多頻渦流儀的兩種檢測(cè)工作模式對(duì)比

梁鵬飛，袁勝濤，瞿 寧，陳 蔚

（蘇州熱工研究院有限公司，蘇州215004）

目前國(guó)內(nèi)核電機(jī)組冷凝器均依靠海水來進(jìn)行冷卻，其換熱管相應(yīng)的采用耐海水腐蝕的鈦管制成［1－2，9］，渦流檢測(cè)作為一種廣泛采用的薄壁鈦管的檢測(cè)手段，可以有效地檢測(cè)到管材內(nèi)外表面損傷、泄漏等缺陷［3－5］。由于多頻渦流儀可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)頻率的渦流檢測(cè)，具有更高的靈敏度和準(zhǔn)確性［6－8］。但目前對(duì)于在不同激發(fā)模式下多個(gè)頻率的渦流檢測(cè)特點(diǎn)討論較少，所以在常規(guī)的渦流檢測(cè)中并未對(duì)檢測(cè)模式的選擇進(jìn)行過多的關(guān)注和研究，一般只是默認(rèn)采用“分時(shí)激發(fā)”模式。筆者通過試驗(yàn)對(duì)比了渦流儀兩種工作模式（“分時(shí)激發(fā)”和“同時(shí)激發(fā)”）下檢測(cè)結(jié)果的差異，能對(duì)行業(yè)內(nèi)工作人員起到借鑒作用。

1 儀器、管材及人工缺陷

筆者用到的檢測(cè)系統(tǒng)及被檢管如圖1所示。其中被檢管是電火花加工的鈦管標(biāo)定樣管，其材料為TITANIUM B338Gr2，規(guī) 格 為φ22.225 mm×0.5mm，樣管上分別加工了人工缺陷：①寬度為1mm、傷深0.05 mm 的內(nèi)環(huán)槽。②φ1.5mm通孔。③φ3mm、傷深為0.34 mm 的外壁平底人工傷。④φ5mm、傷深為0.23 mm 的外壁平底人工傷。⑤環(huán)向上間隔90°的4 個(gè)φ5 mm、傷深為0.12mm的外壁平底人工傷。

圖1 渦流檢測(cè)系統(tǒng)外觀照片

檢測(cè)用內(nèi)穿型外徑為20.2 mm 的Bobbin 探頭，由廈門EDDYSUN 公司生產(chǎn)。檢測(cè)儀器為西班牙tecnatom 公司生產(chǎn)的ETBox2i型渦流儀。該渦流儀具備兩種工作模式，分別為“分時(shí)激發(fā)模式（Multiplexation）”和“同時(shí)激發(fā)模式（Simultaneous injection）”。

2 兩種工作模式下的工作原理

在分時(shí)激發(fā)模式下的工作原理如圖2所示，渦流儀的每一個(gè)信號(hào)激發(fā)周期被分為數(shù)個(gè)時(shí)間窗口（t1，t2，t3，t4），在不同的時(shí)間窗口只進(jìn)行單一頻率（f1，f2，f3，f4）的信號(hào)激發(fā)和接收。

在同時(shí)激發(fā)模式下的工作原理如圖3所示，渦流儀將不同頻率的渦流信號(hào)進(jìn)行調(diào)制后在整個(gè)信號(hào)激發(fā)周期同時(shí)進(jìn)行激發(fā)和接收。

圖2 分時(shí)激發(fā)模式下的激發(fā)信號(hào)

圖3 同時(shí)激發(fā)模式下的激發(fā)信號(hào)

3 對(duì)比試驗(yàn)及結(jié)果

使用相同的儀器、探頭以及檢測(cè)參數(shù)分別在兩種工作模式下對(duì)樣管進(jìn)行了十次檢測(cè)，檢測(cè)頻率設(shè)置為200，300，400，500kHz，通孔處信號(hào)幅值設(shè)定為8V，相位設(shè)定為40°，取十次檢測(cè)結(jié)果的平均值來比較兩種工作模式下檢測(cè)結(jié)果的差異。其中同時(shí)激發(fā)模式下的檢測(cè)結(jié)果平均值如表1所示，分時(shí)激發(fā)模式下的檢測(cè)結(jié)果平均值如表2所示。

表1 同時(shí)激發(fā)模式下的檢測(cè)結(jié)果

表2 分時(shí)激發(fā)模式下的檢測(cè)結(jié)果

通過比較兩種工作模式下的檢測(cè)結(jié)果，可見其相互之間相位的差異并不十分明顯，只是在檢測(cè)外壁傷深較淺缺陷（人工傷序號(hào)4、5）時(shí)，“分時(shí)激發(fā)”模式下的檢測(cè)信號(hào)在相位上幾乎完全相同，無法分辨。而同時(shí)激發(fā)模式下對(duì)外壁淺傷深缺陷的分辨率相對(duì)較高，4號(hào)與5號(hào)人工傷信號(hào)相位相差在3°～5°之間。

圖4是內(nèi)傷（1號(hào)人工傷）在兩種模式下檢測(cè)信號(hào)幅值比較，從中可以看出，同時(shí)激發(fā)模式下的內(nèi)壁缺陷信號(hào)幅值普遍高于分時(shí)激發(fā)模式下的幅值。

圖4 兩種模式下內(nèi)傷信號(hào)幅值比較

圖5是對(duì)外傷（3號(hào)和4號(hào)人工傷）在兩種模式下的檢測(cè)信號(hào)幅值進(jìn)行的比較，從中可以看出，外壁缺陷在分時(shí)激發(fā)模式下的信號(hào)幅值更高。

圖5 兩種模式下外傷信號(hào)幅值比較

4 結(jié)論

（1）兩種工作模式下的檢測(cè)結(jié)果存在差異，但差異并不大。

（2）對(duì)于傷深較淺的外傷缺陷，分時(shí)激發(fā)模式下的檢測(cè)結(jié)果在相位上區(qū)分度較低。

（3）兩種方法相比較而言，分時(shí)激發(fā)模式下外壁缺陷檢測(cè)的幅值靈敏度較高，同時(shí)激發(fā)模式下內(nèi)壁缺陷檢測(cè)的幅值靈敏度較高。

（4）對(duì)檢測(cè)靈敏度要求不高時(shí)，兩種工作模式均可，對(duì)檢測(cè)靈敏度要求較高時(shí)，可根據(jù)內(nèi)外傷檢測(cè)側(cè)重選擇不同的工作模式。

（5）考慮到在役冷凝器換熱鈦管的外傷概率較高，且淺傷深的外傷缺陷危害性不大，所以建議在檢測(cè)中使用分時(shí)激發(fā)模式。

［1］ 李景和.海水作為冷卻介質(zhì)的汽輪機(jī)凝汽器泄漏原因及對(duì)策［J］.東北電力技術(shù)，2006，27（3）：41－42.

［2］ 陳海峰.大型熱交換器用鈦管的質(zhì)量控制［J］.電站輔機(jī)，2008，106（3）：30－32.

［3］ 李志剛，汪德良，孫本達(dá).薄壁鈦管的渦流檢測(cè)［J］.無損檢測(cè)，1995，17（5）：132－134.

［4］ 葛煉偉，郭韻，丁有元.核電廠高壓加熱器傳熱管渦流檢測(cè)及缺陷產(chǎn)生機(jī)理分析［J］.無損檢測(cè)，2014，36（1）：74－75.

［5］ 袁建中，葉琛，劉一舟.熱交換器傳熱管的渦流檢測(cè)及失效分析［J］.腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2010，22（1）：77－78.

［6］ 李小亭，沈功田.壓力容器無損檢測(cè)－渦流檢測(cè)技術(shù)［J］.無損檢測(cè)，2004，26（8）：411－412.

［7］ 張才良，胡達(dá)群.渦流檢測(cè)對(duì)比試樣的作用［J］.無損檢測(cè)，2013，35（3）：38－39.

［8］ 徐可北，周俊華.渦流檢測(cè)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004，81－83.

［9］ 余存燁.海水凝汽器傳熱管的選材與防護(hù)［J］.腐蝕與防護(hù)，1997，18（3）：12－14.