电磁超声自动检测设备在板材实际生产中的应用

王德辉

摘 要：文章以营钢新增国内首套16通道中厚板Ultrakraft（简称UK）电磁超声波在线检测设备为基础，介绍电磁探伤板材实际应用，以及电磁探伤设备的校准功能、软件拓展和探头通道等新功能，综合实际缺陷的检测图谱，总结板材电磁探伤的使用效果，以及对电磁检测技术使用前景的展望。

关键词：自动超声设备;电磁;板材

中图分类号：TG1;TB3 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）11-009-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.005

为了提升出厂板材产品的内部质量水平，营钢新增了一套板材电磁自动探伤在线检测设备，设备布置在轧钢生产线的冷床入口位置。电磁超声凭借其空气耦合和高温探伤的优点，在俄罗斯北方钢铁等企业得到广泛应用，并作为新的应用技术引进国内，是一种通过非接触式电磁超声波的反射和衰减机理，利用超声波对钢板内部进行非接触式超声检测的设备。新型16通道的电磁自动超声检测设备不仅具有检测精度高、方便快捷、可靠性高等优点，更具有通道间衰减率小、分辨率高等优点，可有效检测钢板内部存在的分层、夹杂等缺陷，提高出厂产品质量的可靠性。

1 电磁探伤设备的参数和布局

1.1 电磁探伤设备检测参数

1.1.1 检查原理

电磁检测应用的是超声波检测原理，关键部件为电磁换能器，即电能转化为弹性机械能的装置，可以做双向转化，即电能转化为机械能或者接收机械能产生电信号。如果两个通电导体或被检测材料在磁场力下会受到相互作用的洛伦兹力，铁磁性物体的表面在交变磁场的作用下会发生机械变形，即磁致伸缩效应，电磁超声激活的是电磁力，与被检测物体间通过无形的磁场力进行连接和转化，最终达到缺陷检测的目的。

1.1.2 设备主要性能参数

从电磁探伤的参数可以看出，设备主要可以实现3mm平底孔缺陷100%检测，因脉冲重复频率达20KHz，因此可以实现被检测钢板2m/s的高速检测，如表1所示。

1.2 电磁探伤设备布局

设备安装在冷床出口，对未剪切钢板实现一次性检测，探头采用交叉安装方式，以实现100%检测的要求，探头安装布置图如图1所示。

2 探头换能器的选择和比较

电磁换能器主要采用以锆、钛、氮化硼（Zr、Ti、BN）为基体的超强度陶瓷保护层，提供抗冲击、耐磨的陶瓷保护层，常规的电磁换能器有8通道和16通道的可供选择[1]。

不同线圈的换能器，主要差别是通道间的灵敏度衰减和每个通道对缺陷的定量误差区别，经过试验对比通道重叠率，可以看出8通道的相邻通道重叠率达10dB，16通道的相邻通道重叠率仅2dB，如图2所示。

3 探头灵敏度校准和试块

为方便在线超声波设备的校准，每一个测量单元的下方设个校准平台，校准平台所用的钢板校准试块包括钢板样品和3mm斜槽型缺陷等多种可选择试样，当移动机构从维护位置运行到工作位置时，设备进行自动校准并完成自动调整，调整超声波探伤设备的灵敏度，每次校准时间不超过10min。

最终的报告由系统自动生成，可以根据通道的选择，看出缺陷波的幅度衰减量以及底波下降值，从而评判探头的性能是否能够满足标准检测的要求，以及相应的DGS曲线是否存在偏离值。

4 探伤检测评判过程的应用

4.1 检测评判软件

电磁探伤设备的主屏幕是一个检测画面，左侧显示两个A扫描，右侧显示设备工具栏和检测参数。从软件的开发上能够看出得到钢板探伤需求信息，并且可以对原始的A扫描波形图谱进行保存，实现后期的原始检测波形追溯[2]。

以欧标EN10160为例，通过設备DGS曲线，可以对照不同参考缺陷平底孔所对应的灵敏度调节值，调节后能够保证设备达到相关检测标准要求，根据不同的材质和检测标准，可以设定灵敏度补偿值，满足检测的需要，超声波测量参数显示栏如图3所示。

4.2 实际检测过程应用和经验总结

针对S355低合金自然缺陷钢板的电磁检测和压电检测的对比，经人工对缺陷当量Φ1-Φ3，经过自动压电探伤的检测，能够同人工定量缺陷的长度和面积相符，用电磁探伤检测，通过调整设备补偿值，钢板在同样位置能够发现缺陷，可以达到Φ2检测灵敏度，缺陷显示结果和测长同压电超声相同。因此，介于自动探伤检测时的板形和检测时机等因素的影响，在设定灵敏度时应增加6dB～10dB的补偿值。

5 结语

经过长期实践过程中对电磁探伤和压电探伤检测结果的对比跟踪，电磁探伤在板材检测过程中能够有效检测出板材内部的缺陷。目前，累计使用该设备检测包括管线、容器等高品级的钢材超过10万t，未出现质量投诉。

综上所述，板材电磁检测技术可以有效应用到板材质量检测中，避免中厚板传统探伤所面临的高温检测和钢板腐蚀等问题。

参考文献

[1] 任金莲，张明铎，牛勇.功率超声设备频率振幅自动控制研究[J].应用声学，2003（01）：31-34.

[2] 任金莲，牛勇.功率超声设备振幅自动控制研究[J].陕西师范大学学报（自然科学版），1998（02）：115-116.