黄建明实战案例专栏 | 【案例93】巧用你的涡流检测技术(综合版)

文章来源:微信公众号:航空无损检测
93 巧用你的涡流检测技术(综合版)

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1989年香港天坛大佛和2013年的香港青铜观音像,所有焊缝外表面焊接完成后打磨平滑……


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本系列专栏案例均在夏紀真老师的网站发布过,经作者本人修改和补充后,由本公众号发布,以满足当下年轻人互联网浏览习惯

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实战案例专栏案例93

(1)铸青铜焊缝的涡流检测


1989年香港天坛大佛和2013年的香港青铜观音像,所有焊缝外表面焊接完成后打磨平滑再进行100%涡流检测。


详细资料如下:


仪器:美国magnaflux便携式指针式仪器;

探头:点探头;

显示方法:指针式;

被检材料:铸造青铜;

灵敏度标准试块:采用同一种材料,线切割槽深0.2mm、0.5mm和1.0mm。


20多年过去了未见任何裂纹。


2013年的青铜观音像使用的仪器是locator2s其它情况一样。


(香港天坛大佛)

(典型的焊缝裂纹)

(典型的焊缝裂纹)

(现场涡流检测)


(2)涡流检测电导率查螺丝漏装


1998年香港新机场刚刚开幕不久发现玻璃拦杆螺丝松脱,有二万多个螺丝需要检查,原本客户想让我们用X光拍片方法检查,但是射线幅射危险,香港政府不让使用,怎么办?


最后给我想到涡流检测电导率的方法,轻轻松松地解决问题。


详细资料如下:


仪器:EEC39;

探头:直12mm平面探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:普通钢和不锈钢螺丝;

对比试块:取同一结构件设置其中一个有螺丝一个没有螺丝,当探头沿表面经过时两者导电率的阻抗相位明显不同,非常容易分辨即简单又快速准确。


我们最应客户的要求抽查了一部分,没有再发现漏装螺丝的情况,很明显是工人安装时其中一个螺孔偏差无法同时安装两个螺丝,又正巧在旅客候机位置,被好动的小孩子们用脚踏在上蹦蹦跳跳造成松见脱事件。


(玻璃拦杆)

(漏装一个螺丝)

(结构图及探头扫查方向)

(典型的阻抗平面图)


(3)汽车隧道通风系统的风扇叶片断裂事故涡流检测


根据现场只能从上表面进行检测的条件限制,我们采用涡流检测和超声波组合方法进行检测,上表面用涡流点探头直接扫查,下表面(背面)用超声波一次声程扫查。


客户送来4件新的叶片出现疑似裂纹痕迹要求我们确认下,我们用涡流探头直接扫查出现疑似裂纹痕迹的位置,未发现没有明显的信号。


然后再用超声波一次声程扫查背面裂纹,也没有得到任何有意义的反射回波。


这就证明它不是裂纹。


根据我的经验这是一个典型的铸造时留下的「铸造痕迹」(casting marks),这是砂模铸造中常见的痕迹。可是我的客户不理解「铸造折痕」。


我告诉他就像人体出现的胎记一样,只是表面皮肤颜色不同而已,它不是缺陷,否则厂家是不会出厂的。


详细资料如下:


仪器:EEC39;

探头:点探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:铸铝合金;

对比试块:已破碎的叶片做上0.5、1.0mm刻槽;灵敏度:1.0mm刻槽80%FSH;

超声波仪器:USM35脉冲回波式;

探头:45°横波斜探头;

对比试块:已破碎的叶片做上0.5、1.0mm深刻槽;

灵敏度:1.0mm刻槽80%FSH;

耦合剂:浆糊。


(破碎的风扇叶片)

(现场做涡流探伤)

(铸造折痕)

(典型的裂纹阻抗平面图信号)


(4)电厂发电机转子叶片槽涡流检测


来自英国某公司的检测人员用特制的探头和计算机式仪器全部检测后,告知电厂工程师说在第128槽发现一个可疑的信号(Suspicious Indication)。而且就在槽口的位置。


工程师问他:“是什么缺陷?”

他说:“I don't know!(不知道)”

工程师问他:“能用吗!?” 

他说:“I don't know !(不知道)”

工程师问他:“你有什么建议?”

他说:“No comment!(没有建议)”


以上的对答,在国外是很正常的,因为NDT检测只是提供一个数据和位置,至于是什么缺陷?


能否使用和怎么处理等,已经超出NDT检测的范围。


可是这样的服务态度是不能满足客户的要求了。


在他说的这个位置电厂工程师们用肉眼和低倍数放大镜无法看见任何裂纹,用了简单的渗透法也没有检测出裂纹来,想用磁粉探伤法却发现转子是一个不导磁的材料。


电厂另一个备用的转子正巧又送到国外去修理了,需要一个多月以后才能回来,现在急于要安装又怕真的有裂纹,不知如何是好!


电厂立即叫我前去帮他们验证下到底是什么东西?


根据他在电话告诉的情况,我就选择了涡流检测的方法。


详细资料如下:


仪器:EEC39RFT;

探头:点探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:不导磁的合金;

对比试块:不锈钢试块0.2、0.5、1.0mm刻槽;灵敏度:1.0mm刻槽 80%FSH;


在这个转角位置会有个「转角效应」干扰涡流信号,对比每一个相同的转角都会有这样的信号,再加上空间有限很难操作,若不熟悉者是很难分辨的,但是,只要细心地保持同一手势小心扫查还是能分辨出来的。


见下图有缺陷与没有缺陷明显不同。


我告电厂工程师肯定有缺陷,您们可以在表面稍微打磨下做个印泥金相就可以验证是否裂纹。


后来电厂马上做印泥金相果然发现一条5mm长的裂纹。


汽轮机转子

(缺陷出现的槽口位置)

(典型的缺陷信号与正常信号)

(在转角位置有一条5mm长的裂纹)


(5)原材料表面疑似裂纹缺陷的检测和深度测量


2005年澳门某酒店工程一批工字钢,在东莞加工厂准备制造时发现,在工字钢的腹板两侧出现一条条疑似裂纹的痕迹,客户和顾问公司都认为是裂纹要求向厂家退货和索赔。


可厂家来到后认为不是裂纹,是加工过程中产生seam,是正常现象而且是有验收标准的。


根据验收标准按板厚的百分比计算,超出标准的才可以判废,厂家认为他们出厂时有检测合格才出厂的,除非你能证明超出标准的他们就赔偿更换。


客户找到其它检测公司,他们用超声波检测方法却将小于1.0mm深的seam测出来为3.0-4.0mm,这么大的误差厂家和用户都无法接受。


而且超声需要打磨表面、涂耦合剂,发现反射回波后还计算和定位非常耗时,共有3000多吨,几乎所有的工字钢都有深浅不一的seam,他们估计要三个月时间。


时间紧迫客户没有时间等待厂家换新的工字钢来,怎么办?


客户找到我把上述情况告诉后,我马上想到用涡流检测方法,由于是导磁的钢材就用专用于铁磁性材料的weldscan探头,我最后派出两个同事两部仪器只用了两个星期就轻轻松松完成了所有检测。


涡流检测表面裂纹是不需要打磨的,不需要涂耦合剂的,不需要计算角度的,直接对着疑似裂纹来回扫查,得到的最大信号幅度(也是相对应的缺陷深度)只要超出标准的就标记下,不超过标准的就放过,探头下就是缺陷的位置,定位非常准确,快速简单。


详细资料如下:


仪器:Locator 2s;

探头:weldscan探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:工字钢板;

对比试块:钢板0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0mm线切割槽;

灵敏度:1.0mm线切割槽 50%FSH;


(工字钢表面折痕)

(典型的涡流信号)

(0.9mm深的线切割仿真试块)

(现场涡流检测中)


(6)码头岸吊钢结构的涡流检测


在役使用中的码头岸吊钢结构在不除去表面油漆的情况检测表面裂纹,也只有涡流检测方法了。BSEN1711:2000版中有详细描述。


仪器轻巧携带方便,在水下被水浸泡的位置涡流也能胜任完全没有影响。


我们做涡流检测时要注意的是当发现可疑信号时,局部除去油漆用磁粉检测验证;已经油漆破损的位置或者表面形状不平滑时,是需要除去油漆做磁粉检测的。


详细资料如下:


仪器:Locator 2s;

探头:weldscan探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:工字钢板;

对比试块:钢板0.5、1.0、2.0线切割槽;

灵敏度:1.0mm线切割槽50%FSH;

仿真油漆厚度的胶片:0.5x4块。


(码头岸吊钢结构)

(肉眼难以分辨的裂纹)

(现场涡流检测)

(典型的裂纹)


(7) 金属粉末涂层检测和测厚


高架桥梁下面都会有一个轴承基座,基座表面是有喷涂铝合金粉末和涂上油漆的,工程就快完成时让验收的顾问公司发现表面油漆剥落和生锈,正准备让承建商解释时,工人却用油漆快速地涂上油漆掩盖了,这下引起了顾问公司怀疑承建商有「偷工减料」的嫌疑,没有做铝合金粉未喷涂,要求承建提供合理的解释,否则要求全部拆卸全部更换而且所有的费用和工程延误全由承商负责。


他们找到其它检测公司却无法用普通油漆测厚仪去找出之前脱落的位置。


因为有两种金属混淆在一起难分难解,单纯磁性与油漆的可以利用磁性测厚仪,现在是基座是导磁的,其表面有一层导电的铝合金粉未,两种导电率不同的材料混在一起,又有因粉末脱落只有油漆的破损位置,所以普通油漆测厚仪无法分辨的。


最后行家介绍我们前去,当我们了解这情况后想到用涡流检测阻抗平面相位分析方法,我先要求来自德国的厂家提供一个标准试块,这个试块表面上分别有:


1、裸体金属;

2、裸体金属加150μm厚油漆;

3、裸体金属加150μm铝合金粉末;

4、裸体金属加150μm铝合金粉末再加150μm厚的油漆。


用这个标准试块,可以清楚地从相位分辨出是否有铝合金粉末,同时也知道铝合金粉未的厚度,轻松准确地解决了这个问题。


详细资料如下:


仪器:Locator 2s;

探头:材料分选探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:工字钢板;

对比试块:由厂家提供不涂层厚度的标准试块;

灵敏度:150μm厚度50%FSH。


(桥墩轴承基座表面涂层脱落)

(现场涡流检测)

(标准试块)

(校验后的阻抗平面图)


(8)表面油漆龟裂如何用涡流检测方法验证母材是否有裂纹?


LPG液化球罐表面油漆出现很多龟裂,客户担心母材有裂纹,问我们有什么方法在不除去油漆的情况下能有效地检测母材表面是否有裂纹?


另外一座桥梁也看到表面油漆开裂,客户也想让我们验证下母材是否有裂纹。


当我们到达现场看到这情况后,我们建议用涡流检测方法。


这是最好的方法,油漆的裂纹是不会影响涡流感应变化的,只有母材有裂纹时涡流才会有强烈的反应。


我们轻轻松松地解决客户的怀疑虑。


值得注意的是小心测量下油漆厚度,以免油漆太厚时灵敏度不够漏检小裂纹。


详细资料如下:


仪器:Locator 2s;

探头:weldscan探头;

显示方法:阻抗平面图;

被检材料:工字钢板;

对比试块:钢板0.5、1.0、2.0线切割槽;

灵敏度:1.0mm线切割槽 50%FSH;

仿真油漆厚度的胶片:0.5x4块。


(LPG液化气储罐)

(表面油漆龟裂)

(表面油漆开裂)

(涡流检测)


关于作者



黄建明长期从事在役无损检测技术工作近40年。任职于香港安捷材料试验有限公司,北京理工大学珠海学院“应用物理(无损检测方向)”本科专业兼职教授。美国焊接学会会员,美国无损检测学会会员,中国机械工程学会会员暨无损检测分会理事。英国焊接和无损检测人员考试发证章程(CSWIP)焊接检验督察,英国无损检测人员考试发证章程(PCN)II级焊缝射线照相评片员,美国焊接学会(AWS)高级焊接检验督察,AWS焊接导师,美国无损检测学会(ASNT)NDT检验师-UT、RT、MT、ET III级(高级)技术资格,中国机械工程学会无损检测分会RT、UT 3级(高级)技术资格。


联系方式:

邮箱:kmwong@aes.hk

公司:香港安捷材料试验有限公司 


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