脈沖渦流檢測設備作為渦流檢測技術的分支，是近幾年發展起來的這樣一種無損檢測技術，其采用方波作為激勵源，激勵能量更大，能穿透150mm厚的包覆層，實現對管道或設備壁厚的檢測。脈沖渦流檢測技術真正實現了無需拆除包覆層、無需表面處理、無需耦合劑，無需中斷設備運行，不懼高低溫，快速（可直接在包覆層表面進行掃查），大面積檢測，是一種合適的針對包覆層下管道或設備壁厚檢測的非接觸式無損檢測技術。

 

一、脈沖渦流檢測技術的基本原理

       脈沖渦流屬于渦流檢測（Eddy Current，簡稱ET）的一個分支，其基本原理是通過在探頭加載瞬間關斷電流，激勵出快速衰減的脈沖磁場，該磁場可以穿過一定厚度的保護層和保溫層而誘發被檢構件表面產生渦流，所誘發的渦流會從上表面向下表面擴散。同時，在渦流擴散過程中又會產生與激勵磁場方向相反的二次磁場，在探頭的接收傳感器中會輸出這個感應電壓（脈沖渦流信號）。如果管道上有缺陷，則會影響加載管道上脈沖渦流狀況，繼而影響接收傳感器上的感應電壓。二次磁場感應的電壓包含了被測構件本身的一些特性，如：厚度、尺寸、電磁特性等綜合信息。通過算法解析，可以掃查得到腐蝕缺陷的具體位置及嚴重程度。圖1左圖為脈沖渦流檢測技術的基本原理示意圖。

脈沖渦流檢測技術的核心點是要找到與壁厚相關的特征值，脈沖渦流信號在被測構件中的傳遞過程中可以分為早期信號、中期信號和晚期信號（見圖1右圖），其中中期信號和晚期信號與壁厚相關，并遵從以下公式：

    根據圖1右圖及上述公式，脈沖渦流中期信號衰減較慢，符合冪函數關系；晚期信號衰減較快，符合指數函數關系。中期信號和晚期信號之間有一個過渡區間，通常被稱為拐點，壁厚越薄，拐點出現越早，反之則拐點出現越晚，因此，可以利用拐點出現的時間（拐點時間）或拐點后的斜率來表征壁厚情況。經實驗分析，拐點時間和拐點斜率不受提離（保溫層厚度）的影響，且與被測構件的壁厚呈一定函數關系，拐點時間/斜率是良好的壁厚檢測特征值。

 

二、系統組成

   脈沖渦流檢測系統由工作主機、數據終端、探頭、連接線纜及輔助設施組成。其系統主要組成如下（見圖4）：

• 系統：采用分體式設計，系統主機和終端處理器（防爆PAD）通過藍牙連接，更便于現場操作。
• 主機：基于標準ISO20669-2017《鐵磁性金屬部件的脈沖渦流試驗》和國家標準GB/T 28705-2012《脈沖渦流檢測方法》自主設計開發主機系統，僅6.5kg，便于攜帶。
• 探頭：按管徑及保溫層厚度分為P1/P2/P3/P4四類標準探頭，其中P1和P2探頭用于裸管掃查，P3探頭用于包覆層厚度小于等于50mm的管道/設備掃查，P4探頭用于壁厚小于100mm的管道/設備掃查；四個探頭基本滿足現場需要；且可根據要求提供其它各類探頭（不銹鋼探頭/小徑管探頭/水下探頭等）。
• 數據處理終端：采用防爆型PAD，可持續工作8小時，安裝核心算法軟件及控制軟件，圖形化顯示掃查面積結果。
• 核心算法軟件：基于拐點時間和拐點斜率的核心算法軟件，有效提高算法精度。
• 其它配件：延長桿及萬向接頭，有效增加現場檢測范圍。

 

三、主要技術參數

表1 系統基本參數

主機重量：	6Kg（主機）
外殼尺寸：	34 x 30 x 15 cm
電池容量：	20AH
額定功率：	約40 W
傳輸方式：	藍牙
工作時長：	6-8 Hour
充電時間：	6-8 Hour
配件包括：	防爆PAD、探頭、充電器、電纜、支撐工具、配件箱等
環境溫度：	-10℃至40℃
設備類型	SJAET-II-I
額定電壓：	16 V
發射電流：	0.1-3.0 A
電流精度：	±1%（測試）
供電頻率：	1-2-4-8-16-32 Hz
關斷時間：	0.1μs～100.0μs
前放增益：	8-32
主放增益：	8-16-32-64-128
工頻壓制：	≥ 80 dB
A/D位數：	16位

表2  系統功能參數

適用設備材質：	碳鋼、16MnR、低碳合金鋼（Cr5Mo、19CrMo）等
設施壁厚范圍：	0-40mm
包覆層厚度：	0-150mm（掃查精度不同）
保護層外金屬：	1mm厚鋁皮、0.5mm厚鍍鋅鐵皮
介質工作溫度：	-150℃ 至 500℃
檢測小管徑：	DN25（裸管）  DN100（保溫）
同一缺陷重復性：	±0.2mm
同一缺陷置信度：	裸管>95% ；保溫>85%
環境防護等級：	PAD電器防爆，主機隔爆（內注氮氣）
結果顯示：	測量相對壁厚、掃查疑似缺陷具體位置
缺陷位置校準：	超聲波測厚儀
結果顯示：	2維（B掃）
缺陷定位：	整十打點法

 

表3 設備檢測精度 （單位mm）

探頭類型	工作 頻率	探頭平均 直徑	足印 直徑	提離 高度	金屬損失率（減薄率）
					10%	20%	30%	40%	50%	60%	70%
P1	1-4 Hz	15	17.6	4	22.3	15.7	12.9	11.1	10.0	9.1	8.4
P2	1-4 Hz	20	22.6	4	28.6	20.2	16.5	14.3	12.8	11.7	10.8
P3	1-4 Hz	35	68	50	85	60	49	43	38	35	32
	1-4 Hz		100	100	126	89	73	63	57	52	48
P4	1-4 Hz	40	73	50	92	65	53	46	41	37	35
	1-4 Hz		105	100	133	94	77	66	59	54	50