论文摘要：异型管件裂纹深度的阻抗分析及涡流检测

异型管件在工业生产中应用广泛，尤其是在航空航天领域。异型管件经过一定时间的运行后，可能会出现腐蚀和疲劳裂纹等破坏，这将影响其预定功能的实现。涡流无损检测技术是在不破坏结构构件的情况下，直接在结构物上进行测试，推定结构物的强度及质量缺陷。因此，涡流检测能提前或及时检测出失效部位，并能检测出各种尺寸管状材料内外壁表面裂纹、腐蚀等缺陷，其测量精度和分辨率都很高。然而，目前对管件裂纹的涡流阻抗研究鲜见报道。本文设计外径为14mm的外凸型和内径为14mm内凸型管件，壁厚均为2mm，分别采用不锈钢、TiNi记忆合金和45#钢(前两者为非铁磁性材料，后者为铁磁性材料)三种不同材料制备样管。在外凸管件外壁、内凸管件内壁刻制相同长度(4mm)、相同宽度(0.6mm)、深度分别为0.1mm、0.15mm和0.2mm的纵向人工缺陷，采用穿过式和放置式探头进行涡流检测试验研究。并利用归一化阻抗模拟计算等手段，确定适合异型管件的涡流检测参数，为检测各种材料的异型管件标准样管提供理论支持。通过对阻抗模拟分析计算人工缺陷信号相位角和幅值，可以得出：0.10mm、0.15mm和0.20mm三种较浅的人工缺陷在阻抗图中的相位角只有不到1o的差别，幅值是随着深度的增加而增加；同一深度人工缺陷的信号幅值随着检测频率的增加先增大后减小，在幅值最大的位置为最佳检测频率。对于铁磁性材料在进行涡流检测之前要进行磁饱和，以降低其相对磁导率，那么在归一化阻抗计算中也要使用其饱和后的相对磁导率。在计算过程中发现，电磁学性能相近的不锈钢和TiNi记忆合金的计算结果十分相似，由此推断，如果新型材料的电磁学性能与某种传统材料相同，那么可将传统材料的涡流检测参数应用于新型材料的检测，以提高检测效率，以上计算结果都通过对实际管件的检测进行了验证。但由于实际检测中探头并不是封闭的，会有一定的漏磁，这就导致试验中使用的检测频率比计算结果整体偏大。对不同深度的人工缺陷可以进行拟合，发现线性规律较好。因此，可以通过将未知深度缺陷的幅值带入拟合公式来推测其深度。

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