钢腐蚀脉冲涡流检测系统的研制与应用

    腐蚀是各种钢结构在使用过程中不可避免的问题。相关调查的数据表明，腐蚀造成的损失平均约占国民生产总值的3%，对于石油与石化行业尤其严重，约占产值的6%[1]。为适应现代工业高温、高压、高效率的发展，越来越多的钢结构如管道、压力容器等被包覆层覆盖。其目前的检测方法要求先去掉包覆层，从而需要停止设备的运行，不仅费用高且耗时长。如何在不去除包覆层的情况下完成金属腐蚀检测，是无损检测中需要解决的一个难题。

    目前，常用的不去除包覆层实现钢腐蚀检测的方法是射线检测[2--3]，该方法对防护要求比较高，不便于现场应用。国外已研制出基于脉冲涡流技术的钢腐蚀检测设备[4-5]，能够实现在线连续检测，但由于技术垄断，该设备价格极为昂贵。打破国外技术垄断，开发自主知识产权的检测设备，是唯一的出路。国内已研制出基于阻抗分析方法的EEC-83型脉冲涡流检测仪器困。笔者根据脉冲涡流检测原理，通过研究检测信号的时域波形特征，研制出钢腐蚀脉冲涡流检测系统，并进行了实验室和现场验证。

1基本原理

脉冲涡流钢腐蚀检测的基本原理如图1所示。将一直流电通人线圈，在一定时间内可在构件内产生一稳定的磁场。当断开该直流电时，在线圈周围产生的电磁场由两部分叠加而成:一部分是直接从线圈中祸合出的一次电磁场，另一部分是试件中感应出的涡流场所产生的二次电磁场。而后者包含了构件本身的厚度或者缺陷等信息。采取合适的检测元件和方法，对二次场进行测量，并对该测量信号进行分析，可得到被测构件信息。

2检测系统构成

根据前述检测原理，研制的钢腐蚀脉冲涡流检测系统如图2所示。其主要由主机、电池箱、传感器、前置放大器和便携计算机组成。

    该系统的主要性能技术指标如下:①被检材料:铁磁性材料。②最大包覆层(石棉、水泥等)厚度:120 mm。③保护层外壳材质:铝或不锈钢薄层。④最小检测灵敏度:壁厚减薄1000(最小为0. 5 mm ) 。⑤壁厚测量范围:6～30 mm。⑥能测量的最小管径:159 mm。

2. 1主机

    检测系统主机是系统的核心，各个模块都有自身特殊的要求。其中激励信号源要求频率成分稳定，精度高，波形上升和下跳沿陡峭。功率放大电路要求转换速率高，实现各种频率成分的无失真放大，从而实现方波信号的无失真输出。传感器要求温漂小，测量可重复性好，能够穿透一定厚度的铁磁性材料。微弱信号放大电路要求至少能将电压衰减段的曲线无失真放大到数据采集卡能分辨的程度。