漏磁檢測與超聲波檢測技術應用比較

林堅

摘要：本文研究的主要目的是在社會經濟與科技快速發展的背景下，明確無損檢測技術的重要性。通過對比分析漏磁檢測技術與超聲波檢測技術的原理與應用，以我國提升檢測技術，進而推動國家與社會的發展。此次研究選用的是文獻研究法，通過對相應文獻的查找，為文章的分析提供一些理論基礎。

關鍵詞：漏磁檢測;超聲波檢測;技術比較

前言：漏磁檢測技術與超聲波檢測技術具有無損檢測技術的直觀性與便利性特點，常應用于管道檢測工程中，對管道表面與內部進行全面檢測。隨著我國現代化建設的推進，工程建設項目日益復雜，對于檢驗的技術性與精密性要求也隨之提高，目前亟須總結相關技術經驗與理論，以提高整體檢測技術水平。

1漏磁檢測與超聲波檢測技術原理比較

1.1漏磁檢測技術原理。根據鋼結構建材的磁性反應，漏磁檢測技術將鐵磁性鋼管進行磁化，利用管壁缺陷位置與正常位置的不同磁力線的布局，通過磁性傳感器觀測鋼結構建材的漏磁場結構，感測感官內外表面結構漏出的形變磁力線信號，進而直觀再現鋼管病害位置與具體缺陷。當建材有缺陷時，傷病處的磁阻變大，聚集在表面的磁通向外擴張，磁力線發生彎曲并且有一部分磁力線泄漏出建材表面[1]。現階段施工主要采用有線圈式傳感器與霍爾元件式傳感器作為漏磁檢測技術的核心設備。

在使用線圈式傳感器過程中，漏磁檢測技術主要利用電磁感應原理，其具體物理公式如下：

其中N為線圈匝數，v表示線圈位移速度，G為漏磁場沿掃描方向的梯度，用公式表示為 ? ? ?[2]。根據電磁反應特性，使用線圈式傳感器時在固定線圈匝數與運用速度的前提下，缺陷直徑與深度通過磁漏輸出的方式呈現。從整體而言使用線圈傳感器的磁漏檢測技術結構簡單且使用壽命較長。

在使用霍爾元件式傳感器過程中，漏磁檢測技術依賴于霍爾效應，利用半導體薄片構成的電子元在薄片兩面通電，應在垂直方向中產生磁場，通過薄片兩側磁場的相互作用，電動勢隨之產生為漏磁檢測磁場供能，可以檢測出待檢建材區域內的磁場大小反應差異。使用霍爾傳感器作為漏磁技術檢測器的優勢在于，在霍爾效應的支持下，該計生局可以在靜止狀態下完成磁場檢驗，對施工環境與施工進度影響較小，在磁場測試中無論面對直流或微波都能在一定程度上做出頻率響應，同時該技術所產生的電動勢的細節變動范圍可達1000：1。對于霍爾元件式傳感器而言整體傳感器裝置占地面積較小且較為耐用，但同時受限于內部電子元件的精密性與能耗性，在施工環境較為惡劣的場地霍爾元件傳感器在檢測速度與清晰度方面的優勢無法得到充分發揮。

1.2超聲波檢測技術原理。超聲波是聲能的一種，在進行建材探傷過程中將超聲能量注入金屬建材內部結構中，利用建材截面過渡中對聲音的反射特點將利用氣體傳播100%的反射率實現對于傷病凹陷與裂痕位置的定位與嚴重性的檢測。在對金屬管類建材進行超聲波檢測中，超聲波由金屬探頭帶入建材內部深處，在超聲波釋放后探頭又起到信號接收器的作用將超聲反射波進行接收，同時將信號同步傳導至超聲波檢測設備中的熒光顯示屏上，通過脈沖波形的方式直觀向施工人員展示缺陷部位以及傷病大小。

2漏磁檢測與超聲波檢測技術應用比較

2.1漏磁檢測技術應用。漏磁檢測技術應用時間較早，美國AMF公司率先通過推出第一臺漏磁檢測機器將漏磁技術應用于工程建材檢測，隨著現階段工程技術的不斷發展，在漏磁檢測技術方面國內外皆積累了較為豐富的技術經驗且檢測應用范圍正不斷擴展。對于國內而言，經過多年來工程技術的對外開放，目前已經充分吸收相關技術經驗并積極開辟國產式創新研發，在檢測精度中不斷獲得突破。

在漏磁檢測技術的實際應用中，檢測精度首先與漏磁磁場的精度直接相關，由于工程施工現場中材料種類復雜多樣、環境磁場邊界模糊，在實際檢驗過程中檢測磁場與環境磁場相互干擾。同時由于鋼結構建材的強度要求差異，其本身建材管壁薄厚不一，這就導致了缺陷部位磁力線形變的判斷情況更加復雜。此外磁漏信號的變化也受到缺陷的嚴重性與幾何形狀的影響，對于邊緣陡峭的病害損傷即使本身嚴重性較低，陡峭的邊緣也會使得磁漏磁場變化明顯，進而傳遞出較為強烈的信號，相較于嚴重性較高但邊緣平滑的損傷該技術中的磁場信號會產生蒙蔽性，為檢測施工增加難度。為了應對以上三方面的不足，項目檢測團隊在使用磁漏檢測技術中必須加入人工輔助測驗，并結合以往經驗提高檢測精度。

2.2超聲波檢測技術應用。超聲波檢測技術在應用于施工建材檢測前在軍事與醫學領域內被廣泛應用，作為機械波的一類分支，超聲波檢測方向性與指向性較強，對于主要以固體與液體方式存在的建材其波形衰變幅度小且具有較強的穿透效果，在檢測精度方面展現出獨特的優勢。

但超聲波本質作一種聲波，在檢測過程中其在傳播介質中的衰減和對建材內部造成的振動，直接影響了建材檢測的結果。超聲波振幅與強度的衰減規律如公式所示：

該公式中A與I指在平面波在某處的振幅以及強度，a表示衰減系數其其單位為dB/mm。其中a的主要影響因素為聲波介質材料，建材內部晶粒越粗，聲波衰減程度越明顯[3]。

根據超聲波的物理特性來看，超聲波從液態與固態物質向空氣傳播會造成波形回流，因此在使用超聲波作為檢測技術時應盡量在固液建材與檢測探頭間通過耦合劑營造真空環境，出于成本與便捷性的考慮在施工中常用水充當清潔、可重復利用的耦合劑去除探頭與建材間的雜質與氣泡。同時由于聲波探傷需要聲波速度差值去表現建材傷病，因此對建材厚度也存在一定要求，受限于音波速度過薄的建材管壁存在2.5mm以上的信號盲區。其盲區的具體成因為壓電晶片在傳遞高壓脈沖加壓帶來的振動超聲波時，由于高壓脈沖缺乏由建材厚度帶來的緩沖，即使在脈沖停止后壓電晶片而言處于振動狀態，在超聲波探頭的檢測中形成不規律的噪聲信號，對正常傳輸的傷病反射信號造成干擾。

3結束語

漏磁檢測與超聲波檢測技術是無損檢測技術的重要組成部分，二者在應用原理與應用實際中各有其特點。本文研究通過總結相關經驗與分析理論基礎，進一步明確二者的適用范圍，以期為檢測工程實踐的綜合評價提供指導，望此次研究能夠得到相關學者關注，并且在此基礎上進行創新研究，進而為我國相關研究發展獻出綿薄之力。

參考文獻：

[1]姜好，張鵬，王大慶. 超聲波和漏磁檢測結果的對比分析[J]. 中國安全生產科學技術，2014，10（11）：129-133.

[2]張甫伸. 漏磁檢測與超聲波檢測技術應用比較[J]. 黑龍江冶金，2015，35（04）：51-52+55.

[3]王瑞利，李斌，高強. 漏磁檢測與超聲波檢測技術應用比較[J]. 管道技術與設備，2006（05）：15-17.

（作者單位：上海振華重工（集團）股份有限公司）