交流電磁場檢測技術(ACFM)是一種新型的無損檢測和診斷技術,用于檢測金屬構件表面和近表面的裂紋缺陷,可以測量裂紋長度及計算裂紋深度,具有非接觸測量、受工件表面影響小等特點。該檢測技術在海上設施的水下無損檢測、帶涂層服役產品的表面缺陷檢測中的應用十分廣泛。
交流電磁場檢測技術是在20世紀90年代興起的無損檢測技術,并于20世紀90年代中后期首次應用于海洋石油平臺的檢測。盡管我國目前在相關研究和應用領域已經取得了一定進展,但是對該項技術的深入研究仍處于理論和試驗階段,并且只有個別領域和行業能夠借助國外的設備和標準文獻開展應用。因此,該技術在我國還未達到成熟階段,研究和應用也遠未形成規模。然而,該項檢測技術具有非常豐富的應用場景、應用潛力以及較高的研究價值,本書系統介紹了該技術的相關細節,旨在提高我國各相關行業對該技術的了解并能夠實現應用,同時將該技術作為材料無損檢測方法的一個有力補充。
本書共分為7章,第1章~第4章由李得彬撰寫,第5章由李偉撰寫,第6章由孫長保撰寫,第7章由張福旺、劉軍撰寫。全書由李得彬負責統稿并修改。
本書的編撰和出版得到了南昌航空大學測光學院的支持,作者謹表示衷心感謝,同時也感謝王冬冬完成本書的校對工作。
由于作者的水平有限,書中可能存在不足之處,懇請讀者給予批評和指正。
李得彬
2021年7月 上海
第1章 概述
1.1 無損檢測簡介
1.2 常見傳統無損檢測技術簡介
1.2.1 射線檢測技術
1.2.2 超聲檢測技術
1.2.3 磁粉檢測技術
1.2.4 滲透檢測技術
1.2.5 渦流檢測技術
1.3 電磁檢測技術綜述
1.3.1 脈沖渦流檢測技術
1.3.2 陣列渦流檢測技術
1.3.3 遠場渦流檢測技術
1.3.4 漏磁檢測技術
1.3.5 交流電磁場檢測技術
1.4 交流電磁場檢測技術簡介
1.4.1 背景
1.4.2 交流電位差技術
1.4.3 交流電磁場檢測技術的發展和應用
第2章 電磁檢測的物理基礎
2.1 材料的電特性
2.1.1 金屬導電的物理本質
2.1.2 電阻
2.1.3 影響金屬導電性的主要因素
2.2 材料的磁特性
2.2.1 物質的磁性
2.2.2 磁疇
2.2.3 鐵磁性材料的磁化規律
2.2.4 居里溫度
2.2.5 磁滯回線
2.2.6 影響材料鐵磁性的因素
2.3 電磁感應
2.3.1 電磁感應現象
2.3.2 法拉第電磁感應定律
2.3.3 渦流及其趨膚效應
2.3.4 提離效應
2.3.5 邊緣效應
第3章 交流電磁場檢測技術的物理原理
3.1 原理概述
3.2 基本假設
3.2.1 均勻電磁場
3.2.2 表面裂紋的特征
3.3 三維磁場及電場的變化規律
3.4 蝶形圖顯示
3.5 交流電磁場檢測技術的特點
3.5.1 ACFM的核心優點
3.5.2 ACFM的局限性
3.5.3 ACFM與其他檢測技術的對比
3.6 ACFM檢測精度簡述
3.7 ACFM與ACPD的比較
第4章 ACFM檢測系統
4.1 ACFM檢測系統概述
4.2 ACFM傳感器(探頭)
4.2.1 單探頭
4.2.2 陣列探頭
4.3 傳感器(探頭)選用流程
4.4 功能測試試塊
第5章 ACFM軟件及信號分析
5.1 ACFM軟件系統
5.2 ACFM信號分析
5.2.1 影響ACFM信號的因素
5.2.2 缺陷判定方法
第6章 ACFM焊縫檢測
6.1 ACFM焊縫檢測的影響因素
6.1.1 材料特性
6.1.2 磁性狀態
6.1.3 殘余應力
6.1.4 對接焊縫
6.1.5 鐵磁體和導體
6.1.6 相鄰焊縫
6.1.7 焊縫的幾何形狀
6.1.8 裂紋的幾何形狀
6.1.9 儀器儀表
6.1.10 涂層厚度
6.2 ACFM試塊選用要求
6.2.1 標準試塊上的人工溝槽
6.2.2 碳鋼材料
6.2.3 碳鋼以外材料
6.2.4 相似性確定
6.2.5 標準試塊的加工和注意事項
6.3 ACFM設備性能測試
6.3.1 ACFM儀器設置
6.3.2 ACFM系統檢查
6.4 ACFM焊縫檢測程序
6.4.1 檢測時機
6.4.2 焊縫表面清理
6.4.3 探頭選擇
6.4.4 材料差異補償
6.4.5 鐵磁性導體的補償
6.4.6 不連續尺寸的記錄
6.4.7 靈敏度極限范圍記錄
6.4.8 讀數評估
6.4.9 補充檢測
6.4.10 報告編制和提交
6.5 ACFM焊縫檢測注意事項
6.5.1 掃查速度
6.5.2 掃查寬度
6.5.3 連續裂紋
6.5.4 掃查方向
6.5.5 檢查頻率
6.5.6 環形焊縫
6.5.7 線性焊縫
6.5.8 附件、角落和剪切處
6.5.9 剪切處和交叉處
6.5.10 缺陷打磨區域
6.5.11 不連續尺寸測量程序
6.6 ACFM焊縫檢測報告
6.6.1 報告要求
6.6.2 數據保存與報告
第7章 ACFM工作人員資質要求
7.1 通用要求
7.2 資格鑒定的等級
7.3 人員資格鑒定基本條件
7.4 資格鑒定考試
參考文獻