9核工业涡流检测技术-修改版.docVIP

9.核工业涡流检测技术 9.1概述 核工业领域与其它工业行业一样，具有种类繁多的热交换器和承压设备，这些设备在投入运行前及正式运行后都必须按照一定的规范进行无损检测即役前检查（Pre-Service Inspection/PSI）和在役检查(In-Service Inspection/ISI）。由于核工业的自身特点，这些设备或处于放射性条件下运行，或承受高温高压（拉力）且波动较为频繁，因此其检测周期较其它行业频繁。同时为了避免放射性泄漏所带来的后果，其检查技术、检查规范和其它相关要求也更加严格。 基于涡流检测的技术特点，在核工业中尤其是核电厂中该方法被广泛应用于各种传热管的检测，如蒸汽发生器传热管、冷凝器钛管、高压加热器、低压加热器、设备冷却水热交换器、汽水分离再热器等，以及反应堆中子通量测量指套管、反应堆压力容器堆焊层、反应堆压力容器主螺栓主螺母、反应堆压力容器顶部贯穿件、控制棒束组件（RCCA）、底封头贯穿件、CRDM密封焊缝、主泵主轴等。以蒸汽发生器传热管检查为例，该传热管属于一回路压力边界，具有极高的放射性，同时具有20-30米的长度和U型或异型结构，支承结构复杂，一般采用远控自动化设备进行定位操作，同时配合多频涡流仪进行数据采集。而在其它行业中这种检查方式是极为罕见的。 9.2涡流仪及探头 9.2.1单频涡流仪 9.2.1.1单频涡流仪的结构特点 所谓单频涡流仪，是指仪器本身仅能同时提供一种激励频率供检测线圈使用，而不能理解为仪器只能产生唯一一种激励频率。相对于多频涡流仪，此类仪器具有结构简单、价格低廉的特点，但其功能单一也是不可避免的。 单频涡流仪（见图9-1）内部具备激励频率发生单元、 信号接收处理单元及显示单元，频率范围一般在数百Hz至 1MHz之间。 此类设备大多具有以下接口： （1）探头接口：用于连接涡流探头进行差分或绝对或 差分+绝对方式的检测 （2）通讯接口：与计算机进行串行或并行通讯，存储设 置信息或数据、屏幕显示信息抓屏保存 （3）模拟量输出或数字量输出接口：用于提供附加记录 装置（如纸带机或记录仪）记录显示信号所需要的垂直分量与 水平分量的模拟量输出及报警信号（或继电器动作）所需要的 开关量输出。 9.2.1.2单频涡流仪的功能特点 单频涡流仪一般具有增益调节和相位调节功能，使得操作者能够方便地对信号进行处理。同时这类仪器由于工作在直接检测方式下（即数据实时显示，不进行离线分析），因此大多具备自动平衡功能，可以将偏离显示原点的信号自动进行平衡处理，方便操作员的观察。这种功能可以在一定程度上补偿在线检测时由于驱动装置与被检管偏心或跳动导致的信号漂移。 为了抑制某类特定的噪声干扰，单频涡流仪在检查过程中可以有选择地使用滤波器以达到提高信噪比的作用，同时为避免屏幕显示数据重叠造成观察困难，仪器还提供定时自动清屏功能。 由于仅使用单一频率，因此单频涡流仪无法进行混频处理，即不能消除支承板信号等结构信号的影响，使用受到一定限制。 在遵循如JB/T4730-2005等检验标准进行管材产品出厂涡流检验时，由于需要对不合格管材进行音响报警或标示（对缺陷点进行打标喷色），单频涡流仪可以根据需要设置报警阈值并使用数字量输出端口进行自动操作。 9.2.1.3单频涡流仪的主要用途 基于单频涡流仪的特点，这类设备主要用于管材产品出厂检验、表面及近表面检验、材料分选、非金属涂层测厚及电导率测量等领域。 9.2.2多频涡流仪 9.2.2.1多频涡流仪的特殊性 多频涡流仪与单频涡流仪的主要不同之处在于它可以同时（或近似同时）产生多种激励频率，并且对所有频率通过线圈在被检材料内感应出的涡流进行分别采样，进而获取不同频率相应下同一被检区域的不同响应。由于采用了多种激励频率，因此使用多频涡流仪获取的信号有可能进行混频处理达到消除特定结构信号的目的。混频处理可以在检查过程中随信号采集过程同时进行，也可以在随后进行的独立的分析过程中完成。 一般而言，多频涡流仪中的激励信号产生部分和信号拾取部分是影响整个系统性能的关键，目前流行的多频涡流仪一般可以支持两个或更多检测探头（通道）同时工作。 随着涡流探头结构形式的不同，多频涡流仪一般工作在绝对模式、差分模式、驱动-接收、差分驱动-接收等模式下，或根据需要混合使用。典型的多频涡流仪如图9-2所示。多频涡流仪在软件的支持下可配合BOBBIN探头、点式探头、旋转探头、阵列探头等进行不同对象和目的的涡流检查。 9.2.2.2多频涡流仪的信号处理机显示方法 多频涡流仪根据激励信号的产生方法不同分为并行激励方式和分时激励方式。所谓并行激励方式是指检测所需要的若干频率同时由频率发生器产生，经过调制后送放大器放大输出，而接收到的涡流信号也采用并行转换的方式进行。此类工作方式目前应用