EMAT-简介-Innerspec电磁超声课件.ppt
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- EMAT_ 简介 _Innerspec 电磁 超声 课件
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1、电磁超声(电磁超声(EMAT)技术及其在钢铁行业技术及其在钢铁行业的应用的应用 2108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,IInnerspec 公司简介公司简介3108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I优博检测(优博检测(Innerspec)提供高端无损检测产品和服务,涵盖工业提供高端无损检测产品和服务,涵盖工业生产线检测及各行各业的在用设备的检测和监测生产线检测及各行各业的在用设备的检测和监测产品产品 及及 服务服务w在线检测系统可检测钢坯、方钢、圆钢、扁钢、管材、棒材、板材、条带、及 各种焊缝。w高功
2、率,高性能超声波检测仪。w电磁超声探头和配件w为各行各业各种检测的疑难问题提供咨询和检测方案。Introduction4108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,IInnerspec 已经在全世界已经在全世界25个国家装机个国家装机200多台(套)多台(套)覆盖钢铁生产各个过程的在线和离线检测系统覆盖钢铁生产各个过程的在线和离线检测系统:w 连铸连轧过程中的高温在线缺陷检测w 方钢,圆钢,和扁钢的表面检测,及内部缺陷检测w 板材的表面检测以及内部分层缺陷检测w 薄板材的内部分层缺陷检测及裂纹检测w 多层复合板的分层测量w 无缝管的厚度测量,及内外表面缺
3、陷测量w 电阻焊钢管的焊缝测量w 激光焊,闪光拼接焊等各种焊缝测量Introduction5108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,IInnerspec 拥有目前市场上最为强大的超声波检测仪器和最齐全的拥有目前市场上最为强大的超声波检测仪器和最齐全的电磁超声探头和配件电磁超声探头和配件便携式仪器便携式仪器 和和 EMAT 探头探头:w 便携式仪器 temate PowerBox 系列以及柜式机箱,脉冲发生仪,磁场发生器w 每通道最大瞬态功率可达 20kW,频率范围 从50kHz 到 20MHz 适用于 电磁超声,空气耦合超声,以及其它需求高功率超声检
4、测的应用w 各种电磁超声应用的探头及配件包括直入射探头(横波和纵波),斜入射探头(水平横波和垂直横波),相控阵,材料参数测定(各向异性,球化率,应力测试)w 信号处理器,编码器,电磁超声软件,以及其他配件Introduction6108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,IInnerspec 在役检测部门提供基于电磁超声技术的特种检测服务在役检测部门提供基于电磁超声技术的特种检测服务特种检测服务特种检测服务:w 提供专用检测仪器(非卖品)及技术人员服务,可以直接与客户合作,和当地检测机构合作,或者通过我们的合作伙伴网络来提供检测服务w 专利技术包括锅炉
5、管道检测 temate TG-IS(B),压力容器和压力管道检测 temate Ti-P systemw 与TDW 公司共同开发的国际最前沿管道猪技术(ILI-PIG)Introduction7108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I研发部可以利用自主开发的仿真和分析软件研发部可以利用自主开发的仿真和分析软件 来为各行业的疑难检测来为各行业的疑难检测需求提供咨询和解决方案需求提供咨询和解决方案研究和开发研究和开发:w 具有检测方案研究,电子电路研究,软件开发以及机械设计的高端人才w 自主开发专有软件进行声束分布仿真,超声导波色散曲线求解和分析软件(
6、GWAT),瞬态超声波有限元分析w 热分析软件用于高温电磁超声应用设计w 22年的客户应用定制及解决方案设计经验Introduction8108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I公司总部公司总部Introduction9108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I超声波传播原理和导波简介超声波传播原理和导波简介10108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I声波是一种机械波,它可以在介质中传播,可以根据各种不同的参声波是一种机械波,它可以在介质中传播,可以根据各种不
7、同的参数来分类数来分类声波的种类声波的种类:w 根据频率:次声波:低于20Hz 可听声波:20Hz and 20KHzw 其他重要参数:频率,波长,速度 质点振动方向 相速度和群速度 体波和导波Types of Ultrasonic Wave Modes11108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I常见超声体波类型:纵波,垂直横波,水平横波,常见超声体波类型:纵波,垂直横波,水平横波,Types of Ultrasonic Wave Modes体波类型质点振动图例纵波(压力波 or P)平行于传播方向垂直横波垂直于传播方向水平横波垂直于传播方向并平行
8、于参考平面12108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I超声体波:在相对较大的介质中传播,界面影响可以由反射,折射超声体波:在相对较大的介质中传播,界面影响可以由反射,折射等方法来分析等方法来分析Types of Ultrasonic Wave Modes1 Practical generation is restricted to EMAT2 Very efficient generation with EMAT13108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I超声导波:介质几何形状有一维或两维相对较小,界面
9、影响以设定超声导波:介质几何形状有一维或两维相对较小,界面影响以设定边界条件来分析边界条件来分析超声导波超声导波:w 哪些可能成为波导?表面 板材,棒材,管材 钢轨及其它型材 w 超声导波的检测范围可以从几厘米到几十米,上百米不等Types of Ultrasonic Wave Modes14108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I电磁超声电磁超声 EMAT简介简介15108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I压电超声换能器使用压电材料在探头内产生声波,电磁超声换能器压电超声换能器使用压电材料在探头内产生
10、声波,电磁超声换能器在被测材料表面产生声波在被测材料表面产生声波Introduction to EMAT16108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,IEMAT 可以产生所有的超声波模式,包括一些压电很难产生的模式可以产生所有的超声波模式,包括一些压电很难产生的模式Types of Ultrasonic Wave Modes1 Practical generation is restricted to EMAT2 Very efficient generation with EMAT波形分波形分类类声束分布模式换换能技能技术术主要应用体波体波直入射纵波
11、PiezoEMAT Thickness and Velocity Measurements Flaw Detection Properties Measurement横波EMAT1斜入射垂直横波PiezoEMAT Flaw Detection水平横波EMAT1 Flaw Detection,including austenitic materials导导波波表面RayleighPiezoEMAT2 Flaw Detection(surface)整体LambPiezoEMAT2 Flaw(including Corrosion)Detection Velocity and Properties
12、Measurements水平横波EMAT1 Flaw(including Corrosion)Detection Velocity and Properties Measurements1 Practical generation is restricted to EMAT2 Very efficient generation with EMAT17108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I电磁超声是超声波检测技术的一个分支,它具有所有超声波检测技电磁超声是超声波检测技术的一个分支,它具有所有超声波检测技术的优点。与压电超声相比,它也有很多独特的优势
13、术的优点。与压电超声相比,它也有很多独特的优势Introduction to EMAT无须耦合剂无须耦合剂对表面状况要求对表面状况要求不高不高可产生独特波形可产生独特波形可自校准可自校准 便于自动化集成便于自动化集成 没有耦合不好造成没有耦合不好造成的影响,测量重复的影响,测量重复性高性高 速度快速度快(up to 60 m/s)适合于高温或低温适合于高温或低温环境环境 可检测表面粗糙,可检测表面粗糙,带油,或牢附的氧带油,或牢附的氧化层的表面化层的表面 水平横波水平横波 水平横导波水平横导波(适合薄适合薄板焊缝检测板焊缝检测)导波自校准功能导波自校准功能 高度的测量重复性高度的测量重复性超声
14、波直接在材料内部产生超声波直接在材料内部产生探头安置简单探头安置简单 探头一致性好探头一致性好 直入射测量中,探直入射测量中,探头角度扰动不影响头角度扰动不影响波形的传播方向波形的传播方向Ultrasonic Technique Volumetric Inspection Easy One-Side Access to Difficult to Reach Areas Meets UT Standards Safe18108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,IEMAT 可用于大部分的金属材料和各种不同的几何形状的材料检测可用于大部分的金属材料和各种不
15、同的几何形状的材料检测Introduction to EMAT检测类型检测类型材料材料几何形状几何形状缺陷检测缺陷检测 点状 线状 面状 体状 厚度和距离测量厚度和距离测量材料参数测量材料参数测量 球化率 各向异性 应力金属材料金属材料 铁磁性:铁,钢,镍,钴,及其各种合金 非铁磁性:铝,铜钛,及其各种合金分立件或者连续件分立件或者连续件 板材(薄壁 或厚壁)棒材 空心柱状材料,管材 各种结构件19108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,Iw 被测材料被测材料:必须具有导电性或者磁性w 涡流电场或者高频磁场涡流电场或者高频磁场:由EMAT 线圈产生w
16、 偏置磁场偏置磁场:可以由永磁体,电磁铁,或者是脉冲型电磁铁产生w 材料和探头接近材料和探头接近:虽然电磁超声是一种可非接触技术,大量的提离对信号的幅度影响很大,所以通常使用中探头和被测体应尽可能保持接近,可接触电磁超声检测的四个要素电磁超声检测的四个要素Introduction to EMAT20108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I偏置磁场可以由永磁体,电磁体或者其阵列来产生。偏置磁场可以由永磁体,电磁体或者其阵列来产生。Introduction to EMATCommon Magnet ConfigurationsAppearanceCha
17、racteristicsPermanent Magnet Always“On”Powerful rare earth(NdFeB,SmCo)available Inexpensive Difficult to handle for large sensorsDC Electromagnet Can be turned“On”or“Off”Very powerful normal fields Large,heavy and costly sensors Inexpensive electronics drivers Very efficient for large areas Turns“On
18、”and“Off”several times per second.Permits scanning of magnetic materials without attracting the part Very powerful tangential fields Large,heavy and costly sensors Complex electronics drivers Very efficient for magnetostrictive EMAT designsPulsed DC Electromagnet21108319_Macros 2012 Innerspec Techno
19、logies,I涡流电场的分布决定于线圈的设计,可以是螺旋型的也可以是弯曲涡流电场的分布决定于线圈的设计,可以是螺旋型的也可以是弯曲型的型的Introduction to EMATCommon ApplicationsAppearanceCharacteristicsNormal Beam Bulk Waves Three basic shapes;spiral,racetrack and“butterfly”Coil geometry determines wave shape and characteristics Coverage ranges usually from 2mm to 2
20、5mm(more possible in some applications)Coil lift-off can be up to 6mm from materialAngled Beam Bulk Wavesand Guided Waves Meander coils Coil spacing determines wavelength Wide range of designs for directing and focusing the beam Very limited coil lift-off(especially at high frequencies)22108319_Macr
21、os 2012 Innerspec Technologies,I钢坯,方钢,圆钢,扁钢和钢坯,方钢,圆钢,扁钢和H 型钢的型钢的电磁超声检测电磁超声检测23108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,Itemate SB 使用直入射体波检测内部缺陷,灵敏度可达使用直入射体波检测内部缺陷,灵敏度可达2毫米毫米特征特征:w 64 通道传感器阵列同时实现方钢四面检测,速度可达60米每分钟w 满足MIL-STD-2154标准,可检测到150毫米方钢中2毫米平底孔。w 机械系统实时跟随被测材料形状。方钢各面垂直度可满足+/-3 以内,在12米以内可以有5度的扭转和
22、50毫米的弯曲Normal Beam(0)Inspection24108319_Macros 2012 Innerspec Technologies,I使用表面波对圆钢,方钢,扁钢等各种钢坯以及管材的表面及亚表使用表面波对圆钢,方钢,扁钢等各种钢坯以及管材的表面及亚表面进行检测面进行检测特征特征:w 可检测到表面从0到3毫米的微小裂纹,灵敏度可根据测量需求调整w 利用衰减法和回波法相结合,可以检测到纵向裂纹,折叠等各种缺陷。w 和其它方法相比,安装简单,操作简便,维护费用低。Surface&Volumetric Inspection with Guided Waves25108319_Macr
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