian)，軟件(jian)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)主(zhu)要(yao)是進行檢(jian)測(ce)參(can)(can)數(shu)的(de)(de)(de)設定(ding)，檢(jian)測(ce)結果(guo)(guo)的(de)(de)(de)動態顯示、存儲、打印等。在軟件(jian)中，A掃(sao)(sao)描主(zhu)要(yao)是完成標棒(bang)校準時的(de)(de)(de)參(can)(can)數(shu)設置，包括位置門(men)(起點、寬度(du))、報警(jing)門(men)高(gao)度(du)、增益(yi)值、脈沖重(zhong)復(fu)頻率、端部檢(jian)測(ce)盲(mang)區(qu)、檢(jian)測(ce)速度(du)等參(can)(can)數(shu);C掃(sao)(sao)圖(tu)用(yong)于逐支顯示棒(bang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)結果(guo)(guo)，包括棒(bang)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)長度(du)、缺陷的(de)(de)(de)位置等。
二、電磁超聲檢測(ce)的基本原理(li)
電磁(ci)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)檢(jian)測將棒(bang)材(cai)(cai)內部(bu)劃分(fen)為芯(xin)部(bu)區域(yu)和亞表(biao)(biao)面(mian)(mian)區域(yu)，利(li)用橫(heng)波(bo)(bo)探(tan)(tan)頭CF檢(jian)測芯(xin)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)，利(li)用橫(heng)波(bo)(bo)探(tan)(tan)頭SSF檢(jian)測亞表(biao)(biao)面(mian)(mian)缺(que)(que)陷(xian)(xian)。橫(heng)波(bo)(bo)探(tan)(tan)頭CF采(cai)(cai)用回形(xing)線圈(quan)，當磁(ci)鐵產生的(de)磁(ci)力線垂直(zhi)于棒(bang)材(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)時，渦流(liu)(liu)受力方向平(ping)行于棒(bang)材(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)，質點產生與作(zuo)用力垂直(zhi)的(de)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)橫(heng)波(bo)(bo)，以(yi)(yi)檢(jian)測棒(bang)材(cai)(cai)芯(xin)部(bu)缺(que)(que)陷(xian)(xian)。橫(heng)波(bo)(bo)探(tan)(tan)頭SSF采(cai)(cai)用蛇形(xing)線圈(quan)，相鄰兩部(bu)分(fen)繞組的(de)電流(liu)(liu)方向相反，磁(ci)力線垂直(zhi)于金屬表(biao)(biao)面(mian)(mian)時，棒(bang)材(cai)(cai)內部(bu)將產生橫(heng)波(bo)(bo)，以(yi)(yi)檢(jian)測棒(bang)材(cai)(cai)亞表(biao)(biao)面(mian)(mian)缺(que)(que)陷(xian)(xian)。棒(bang)材(cai)(cai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)產生的(de)電磁(ci)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)(bo)向棒(bang)材(cai)(cai)內部(bu)傳播，遇到缺(que)(que)陷(xian)(xian)時形(xing)成缺(que)(que)陷(xian)(xian)反射波(bo)(bo)，與棒(bang)材(cai)(cai)底面(mian)(mian)反射波(bo)(bo)一起被電磁(ci)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)探(tan)(tan)頭捕捉，并在(zai)回波(bo)(bo)器上以(yi)(yi)A掃描波(bo)(bo)形(xing)圖的(de)形(xing)式顯(xian)示出來，據此可分(fen)析(xi)缺(que)(que)陷(xian)(xian)在(zai)棒(bang)材(cai)(cai)內的(de)位置和大小。
三(san)、電磁超聲無損檢測(ce)的(de)優(you)點
相對(dui)于常規超聲(sheng)波檢(jian)測，電磁超聲(sheng)具有(you)以下優點：
1. 非(fei)接觸(chu)檢測(ce)，不需要耦合劑(ji)，可透(tou)過(guo)包覆層(ceng)等
EMAT的(de)能量轉換，是在(zai)工件表面的(de)趨膚(fu)(fu)層內(nei)直接(jie)進(jin)行得。因而可將趨膚(fu)(fu)層看成是壓(ya)電晶(jing)片(pian)，由(you)于趨膚(fu)(fu)層是工件的(de)表面層，所以EMAT產生的(de)超聲波不需(xu)要任何耦合介(jie)質(zhi)。
2. 產生波形形式(shi)多樣，適(shi)合做表面缺陷檢測
EMAT在檢(jian)測的(de)過程中，在滿足(zu)一定(ding)的(de)激發條(tiao)件時，會產生表面波(bo)、SH波(bo)和(he)Lamb波(bo)。如果改(gai)變(bian)激勵電信(xin)號頻率(lv)滿足(zu)一定(ding)公式(shi)，則聲波(bo)能以任何輻(fu)射角(jiao)θ向工件內(nei)部傾斜輻(fu)射。即在其(qi)它(ta)條(tiao)件不變(bian)的(de)前提(ti)下(xia)，只要改(gai)變(bian)電信(xin)號頻率(lv)，就可以改(gai)變(bian)聲的(de)輻(fu)射角(jiao)，這是EMAT的(de)又一特點。由于這一特點的(de)存在，可以在不變(bian)更換能器(qi)的(de)情況下(xia)，實(shi)現波(bo)形模式(shi)的(de)自由選擇。
3. 適(shi)合高溫(wen)檢測
隨(sui)著(zhu)(zhu)國家在(zai)能源、動(dong)力企業的(de)(de)(de)(de)投入(ru)和發展，各種(zhong)高溫壓力管(guan)道(dao)逐漸增多。作為特(te)種(zhong)設備的(de)(de)(de)(de)壓力管(guan)道(dao)，一(yi)旦出現事故，損失將非常(chang)嚴重。對此，國家有(you)相關(guan)政(zheng)策法規(gui)強制檢(jian)(jian)測(ce)，以(yi)實現最(zui)小的(de)(de)(de)(de)事故發生率(lv)。這就(jiu)(jiu)使(shi)得高溫壓力管(guan)道(dao)檢(jian)(jian)測(ce)成為一(yi)個(ge)(ge)急需解(jie)(jie)決(jue)的(de)(de)(de)(de)問(wen)題。而電(dian)磁(ci)超聲(sheng)正是(shi)解(jie)(jie)決(jue)這個(ge)(ge)問(wen)題的(de)(de)(de)(de)最(zui)好(hao)選擇(ze)。電(dian)磁(ci)超聲(sheng)相對于常(chang)規(gui)超聲(sheng)一(yi)個(ge)(ge)最(zui)大的(de)(de)(de)(de)優點就(jiu)(jiu)是(shi)其(qi)非接(jie)觸性。熱體在(zai)空(kong)間(jian)輻(fu)射的(de)(de)(de)(de)溫度(du)場(chang)是(shi)按指數衰減的(de)(de)(de)(de)，探(tan)頭(tou)離檢(jian)(jian)測(ce)試件表面每(mei)提離一(yi)段距離，其(qi)探(tan)頭(tou)環境(jing)溫度(du)就(jiu)(jiu)有(you)顯著(zhu)(zhu)的(de)(de)(de)(de)下降(jiang)，所以(yi)，電(dian)磁(ci)超聲(sheng)可以(yi)用(yong)于高溫管(guan)道(dao)檢(jian)(jian)測(ce)。
4. 對被探工件表面質量(liang)要求不高(gao)
EMAT不需要與聲(sheng)(sheng)波(bo)在(zai)其中傳播(bo)的(de)材料接(jie)觸(chu),就可向其發射和接(jie)收返回的(de)超聲(sheng)(sheng)波(bo)。因此對被探工件表面(mian)不要求(qiu)特殊(shu)清(qing)理(li),較粗糙表面(mian)也(ye)可直接(jie)探傷。
5. 檢測速(su)度快
傳統的(de)壓電超聲的(de)檢測速(su)度(du)，一般都(dou)在10米/分鐘左右，而EMAT可達到(dao)40米/分鐘，甚(shen)至(zhi)更快(kuai)。
6. 聲波傳播距離遠
EMAT在鋼(gang)管(guan)或鋼(gang)棒中激發的(de)超聲波，可以(yi)繞工件(jian)傳播幾周。在進(jin)行(xing)鋼(gang)管(guan)或鋼(gang)棒的(de)縱(zong)向缺(que)陷檢測時，探頭與工件(jian)都不用(yong)旋轉(zhuan)，使探傷設備(bei)的(de)機(ji)械結(jie)構相(xiang)對簡單(dan)。
7. 所用(yong)通(tong)道(dao)與(yu)探頭數(shu)量(liang)少
在實現同樣功(gong)能的(de)前提下，EMAT探(tan)傷(shang)設備(bei)所用(yong)的(de)通道(dao)數(shu)和(he)探(tan)頭數(shu)都少于壓電(dian)超(chao)聲。特別在板材EMAT探(tan)傷(shang)設備(bei)上(shang)就(jiu)更(geng)為明顯，壓電(dian)超(chao)聲要進行板面的(de)探(tan)傷(shang)需要幾十(shi)個(ge)(ge)通道(dao)及(ji)探(tan)頭，而EMAT則只(zhi)需要四個(ge)(ge)通道(dao)及(ji)相應數(shu)量的(de)探(tan)頭就(jiu)可(ke)以了(le)。
8. 發現自然缺陷的能力強EMAT對于鋼管表面存在的折疊、重皮(pi)、孔(kong)洞等不(bu)易(yi)檢(jian)出的缺陷都能準確發現。
四、電(dian)磁超(chao)聲的缺點
1. 它的換能(neng)(neng)效率要(yao)比傳(chuan)統壓電(dian)換能(neng)(neng)器低20~40dB。當(dang)然，這(zhe)個缺點可以(yi)用精(jing)心(xin)設計與(yu)制造電(dian)子發射機與(yu)接(jie)收機、換能(neng)(neng)器來彌補。
2. 高(gao)頻線(xian)(xian)圈(quan)與工件(jian)間隙(xi)不能太大。線(xian)(xian)圈(quan)從工件(jian)表面每提高(gao)一個繞(rao)線(xian)(xian)波長的(de)距離，聲信號(hao)幅(fu)度就要下降(jiang)107dB和96dB。
浙江至德鋼業有限公司專業生產不(bu)銹鋼(gang)管及管道連接配件廠家，倉庫常備不銹鋼管庫存1000余噸及部分不銹鋼法蘭管件（彎頭|三通|大小頭）現貨，常用規格可當天發貨。另可提供各種不銹鋼管切割、拋光、折彎、鉆孔、焊接、車床加工及管道預制件加工等配套服務。
