牟彥春，朱曉智

(浙江省特種設(shè)備檢驗研究院, 杭州 310020)

基于NB/T 47013-2015的渦流檢測系統(tǒng)性能測試要求的探討

牟彥春，朱曉智

(浙江省特種設(shè)備檢驗研究院, 杭州 310020)

結(jié)合NB/T 47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》中渦流部分的內(nèi)容，對渦流檢測系統(tǒng)性能的測試項目及要求進行了介紹與分析，為無損檢測儀器設(shè)備量值溯源提出了對策；對于工程檢測中應(yīng)用NB/T 47013-2015標準時規(guī)范、統(tǒng)一渦流檢測系統(tǒng)測試方法，保證產(chǎn)品檢驗的可靠性具有積極作用。

承壓設(shè)備；渦流檢測；性能測試；量值溯源

渦流檢測是利用交變磁場在導(dǎo)電材料中所感應(yīng)渦流的電磁效應(yīng)來評價被檢工件質(zhì)量的無損檢測方法。渦流檢測主要應(yīng)用于冶金、機械及特種設(shè)備等領(lǐng)域的有色及黑色金屬管道(如銅管、鈦管、不銹鋼管、鍋爐四管等)的在役和役前檢測，以及各種金屬管、棒、線、絲材等導(dǎo)電材料的在線、離線檢測。

渦流檢測系統(tǒng)的綜合性能指標(系統(tǒng)性能)是反映渦流檢測系統(tǒng)的靈敏度、精確度、可靠性、穩(wěn)定性以及抗干擾能力等全面性能的指標，是衡量檢測系統(tǒng)可靠性與準確性的尺度，這不僅與設(shè)備(包括檢測儀器、探頭、輔助裝置等)各部分的性能密切相關(guān)，而且與樣管、人員調(diào)試水平和環(huán)境因素緊密相聯(lián)，所以被稱為綜合性指標(系統(tǒng)性能指標)。為使檢測系統(tǒng)的綜合性能指標滿足特種設(shè)備行業(yè)的無損檢測要求，特種設(shè)備相關(guān)法規(guī)標準,如TSG Z 0004《特種設(shè)備制造、安裝、改造、維修質(zhì)量保證體系基本要求》、NB/T 47013-2015《承壓設(shè)備無損檢測》等，對無損檢測儀器設(shè)備均提出了量值溯源的要求，以確保檢測數(shù)據(jù)的準確和檢測結(jié)果的可靠。

標準NB/T 47013-2015被特種設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范所引用，是特種設(shè)備行業(yè)的強制性無損檢測標準，其中第一部分及第六部分對渦流檢測儀性能及系統(tǒng)性能提出了要求，但未明確測試項目及測試要求。筆者結(jié)合NB/T 47013-2015對渦流檢測儀性能測試項目及要求進行探討，為無損檢測儀器設(shè)備量值溯源提出對策。

1 渦流檢測儀的工作原理

渦流檢測系統(tǒng)一般包括渦流檢測儀、檢測線圈及輔助裝置(如磁飽和裝置、機械傳動裝置、記錄裝置、退磁裝置等)。渦流檢測儀一般由振蕩器、相敏檢波器、放大器、移相器、顯示器和電源等部分組成，其工作原理是：將正弦波電流激勵檢測線圈(探頭)，當檢測線圈接近金屬表面時，線圈周圍的交變磁場在金屬表面產(chǎn)生感應(yīng)電流。檢測線圈在金屬表面移動，遇到缺陷或材料、尺寸等變化時，導(dǎo)電性能會發(fā)生變化而使得渦流磁場對線圈的反作用不同，引起線圈阻抗變化，通過渦流檢測儀測量出這種變化量就能鑒別金屬表面有無缺陷或其他物理性質(zhì)的變化，從而解決金屬材料的探傷、測厚、分選等問題[1]。

2 渦流檢測系統(tǒng)性能的測試項目及測試方法

渦流檢測時對渦流檢測系統(tǒng)的測試項目主要包括檢測能力、周向靈敏度差、邊緣效應(yīng)影響區(qū)(端部盲區(qū))、分辨力、連續(xù)工作穩(wěn)定性和線性等[2]。針對各測試項目，規(guī)定了統(tǒng)一采用4種標準試樣進行測試并記錄，簡要介紹如下。

2.1 外觀及工作正常性檢查

檢測渦流檢測儀外觀有無影響計量特性的傷痕和裂紋等缺陷，控制和調(diào)節(jié)機構(gòu)是否靈活可靠，顯示器、面板、標度等是否清晰，有無破損痕跡等。

2.2 檢測能力的測試

檢測能力用來評價渦流檢測系統(tǒng)對缺陷的檢測能力，檢測能力一般通過可發(fā)現(xiàn)的最小人工缺陷的直徑或可發(fā)現(xiàn)的最小深度來表示。測試要求如下。

(1) 使用標準試樣A1 ED-φ或其他相應(yīng)試件測試檢測能力。標準試樣A1 ED-φ尺寸如圖1所示，試樣材料、規(guī)格及加工要求如表1所示。

(2) 將標準試樣A1 ED-φ同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過標準試樣)，同時讓標準試樣上人工缺陷由小至大依次通過檢測線圈，調(diào)節(jié)增益(衰減)，記錄指示值占滿刻度的50%的最小人工缺陷和此時的增益(衰減)值G1。

(3) 將該試樣同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過試樣)，調(diào)節(jié)增益(衰減)至噪聲指示占滿刻度的 50%，讀取此時增益(衰減)值G2，則檢測能力用式(1)表示。

式中：D為檢測能力，dB；G1為缺陷增益值，dB；G2為噪聲增益值，dB。

表1 標準試樣A1 ED-φ材料、規(guī)格及加工要求 mm

圖1 標準試樣A1 ED-φ尺寸

2.3 周向靈敏度差的測試

周向靈敏度差：當檢測設(shè)備動態(tài)運行時，缺陷處于鋼管圓周方向不同位置時檢測出的靈敏度波動值。其反映的是檢測設(shè)備同心度的調(diào)整狀況。渦流檢測的理想狀態(tài)是要求整支鋼管在通過檢測區(qū)時，鋼管與檢測線圈自始至終保持同心，這樣無論是缺陷處于鋼管圓周方向的何位置，檢測線圈均獲得相同的檢測信號，也就是說檢測系統(tǒng)對同一缺陷在鋼管圓周不同位置時具有相同的檢測靈敏度，這對防止漏檢及缺陷的判定極為重要。當然在實際生產(chǎn)檢驗中，要達到這種理想狀態(tài)有一定難度，但應(yīng)盡量采取措施使偏心降到最低。渦流檢測系統(tǒng)周向靈敏度差測試要求如下。

(1) 使用標準試樣A3 EZ-d或其他相應(yīng)試件測試周向靈敏度差。標準試樣A3 EZ-d尺寸如圖2所示。

圖2 標準試樣A3 EZ-d尺寸

(2) 將標準試樣同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過試樣)，調(diào)節(jié)增益(衰減)，使試樣上沿圓周互為120°分布的三個通孔信號指示最小值為滿刻度的50%，記錄此時增益(衰減)值G3。

(3) 將標準試樣穿過檢測線圈中心，以1 dB的差值衰減增益，直至三個通孔的信號指示全部低于50%，記錄其增益(衰減)值G4，則周向靈敏度差Δ可由式(2)求出。

2.4 邊緣效應(yīng)影響區(qū)(端部盲區(qū))的測試

邊緣效應(yīng)影響區(qū)(端部盲區(qū))：有效探測距管端最短距離的缺陷的能力。該指標也是考察檢測設(shè)備對鋼管首尾信號(端頭效應(yīng))的切除能力。其也與檢測速度的選擇有關(guān)。所以保證管端不可探區(qū)符合標準要求也是探傷速度選擇的考慮因素之一，實際生產(chǎn)過程中渦流檢測端部盲區(qū)長度一般要求控制在100 mm范圍內(nèi)。

使用標準試樣A3 EZ-d測試邊緣效應(yīng)影響區(qū)(端部盲區(qū))，在周向靈敏度差測試之后，將增益(衰減)恢復(fù)到G3位置;然后將標準試樣A3 EZ-d同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過試件)，測量管端各通孔的輸出信號，當顯示滿刻度的35%以上范圍能明顯地得到某一個通孔的指示信號時，則該孔到試樣端部的距離表示邊緣效應(yīng)影響區(qū)(端部盲區(qū))。

2.5 分辨力的測試

分辨力是指能區(qū)分開兩個相鄰缺陷的最小距離，用標準試樣A4 EF-B測試渦流檢測系統(tǒng)的分辨力。標準試樣A4 EF-B尺寸如圖3所示。試樣的材料、加工要求如表2所示。

表2 標準試樣A4 EF-B材料、加工要求 mm

圖3 標準試樣A4 EF-B尺寸

測試時，將試樣同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過試件)，調(diào)節(jié)增益(衰減)，使試樣單個通孔指示占滿刻度的50%；然后不再調(diào)節(jié)儀器，將試樣同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過試樣)。記錄試樣有成對通孔的信號指示值，當顯示滿刻度的35%以上范圍能明顯地得到兩個臨近通孔的指示時，則用最小的兩個通孔中心距離表示分辨力。

2.6 連續(xù)工作穩(wěn)定性的測試 連續(xù)工作穩(wěn)定性：是考核整個系統(tǒng)經(jīng)過長時間運行后，周向靈敏度差、信噪比及檢測靈敏度等指標的穩(wěn)定程度。其主要影響因素有檢測儀器的穩(wěn)定性、探頭性能穩(wěn)定性、電控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及環(huán)境條件等。

用標準試樣A4 EF-B測試渦流檢測系統(tǒng)的連續(xù)工作穩(wěn)定性，當以單個通孔信號指示的50%設(shè)定靈敏度之后，不再調(diào)節(jié)儀器，每隔1 h測試一次，直至8 h為止。將測試結(jié)果記作Fi(i=1,2,…,9)。連續(xù)工作穩(wěn)定度為

式中:F為連續(xù)工作穩(wěn)定度；Fmax為測試中的最大指示值；Fmin為測試中的最小指示值。

2.7 線性偏差的測試 將標準試樣A4 EF-B同心地穿過檢測線圈中心(或?qū)z測線圈穿過試件)，調(diào)節(jié)增益，使單孔信號的指示達滿刻度的100%。然后，以4 dB的量衰減增益(其增益的理論值分別為63.1%,39.8%,25.1%,15.8%,10.0%)，每衰減增益測量3次，一直繼續(xù)到單孔信號指示占滿刻度的10%左右為止。

得到測試結(jié)果后,測試值與理論值之差為線性偏差值。

3 結(jié)語

(1) 文中的測試要求針對的是使用外通過式線圈渦流檢測系統(tǒng)性能的測試，雖然對于使用其他類型檢測線圈的渦流檢測系統(tǒng)也有參考作用，但由于采用不同類型檢測線圈的渦流檢測系統(tǒng)在檢測對象、檢測目標以及性能指標要求等方面與之存在較大差異；因此嚴格說來，對于采用放置式和內(nèi)穿過式檢測線圈的渦流檢測系統(tǒng)的性能測試與評價，其參考作用十分有限，對其還應(yīng)制定有針對性的測試項目、測試要求。

(2) 借助于標準試樣測試儀器的性能指標時，要保證測試結(jié)果的客觀性、準確性及可靠性，必須保證試樣的材料性能非常穩(wěn)定，并且所加工制作的人工缺陷尺寸應(yīng)準確可靠。標準試樣應(yīng)由專門的或權(quán)威的技術(shù)機構(gòu)認定，并按周期嚴格實施定期檢定，才有利于保證測試結(jié)果的一致可比性和廣泛認可性的。

(3) 影響渦流檢測系統(tǒng)性能指標的因素很多，各項性能指標又有內(nèi)在聯(lián)系，因此測試渦流檢測系統(tǒng)性能之前應(yīng)編制詳細的作業(yè)指導(dǎo)文件來細化測試操作要求，操作人員也應(yīng)嚴格按照作業(yè)指導(dǎo)文件進行測試、記錄。

(4) 渦流檢測系統(tǒng)性能測試是一項十分重要而且復(fù)雜細致的工作，是檢驗檢測機構(gòu)日常管理工作的一項重要內(nèi)容。此項工作的扎實與否，直接影響到特種設(shè)備檢驗檢測的質(zhì)量。做好此項工作既是滿足無損檢測儀器設(shè)備量值溯源的要求，也是規(guī)避無損檢測責任風險的需要。

(5) 文章介紹了渦流檢測系統(tǒng)性能的測試項目、測試方法及測試要求，但未明確性能指標要求；這些指標要求可參照相關(guān)的產(chǎn)品制造標準及檢測標準。

[1] GB/T 12604 無損檢測術(shù)語渦流檢測[S].

[2] GB/T 14480-93 渦流探傷系統(tǒng)性能測試方法[S].

Discussion on the Performance Test Requirements for Eddy Current Testing SystemBased on NB/T 47013-2015

MU Yanchun, ZHU Xiaozhi

( Zhejiang Provincial Special Equipment Inspection and Research Institute, Hangzhou 310020, China)

In this paper, combined with the contents of the eddy current part of the NB/T 47013-2015NondestructiveTestingofPressureEquipments, the test items and requirements for the eddy current testing system are introduced and analyzed. And the countermeasures of nondestructive testing instrument data trace were put forward. This paper is conductive to unify eddy current testing methods in the application of NB/T 47013-2015 and is helpful to ensure the reliability of product inspection.

pressure equipment; eddy current testing; performance test; data trace

2016-09-22

牟彥春(1972-)，男，高級工程師，學士，主要從事特種設(shè)備檢驗檢測及檢驗檢測新技術(shù)的應(yīng)用研究工作

牟彥春,zjtj6111@126.com

10.11973/wsjc201706016

TG115.28

A

1000-6656(2017)06-0069-04