钢管表面缺陷检测的技术现状
当前国内外的钢材的表面缺陷检测技术主要有两类:一是传统的无损检测技术;二是机器视觉检测技术。而目前国内外几乎所有的钢管厂都是采用传统的无损检测法来检测钢管的表面缺陷,采用机器视觉技术来检测钢管表面缺陷的几乎没有。
1.2.1 传统的无损检测技术
传统无损检测技术主要有涡流检测技术、红外检测技术、漏磁检测技术、超声检测技术、磁粉检测技术等。
1)涡流检测技术
涡流检测技术是一种基于电磁感应原理的无损检测方法,其检测思想是运用电磁感应原理,将载有交变电流的激励线圈接近金属表面,线圈的周围将产生交变磁场,并在金属表面产生涡流。当线圈在金属表面移动,遇到材料缺陷时,使得金属表面产生的涡流磁场对线圈的反作用发生变化,从而引起线圈阻抗变化,检测框图如图 1.1所示。通过涡流检测仪器测量出这种变化该检测方法虽能检测金属板材表面和表皮下层阻流缺陷,但其要求系统为匀温场,且需要大电流励磁,会造成能源很大的浪费。同时为了使缺陷充分暴露,要求系统必须有足够的加热时间,而这也将影响检测和生产的速度,不利于生产的高速化实现。
涡流检测技术原理
2)红外检测技术
红外缺陷检测的基本思想:首先在钢坯传送辊道上设置一个高频感应线圈,当钢坯通过感应线圈时,表面会产生感应电流,由于高频感应的集肤效应,其穿透深度将不超过1mm。当表面存在缺陷时,感应电流将从缺陷下方流过,电流的行程也将会增加,在单位长度的表面上将消耗更多电能,这将促使钢坯表面的局部温度上升。缺陷处的局部升温由很多因素决定,包括钢坯的运动速度、缺陷的平均深度、 被检钢坯的电性能和热性能、 特定的输入电能、 感应线圈的宽度、线圈工作频率等。 因此只要确保这些因素能够稳定在一定范围内,即可通过检测局部升温值来计算缺陷深度。但该方法只能检出钢坯表面横裂纹和纵裂纹等缺陷,检测的缺陷种类少。
3)超声检测技术
超声检测技术的原理是在均匀的材料中, 因缺陷的存在, 材料的表面将不连续, 而这种不连续会使声阻抗发生变化, 根据反射定理可知, 超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射, 反射回的能量的大小与交界面的取向、 大小和交界面两边介质声阻抗的差异有关, 并以此来实现缺陷的检测。 但是该方法容易受到外界的干扰, 很难实现缺陷的准确分类。
4)漏磁检测技术
漏磁检测技术的基本原理是当铁磁性材料中被磁场磁化后, 正常情况下,磁力线被约束在材料的内部,但当材料存在缺陷时,会在缺陷处形成漏磁通。
漏磁检测技术原理
5)磁粉检测技术
磁粉检测技术[5]的原理是通过对被检工件施加磁场使其整体或局部进行磁化,如果在工件的表面或近表面存在缺陷,便会有磁力线发生局部畸变从该处逸出工件表面,形成漏磁场,并吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕,从而实现缺陷的检测,检测框图如图所示。
磁粉检测技术原理
磁粉检测技术的优点是该方法不仅能直观的显示缺陷的形状、 位置、 大小,而且操作便利,缺陷反应快速,检测成本低。缺点在于该方法只适用与铁磁性材料的检测, 很大程度上限制了其推广, 且无法获取具体的缺陷的尺寸信息等,同时工件本身的尺寸和形状也会在一定程度上影响其检测结果。此外,该方法仍然需要人工的参与,检测很费事,不适合在线检测的应用。