電磁超聲自動檢測設(shè)備在板材實際生產(chǎn)中的應(yīng)用

王德輝

摘 要：文章以營鋼新增國內(nèi)首套16通道中厚板Ultrakraft（簡稱UK）電磁超聲波在線檢測設(shè)備為基礎(chǔ)，介紹電磁探傷板材實際應(yīng)用，以及電磁探傷設(shè)備的校準功能、軟件拓展和探頭通道等新功能，綜合實際缺陷的檢測圖譜，總結(jié)板材電磁探傷的使用效果，以及對電磁檢測技術(shù)使用前景的展望。

關(guān)鍵詞：自動超聲設(shè)備;電磁;板材

中圖分類號：TG1;TB3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2020）11-009-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.005

為了提升出廠板材產(chǎn)品的內(nèi)部質(zhì)量水平，營鋼新增了一套板材電磁自動探傷在線檢測設(shè)備，設(shè)備布置在軋鋼生產(chǎn)線的冷床入口位置。電磁超聲憑借其空氣耦合和高溫探傷的優(yōu)點，在俄羅斯北方鋼鐵等企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并作為新的應(yīng)用技術(shù)引進國內(nèi)，是一種通過非接觸式電磁超聲波的反射和衰減機理，利用超聲波對鋼板內(nèi)部進行非接觸式超聲檢測的設(shè)備。新型16通道的電磁自動超聲檢測設(shè)備不僅具有檢測精度高、方便快捷、可靠性高等優(yōu)點，更具有通道間衰減率小、分辨率高等優(yōu)點，可有效檢測鋼板內(nèi)部存在的分層、夾雜等缺陷，提高出廠產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性。

1 電磁探傷設(shè)備的參數(shù)和布局

1.1 電磁探傷設(shè)備檢測參數(shù)

1.1.1 檢查原理

電磁檢測應(yīng)用的是超聲波檢測原理，關(guān)鍵部件為電磁換能器，即電能轉(zhuǎn)化為彈性機械能的裝置，可以做雙向轉(zhuǎn)化，即電能轉(zhuǎn)化為機械能或者接收機械能產(chǎn)生電信號。如果兩個通電導(dǎo)體或被檢測材料在磁場力下會受到相互作用的洛倫茲力，鐵磁性物體的表面在交變磁場的作用下會發(fā)生機械變形，即磁致伸縮效應(yīng)，電磁超聲激活的是電磁力，與被檢測物體間通過無形的磁場力進行連接和轉(zhuǎn)化，最終達到缺陷檢測的目的。

1.1.2 設(shè)備主要性能參數(shù)

從電磁探傷的參數(shù)可以看出，設(shè)備主要可以實現(xiàn)3mm平底孔缺陷100%檢測，因脈沖重復(fù)頻率達20KHz，因此可以實現(xiàn)被檢測鋼板2m/s的高速檢測，如表1所示。

1.2 電磁探傷設(shè)備布局

設(shè)備安裝在冷床出口，對未剪切鋼板實現(xiàn)一次性檢測，探頭采用交叉安裝方式，以實現(xiàn)100%檢測的要求，探頭安裝布置圖如圖1所示。

2 探頭換能器的選擇和比較

電磁換能器主要采用以鋯、鈦、氮化硼（Zr、Ti、BN）為基體的超強度陶瓷保護層，提供抗沖擊、耐磨的陶瓷保護層，常規(guī)的電磁換能器有8通道和16通道的可供選擇[1]。

不同線圈的換能器，主要差別是通道間的靈敏度衰減和每個通道對缺陷的定量誤差區(qū)別，經(jīng)過試驗對比通道重疊率，可以看出8通道的相鄰?fù)ǖ乐丿B率達10dB，16通道的相鄰?fù)ǖ乐丿B率僅2dB，如圖2所示。

3 探頭靈敏度校準和試塊

為方便在線超聲波設(shè)備的校準，每一個測量單元的下方設(shè)個校準平臺，校準平臺所用的鋼板校準試塊包括鋼板樣品和3mm斜槽型缺陷等多種可選擇試樣，當移動機構(gòu)從維護位置運行到工作位置時，設(shè)備進行自動校準并完成自動調(diào)整，調(diào)整超聲波探傷設(shè)備的靈敏度，每次校準時間不超過10min。

最終的報告由系統(tǒng)自動生成，可以根據(jù)通道的選擇，看出缺陷波的幅度衰減量以及底波下降值，從而評判探頭的性能是否能夠滿足標準檢測的要求，以及相應(yīng)的DGS曲線是否存在偏離值。

4 探傷檢測評判過程的應(yīng)用

4.1 檢測評判軟件

電磁探傷設(shè)備的主屏幕是一個檢測畫面，左側(cè)顯示兩個A掃描，右側(cè)顯示設(shè)備工具欄和檢測參數(shù)。從軟件的開發(fā)上能夠看出得到鋼板探傷需求信息，并且可以對原始的A掃描波形圖譜進行保存，實現(xiàn)后期的原始檢測波形追溯[2]。

以歐標EN10160為例，通過設(shè)備DGS曲線，可以對照不同參考缺陷平底孔所對應(yīng)的靈敏度調(diào)節(jié)值，調(diào)節(jié)后能夠保證設(shè)備達到相關(guān)檢測標準要求，根據(jù)不同的材質(zhì)和檢測標準，可以設(shè)定靈敏度補償值，滿足檢測的需要，超聲波測量參數(shù)顯示欄如圖3所示。

4.2 實際檢測過程應(yīng)用和經(jīng)驗總結(jié)

針對S355低合金自然缺陷鋼板的電磁檢測和壓電檢測的對比，經(jīng)人工對缺陷當量Φ1-Φ3，經(jīng)過自動壓電探傷的檢測，能夠同人工定量缺陷的長度和面積相符，用電磁探傷檢測，通過調(diào)整設(shè)備補償值，鋼板在同樣位置能夠發(fā)現(xiàn)缺陷，可以達到Φ2檢測靈敏度，缺陷顯示結(jié)果和測長同壓電超聲相同。因此，介于自動探傷檢測時的板形和檢測時機等因素的影響，在設(shè)定靈敏度時應(yīng)增加6dB～10dB的補償值。

5 結(jié)語

經(jīng)過長期實踐過程中對電磁探傷和壓電探傷檢測結(jié)果的對比跟蹤，電磁探傷在板材檢測過程中能夠有效檢測出板材內(nèi)部的缺陷。目前，累計使用該設(shè)備檢測包括管線、容器等高品級的鋼材超過10萬t，未出現(xiàn)質(zhì)量投訴。

綜上所述，板材電磁檢測技術(shù)可以有效應(yīng)用到板材質(zhì)量檢測中，避免中厚板傳統(tǒng)探傷所面臨的高溫檢測和鋼板腐蝕等問題。

參考文獻

[1] 任金蓮，張明鐸，牛勇.功率超聲設(shè)備頻率振幅自動控制研究[J].應(yīng)用聲學(xué)，2003（01）：31-34.

[2] 任金蓮，牛勇.功率超聲設(shè)備振幅自動控制研究[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），1998（02）：115-116.