CN103033557B - 金属材料中的裂纹检测的方法和设备 - Google Patents

金属材料中的裂纹检测的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103033557B
CN103033557B CN201210385187.2A CN201210385187A CN103033557B CN 103033557 B CN103033557 B CN 103033557B CN 201210385187 A CN201210385187 A CN 201210385187A CN 103033557 B CN103033557 B CN 103033557B
Authority
CN
China
Prior art keywords
metal material
time
eigenvalue
electric current
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210385187.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103033557A (zh
Inventor
S·林德
L·泰吉尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Technology AG
Original Assignee
ABB T&D Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB T&D Technology AG filed Critical ABB T&D Technology AG
Publication of CN103033557A publication Critical patent/CN103033557A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103033557B publication Critical patent/CN103033557B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9046Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents by analysing electrical signals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种确定金属材料(M)中的裂纹(C)的裂纹深度的方法和设备。所述方法包括步骤:向发射机线圈(3)供给具有第一幅度的电流,用以在金属材料(M)中产生磁场;当估计所述磁场已经渗透到比所述金属材料(M)中期望测量的最深裂纹深度更深时,控制所述电流使得它获得第二幅度;通过接收机线圈(5)检测磁场,所述检测的磁场从而在所述接收机线圈(5)中产生信号;在第一时间范围内确定所述信号的第一特征值(CV1)确定在所述第一时间范围之后的第二时间范围内的所述信号的第二特征值;以及基于所述第一特征值和所述第二特征值,确定可能存在的裂纹及其裂纹深度。

Description

金属材料中的裂纹检测的方法和设备
技术领域
本发明一般涉及金属材料的质量检验,尤其涉及利用电磁感应的金属材料表面中的裂纹检测。
背景技术
一种已知的金属材料的非接触式裂纹测量的方法是利用光学手段。金属材料可以通过光照射,其中的裂纹可以通过诸如照相机的光学传感器来检测。光学方法的缺点是不能够检测出在金属材料表面上的不可见的裂纹,并且金属材料中的颜色变化可能被光学传感器认为是裂纹。已经证明与在其它应用中使用光学方法相比,在完全干净且光滑的金属表面进行检查是困难的,
例如,钢铁生产中的金属材料的检验已经利用感应式技术。当使用感应式技术时,通过由随时间变化的电流供给的发射机线圈产生的同样随时间变化的磁场,在例如板坯或金属片的金属材料中感应电流。当感应电流在金属材料中遇到裂纹,裂纹对感应电流构成障碍。其结果是,相比没有裂纹的金属材料,在裂纹处裂纹改变了感应电流。改变的电流在电流周围的磁场中产生变化。磁场中的变化由接收机线圈所测量,从而可以确定金属材料的被检查的表面部分中存在的裂纹。
如今使用的利用感应式技术在金属材料中进行裂纹检测有多种缺点。例如,与裂纹深度不同的多个参数能够影响磁场中的变化。这样的参数的实例是线圈和被测量对象之间的距离、对象表面上的磁性氧化物、制造对象的材料的物理特性的变化、与线圈有关的裂纹的位置以及裂纹的长度。为此,当由接收机线圈测量到变化时,可能难以确定这种变化是否归因于裂纹深度或者可能发生变化的另一个参数。由于难以对正在影响的参数保持恒定的事实,已经难以对诸如铸造金属表面的不规则表面的裂纹检查使用感应式技术。
发明内容
鉴于上述内容,本发明的一般目的是提供一种用于确定金属材料中的裂纹深度的感应方法。
本发明的另一个目的是提供一种用于确定金属材料中的裂纹长度的感应方法。
本发明的再一目的是提供金属材料的感应裂纹深度测量,其中其它工艺参数与实际裂纹深度相比,对测量具有最小的影响。
因此,根据本发明的第一方面,提供了一种确定金属材料中裂纹的裂纹深度的方法,所述方法包括:
-向发射机线圈供给用以在金属材料中产生磁场的第一幅度的电流,
-在估计磁场已经渗透到比金属材料中期望测量的最深裂纹深度更深时,控制所述电流使得它获得第二幅度,
-通过所述接收机线圈检测所述磁场,所述检测的磁场从而所述在接收机线圈中产生信号,
-在第一时间范围内确定所述信号的第一特征值,所述第一时间范围开始的时间是:
-在由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的任何干扰被估计已停止时,以及
-由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在所述金属材料(M)中已经渗透到比所述金属材料的表面不规则性相对应的深度和不期望测量的裂纹深度更深,
当由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在金属材料中已经渗透到与期望测量的最深裂纹深度相对应的深度时,第一时间范围结束,
-确定在所述第一时间范围之后的第二时间范围内的所述信号的第二特征值,以及
-基于所述第一特征值和所述第二特征值,确定可能存在的裂纹及其裂纹深度。
通过根据上述指定的时间范围确定第一特征值和第二特征值,可以无需影响所确定的裂纹深度值的其它工艺参数而独立地确定裂纹深度值。因此,可以提供可靠的裂纹深度测量。
在一个实施例中,在所述供给步骤中,所述电流基本上是恒定的。
在一个实施例中,所述金属材料中的磁场已经渗透到比期望测量的最深裂纹深度更深的估计,是基于当供给所述发射机线圈的电流启动时,期望测量的最深裂纹深度以及金属材料的相对磁导率和电阻率。
在一个实施例中,基于对电流进行控制以便获得其第二幅度(I2)的时间、以及所述金属材料(M)的相对磁导率和电阻率之间的关系,估计所述第一时间范围的开始。
在一个实施例中,基于所述电流获得其第二幅度(I2)的时间、所述期望测量的最深裂纹深度以及所述金属材料(M)的相对磁导率和电阻率,估计所述第一时间范围的结束。
在一个实施例中,所述确定第一特征值的步骤包括在所述第一时间范围期间对所述信号进行积分。
在一个实施例中,所述确定第二特征值的步骤包括在所述第二时间范围期间对所述信号进行积分。
在一个实施例中,所述确定可能存在的裂纹及其裂纹深度的步骤涉及确定所述第一特征值和所述第二特征值之间的关系。
一个实施例包括确定第三时间范围中的所述信号的第三特征值,所述第三时间范围与所述第一时间范围同时地开始,并且在基于所述第一时间范围的开始和所述第一时间范围的结束而确定的时间结束,其中所述确定步骤包括:基于所述第一特征值、所述第二特征值和所述第三特征值,确定可能裂纹的裂纹长度。通过确定如上面指定的第三特征值,可以确定这样裂纹的裂纹深度,即所述裂纹深度与被检查的金属材料表面平行的平面中的接收机线圈的延伸相比,具有较短的延伸。此外,所述第三特征值与所述第一特征值和所述第二特征值一起也提供了足够的信息以便能够确定裂纹长度。
在一个实施例中,所述确定第三特征值的步骤包括在所述第三时间范围期间对所述信号进行积分。
根据本发明的第二方面,提供了一种用于确定金属材料中裂纹的裂纹深度的设备,所述设备包括:发射机线圈,配置为在所述金属材料中产生磁场;接收机线圈,配置为检测所述磁场;信号发生器,配置为向所述发射机线圈供给用以在金属材料中产生磁场的、具有第一幅度的电流;控制单元,配置为在估计所述磁场已经渗透到比所述金属材料中期望测量的最深裂纹深度更深时,控制所述信号发生器,使得所述电流获得第二幅度;以及计算装置,配置为接收由所述接收机线圈检测的磁场产生的信号,并在第一时间范围内确定所述信号的第一特征值,所述第一时间范围开始的时间是:
-在由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的任何干扰被估计已停止时,以及
-由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在所述金属材料(M)中已经渗透到比所述金属材料的表面不规则性相对应的深度和不期望测量的裂纹深度更深,
当由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在金属材料中已经渗透到与期望测量的最深裂纹深度相对应的深度之后,所述第一时间范围结束,所述计算装置还被配置为确定所述第一时间范围后的第二时间范围内的信号的第二特征值,以及基于所述第一特征值和所述第二特征值,确定裂纹的可能存在及其裂纹深度。
在一个实施例中,所述计算装置配置为确定第三时间范围中的所述信号的第三特征值,所述第三时间范围与所述第一时间范围同时地开始,并且在基于所述第一时间范围的开始和所述第一时间范围的结束而确定的时间结束;以及基于所述第一特征值、所述第二特征值和所述第三特征值,确定可能裂纹的裂纹长度。
通常,除非此处另外明确定义,权利要求中的所有术语将根据它们在技术领域中的普通含义来解释。除非另外明确指出,所有提及“一/一个/该元件、设备、部件、装置、步骤等”将被开放地解释为提及该元件、设备、部件、装置、步骤等的至少一个示例。除非明确指出,此处公开的任何方法的各个步骤不必按照所公开的严格顺序执行。
附图说明
现在,将通过示例并参考附图来描述本发明的构思,在附图中:
图1是金属材料中用于裂纹检测的设备的实例的示意图;
图2a和2b示出了由图1中的设备检测的信号的特征值确定的第一、第二和第三时间范围的示意图;
图3是确定金属材料中的裂纹深度的方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的构思,其中在附图中示出了本发明的构思的一些实施方式。然而,本发明的构思可以以多种不同形式中具体实现,并且不应解释为限于此处列出的实施方式;相反,这些实施方式是通过示例方式提供的,以使得本发明将是完整和彻底的,并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的构思。
本文所提出的设备适合于通过确定裂纹的裂纹深度而检测金属材料中的裂纹。在一些实施例中该设备也能够确定裂纹长度。有利的是,该设备可以在极端条件下使用,例如在诸如铸造过程或轧制过程的金属制造过程中。该设备尤其可以用于粗糙金属表面上裂纹的精确的裂纹深度测量。
任何具有导电性的金属材料(该导电性足够高以便在金属材料中感应电流)可以通过本文提出的方法和设备进行检查。
图1a示出了用于检测金属材料M的表面19中的裂纹的设备实例的示意图。设备1包括信号发生器7,配置为产生输出信号;控制单元9,配置为控制信号发生器7的输出信号;发射机线圈3,配置为接收来自信号发生器7的输出信号,从而在将要被检查裂纹的金属材料M中产生磁场;第一电阻器R1;接收机线圈5,配置为检测磁场并在检测到的磁场的基础上生成信号;第二电阻器R2;信号放大器11,配置为放大来自接收机线圈5的信号;以及计算装置12,配置为处理来自放大器11的信号,以便通过确定可能的裂纹深度而确定在金属材料中是否存在裂纹。计算装置12可以包括诸如第一单元13、第二单元15和第三单元17的各种子单元。
在一般情况下,本发明涉及金属材料M中的磁场的产生,磁场的检测,以及在某一预定时间范围的与检测到的磁场有关的信号的特征值的确定,从而能够确定裂纹深度,并且在一些实施例中也能够确定裂纹长度,如将要在下文中详述的。
现在将参照图1-3更详细地描述设备1的操作的实例。将要被检查裂纹C的金属材料M,例如板坯或金属片,被放置在发射机线圈3和接收机线圈5附近。
在一个实施例中,金属材料M在裂纹检查过程中可以相对于发射机线圈3和接收机线圈5移动,从而使检查能够沿着金属磁性材料M的表面19。
控制单元9配置为提供控制信号到信号发生器7,从而控制输出信号,例如信号发生器7提供给发射机线圈3的电流。例如,信号发生器7可以包括晶体管,其可以由控制单元9控制在打开状态,从而提供到发射机线圈3的电流,或者闭合状态(在闭合状态,它不提供到发射机线圈3的电流)。
在一个实施例中,控制单元9配置为控制信号发生器7,使得信号发生器产生在第一时间跨度t1-t0具有第一幅度I1的基本恒定的电流,如图2A所示。
在第一步骤S 1,供给第一幅度I1的电流到该发射机线圈3。由此在金属材料M中生成磁场。在裂纹检查过程中,金属材料M的表面19配置为与发射机线圈3足够接近,使得发射机线圈3周围的磁场能够渗透进入金属材料M,从而在金属材料M中引起磁场。
在t1时刻,在估计磁场已经渗透到比金属材料M中期望测量的最深裂纹深度更深时,由信号发生器供给的电流通过控制单元的控制进入第二步骤S2,使得基本恒定的电流获得第二幅度I2。第二幅度I2可以例如基本为零或者为零。因此,第二步骤S2可以涉及设置晶体管在其闭合状态。从第一幅度I1到第二幅度I2的电流供给的变化引起在金属材料M中产生的感应电流。
由信号发生器7供给的电流优选地以图2A的最上面图中所示的脉冲串22a的形式。磁场的测量通常在后续脉冲之间进行,如将要在下文中更加详细阐述的。
磁场已经渗透进入金属材料M比金属材料M中期望测量的最深裂纹深度更深时的估计可以基于理论估计,估计时间利用控制单元9中的软件进行编程,从而使得它可以通过信号发生器7控制电流输出。
估计可以基于向发射机线圈3的电流供给开始时,期望测量的最深裂纹深度,金属材料M的相对导磁率μ和电阻率ρ。这种估计可以例如通过以下关系式提供:
t1-t0>1.5*μ*(CDmax)2
其中t1是以毫秒为单位的、电流获得其第二幅度I2的时间,如图2a-b所示,t0是当电流获得其第一幅度I1的时间,CDmax是以毫米为单位的期望测量的最深裂纹深度,μ是金属材料M的相对导磁率,以及ρ是以纳米欧姆米nΩm为单位的金属材料M的电阻率。
在第二步骤S2后,发射机线圈3中的能量可以通过第一电阻器R1快速地释放。因此,第一电阻器R1配置为当电流达到其第二幅度I2时释放来自发射机线圈3能量。在一个实施例中,第一电阻器R1可以配置为与发射机线圈3并联连接。
在第三步骤S3,当电流已达到其第二幅度I2,由接收机线圈5检测通过感应电流生成的磁场。通过接收机线圈5的检测到的磁场感应一个信号,例如电压,在接收机线圈中该信号可通过放大器11放大。
放大器11将放大的信号提供到计算装置12。在一个实施例中,计算装置12配置为在第四步骤S4和第五步骤S5,分别确定信号的第一特征值CV1和第二特征值CV2。在一个实施例中,控制单元9配置为提供控制信号到第一单元13,用于第一单元13将可以在第一时间范围t12-t11中确定第一特征值CV1,以及在第二时间范围t14-t13中确定第二特征值CV2,如图2a-b中所示。
在第三步骤S3中由接收机线圈5进行磁场的检测之前或者同时,由磁场在接收机线圈5中生成的能量通过第二电阻器R2释放。因此,第二电阻器R2配置为当电流达到其第二幅度I2时释放来自接收机线圈5的能量。在一个实施例中,第二电阻器R2可以配置为与接收机线圈5并联连接。
通过对第一电阻器R1和第二电阻器R2的电阻的合适选择以及电流的第一幅度I1和第二幅度I2之间的快速切换,可以实现发射机线圈3和接收机线圈5中的快速的能量释放,从而在通过接收机线圈5的磁场测量展开之前,允许很短的时间跨度t11-t1
在一个实施例中,第一时间范围t12-t11的开始t11是在由于对电流进行控制以便获得第二幅度而造成的任何干扰被估计已停止的时间,并且由于对电流进行控制以便获得第二幅度I2而造成的金属材料M中的感应电流在金属材料M中已经渗透到比金属材料M的表面不规则性相对应的深度和不期望测量的浅裂纹深度更深。
本文所描述的时间范围的每个开始点和结束点通常在控制单元9的软件中编程,控制单元9可以提供控制信号到计算装置12,例如第一单元13确定第一特征值CV1、第二特征值CV2,以及在确定第三特征值CV3的实施例中,也确定第三特征值CV3。
在不期望测量具有小于或等于1mm的深度的裂纹深度和表面不规则性的情况下,电流已经渗透到比金属材料M的表面不规则性和不期望测量的浅裂纹深度更深的时间的估计可以由下面的关系式提供:
t11-t1≈0.2*μ/ρ,
其中t1是以毫秒为单位的当电流被控制具有第二幅度I2的时间,μ是金属材料M的相对导磁率,以及ρ是以nΩm为单位的电阻率。根据期望测量的最小裂纹深度可以获得类似的方程。
当由于对电流进行控制以便获得第二幅度而造成的在金属材料中感应的电流在金属材料中已经渗透到与期望测量的最深裂纹深度相对应的深度时,第一时间范围t12-t11结束。第一时间范围t12-t11的结束t12的估计可以例如由下面关系式获得:
t12-t1≈0.2*μ*(CDmax)2/ρ。
可以理解的是,术语“估计”一般是指时间范围和脉冲持续时间的理论估计。
在第一时间范围t12-t11期间,第一特征值CV1由计算装置12所包含的装置确定,例如由第一单元13。第一特征值CV1可以是在第一时间范围t12-t11中提取信号的任何单个的值、第一时间范围t12-t11中信号的平均值,或者第一时间范围t12-t11中信号的积分。
在图2a的中间图,连续线22-1显示了当金属材料M中存在裂纹时由接收机线圈5检测到的信号的实例,虚线22-2显示了当金属材料M中不存在裂纹C时接收机线圈5检测到的信号的实例。图2a中的最下面的图显示了在第一时间范围t12-t11期间线22-1和线22-2的信号积分的实例。可以看出,裂纹存在时与没有裂纹时相比,信号值是不同的。
第二时间范围t14-t13的开始在第一时间范围t12-t11之后。在一个有中间时间范围t13-t12的实施例中,在第一时间范围t12-t11和第二时间范围t14-t13之间,具有与第一时间范围t12-t11的持续时间相同幅度的持续时间,在此期间没有提取信号样本。其它中间时间范围的持续时间也是可能的。
在第五步骤S5,在第二时间范围t14-t13中确定第二特征值CV2,第二时间范围t14-t13在第一时间范围t12-t11之后,并在时刻t13开始。在一个实施例中,第二时间范围的持续时间与第一时间范围t12-t11是相同幅度的。第二时间范围t14-t13在时刻t14结束。
在第二时间范围t14-t13期间,第二特征值CV2通过计算装置12确定,例如由第一单元13和第二单元15。第二特征值CV2可以是第二时间范围t14-t13中提取的信号的任何单个的值、第二时间范围t14-t13中信号的平均值,或者第二时间范围t14-t13中信号的积分。
图2a中的最下面的图显示了在第二时间范围t14-t13期间无裂纹存在的信号与存在裂纹的信号的积分的实例。可以看出,裂纹存在时与没有裂纹存在时相比,信号值是不同的。
提供第一特征值CV1和第二特征值CV2到第二单元15中。第一特征值CV1和第二特征值CV2可以以通过第二单元15中布置的采样保持电路的电压的模拟信号的形式,或者替代的,以通过第二单元15中布置的A/D转换器装置的数字信号的形式提供。
在时刻t16,第一特征值CV1和第二特征值CV2可以由第二单元15提供到第三单元17,其中第一单元13可以在时刻t15复位用于随后的测量,例如随后的电流脉冲的特征值的确定。这在图2a中的最下面的图中示出。
在步骤S7,通过基于第一特征值CV1和第二特征值CV2确定裂纹深度而确定裂纹是否存在。通过确定第一特征值CV1和第二特征值CV2之间的关系,在第三单元17中可以执行裂纹深度的确定。
发明人已经意识到,第一特征值CV1和第二特征值CV2之间的关系CV1/CV2不依赖于发射机线圈3和接收机线圈5到金属材料M的表面19的距离、金属材料M的电阻率ρ、以及金属材料M的表面19上的可能的不规则性。在为了裂纹检查金属材料M时,在裂纹的长度相对于金属材料M的表面19平行的平面内的接收机线圈3的延长较大的情况下,第一特征值CV1和第二特征值CV2之间的关系可能有利地用于确定裂纹深度。裂纹深度CD尤其可以通过例如下面的表达式确定:
CD≈C1*(CV1/CV2-C2)
其中C1和C2是两个常数。当金属材料M的测量中没有裂纹存在时,C2以裂纹深度CD变为零的方式确定。通过利用公知的深度测量裂纹深度或者通过理论计算可以确定C1。常数C1和C2例如可以是被存储在第三单元17中的存储器,从而可以在裂纹深度的计算中使用。
在一个实施例中,在为了裂纹检查金属材料M时,对于具有的长度延伸小于与金属材料M的表面19平行的平面内的接收机线圈3的尺寸的裂纹,特别适合用于测量该裂纹的裂纹深度,第三特征值CV3可以在确定裂纹深度的步骤S7之前的步骤S6中通过计算装置12确定。第三特征值CV3在第三时间范围t17-t11中确定,第三时间范围t17-t11在第一时间范围t12-t11开始的时刻t11开始,并且在第一时间范围t12-t11的结束t12之前的时刻t17结束,如图2b的最下面图所示的。
在第三时间范围t17-t11期间,第三特征值CV3经过由来自控制单元9的控制信号启动,通过计算装置12,例如第一单元13确定。第三特征值CV3可以是第三时间范围t17-t11中提取的信号的任何单个的值、第三时间范围t17-t11中信号的平均值,或者第三时间范围t17-t11中信号的积分。第三时间范围t17-t11的结束t17可以基于第一时间范围t12-t11的开始时刻t11以及第一时间范围t12-t11的结束t12的时刻确定。用于确定第三时间范围的结束t17的实例的关系式是:
t 17 = ( t 12 + t 11 2 ) 2
在步骤S6中确定第三特征值CV3的实施例中,在步骤S7也可以确定裂纹长度。确定可能裂纹的裂纹长度的步骤S7可以基于第一特征值CV1、第二特征值CV2以及第三特征值CV3。裂纹长度CL可以例如由下面的关系式确定:
CL = C 3 · 2 * CV 3 - CV 1 CV 2
以及裂纹深度CD可以由下面的关系式确定:
CD = C 4 · CV 1 2 * CV 3 - CV 2
其中C3和C4是常数。常数C3和C4可以通过实证研究确定,例如,通过测量金属材料中的裂纹的已知裂纹深度和裂纹长度。常数C3和C4可以存储在计算装置12的存储器中,如在第三单元17的存储器中。
为了能够获得裂纹深度或裂纹长度的测量,对于已知的裂纹深度和裂纹长度,可以在例如表的数据结构中提供以关系CV1/CV2的形式的第一特征值CV1和第二特征值CV2之间的关系,以及第一特征值CV1和第三特征值CV3之间的关系CV1/CV3,其中基于数据结构中的值可以执行裂纹深度和裂纹长度的插补。
在时刻t2由信号发生器7供给电流脉冲到发射机线圈3,其中上述步骤S1-S5和S7被重复。在裂纹长度相对于接收机线圈3的延伸较短的实施例中,步骤S6也被重复。
以上已经参考多个实施方式主要描述了发明构思。然而,本领域技术人员容易理解,在由所附权利要求书定义的本发明范围之内,除了上文公开的实施方式以外的实施方式同样是有可能的。

Claims (12)

1.一种确定金属材料中裂纹的裂纹深度的方法,所述方法包括:
向发射机线圈供给具有第一幅度的电流,用以在所述金属材料中产生磁场,
当估计所述磁场已经渗透到比在所述金属材料中期望测量的最深裂纹深度更深时,控制所述电流使得它获得第二幅度,
通过接收机线圈检测磁场,所述检测的磁场从而在所述接收机线圈中产生信号,
在第一时间范围内确定所述信号的第一特征值,所述第一时间范围开始的时间是:
-在估计由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的任何干扰已停止时,并且
-由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料中感应的电流在所述金属材料中已经渗透到比所述金属材料的表面不规则性相对应的深度和不期望测量的裂纹深度更深,
当由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的在所述金属材料中感应的电流在金属材料中已经渗透到与期望测量的最深裂纹深度相对应的深度时,第一时间范围结束,
确定在所述第一时间范围之后的第二时间范围内的所述信号的第二特征值,以及
基于所述第一特征值和所述第二特征值,确定(S7)可能存在的裂纹及其裂纹深度。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述供给(S1)步骤中,所述电流基本上是恒定的。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其中所述磁场已经渗透到比所述金属材料中期望测量的最深裂纹深度更深的估计,是基于当供给所述发射机线圈(3)的所述电流启动时,期望测量的最深裂纹深度以及所述金属材料的相对磁导率和电阻率。
4.根据权利要求1所述的方法,其中基于对电流进行控制以便获得其第二幅度(I2)的时间、以及所述金属材料(M)的相对磁导率和电阻率之间的关系,估计所述第一时间范围的开始。
5.根据权利要求1所述的方法,其中基于所述电流获得其第二幅度(I2)的时间、所述期望测量的最深裂纹深度以及所述金属材料(M)的相对磁导率和电阻率,估计所述第一时间范围的结束。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述确定第一特征值的步骤包括:在所述第一时间范围期间对所述信号进行积分。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述确定第二特征值的步骤包括:在所述第二时间范围期间对所述信号进行积分。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述确定裂纹的可能存在及其裂纹深度的步骤涉及确定所述第一特征值和所述第二特征值之间的关系。
9.根据权利要求1所述的方法,包括:
确定第三时间范围中的所述信号的第三特征值,所述第三时间范围与所述第一时间范围同时地开始,并且在基于所述第一时间范围的开始和所述第一时间范围的结束而确定的时间结束,
其中所述确定步骤包括:基于所述第一特征值、所述第二特征值和所述第三特征值,确定可能裂纹的裂纹长度。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述确定第三特征值的步骤包括:在所述第三时间范围期间对所述信号进行积分。
11.一种确定金属材料(M)中裂纹的裂纹深度的设备(1),所述设备(1)包括:
发射机线圈(3),配置为在所述金属材料(M)中产生磁场,
接收机线圈(5),配置为检测磁场,
信号发生器(7),配置为向所述发射机线圈(3)供给具有第一幅度的电流,用以在所述金属材料(M)中产生磁场,
控制单元(9),配置为在估计所述磁场已经渗透到比所述金属材料中期望测量的最深裂纹深度更深时,控制所述信号发生器(7),使得所述电流获得第二幅度(I2),以及
计算装置(12),配置为接收由所述接收机线圈(3)检测的磁场产生的信号,并在第一时间范围内确定所述信号的第一特征值(CV1),所述第一时间范围开始的时间是:
-在由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度而造成的任何干扰被估计已停止时,并且
-由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度(I2)而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在所述金属材料(M)中已经渗透到比所述金属材料(M)的表面不规则性相对应的深度和不期望测量的裂纹深度更深,
当由于对所述电流进行控制以获得所述第二幅度(I2)而造成的在所述金属材料(M)中感应的电流在所述金属材料(M)中已经渗透到与期望测量的最深裂纹深度相对应的深度之后,所述第一时间范围结束,
所述计算装置(12)还被配置为确定所述第一时间范围后的第二时间范围内的信号的第二特征值(CV2),以及基于所述第一特征值(CV1)和所述第二特征值(CV2),确定裂纹的可能存在及其裂纹深度。
12.根据前述权利要求11所述的设备,其中所述计算装置(12)配置为确定第三时间范围中的所述信号的第三特征值(CV3),所述第三时间范围与所述第一时间范围同时地开始,并且在基于所述第一时间范围的开始和所述第一时间范围的结束而确定的时间结束;以及基于所述第一特征值(CV1)、所述第二特征值(CV2)和所述第三特征值(CV3),确定可能裂纹的裂纹长度。
CN201210385187.2A 2011-09-29 2012-09-29 金属材料中的裂纹检测的方法和设备 Active CN103033557B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20110183351 EP2574911B1 (en) 2011-09-29 2011-09-29 Method and arrangement for crack detection in a metallic material
EP11183351.3 2011-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103033557A CN103033557A (zh) 2013-04-10
CN103033557B true CN103033557B (zh) 2016-12-21

Family

ID=44763931

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210385187.2A Active CN103033557B (zh) 2011-09-29 2012-09-29 金属材料中的裂纹检测的方法和设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9103802B2 (zh)
EP (1) EP2574911B1 (zh)
JP (1) JP5253615B2 (zh)
CN (1) CN103033557B (zh)
ES (1) ES2465999T3 (zh)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012017871A1 (de) * 2012-09-06 2014-03-06 Institut Dr. Foerster Gmbh & Co. Kg Differentieller Sensor und Verfahren zur Detektion von Anomalien in elektrisch leitfähigen Materialien
US9406009B2 (en) * 2012-12-14 2016-08-02 International Business Machines Corporation Method and apparatus to tag metal
EP3109631B1 (en) * 2014-02-21 2019-12-04 Sintokogio, Ltd. Surface property inspection and sorting apparatus, system and method
CN104634866B (zh) * 2015-02-16 2017-07-18 爱德森(厦门)电子有限公司 利用超声电磁原理评估金属裂纹走向与深度的装置及方法
RU2610878C1 (ru) * 2015-11-05 2017-02-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) Способ бесконтактного измерения электромагнитных параметров материалов
WO2017196371A1 (en) 2016-05-13 2017-11-16 Halliburton Energy Services, Inc. Electromagnetic (em) defect detection methods and systems employing deconvolved raw measurements
BR112018075680A2 (pt) 2016-07-20 2019-04-02 Halliburton Energy Services, Inc. método, sistema e dispositivo de armazenamento legível por computador
CN109870500B (zh) * 2019-03-13 2022-11-01 中国海洋石油集团有限公司 一种基于交流电磁场检测的缺陷实时判别方法及系统
CN110230976B (zh) * 2019-05-14 2020-11-24 桂林理工大学 一种无损检测钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展垂直深度的方法
CN111398555A (zh) * 2020-02-26 2020-07-10 天津市特种设备监督检验技术研究院(天津市特种设备事故应急调查处理中心) 一种压力管道深度焊接缺陷的安全评定方法
EP3926341A1 (en) 2020-06-16 2021-12-22 ABB Schweiz AG Method and arrangement for crack detection at an edge in a metallic material
EP3925729A1 (en) 2020-06-16 2021-12-22 ABB Schweiz AG Method and arrangement for crack removal
EP4012326B1 (en) 2020-12-11 2024-08-07 ABB Schweiz AG Pulsed eddy current system
CN113664166B (zh) * 2021-06-30 2023-03-17 武汉钢铁有限公司 一种振痕深度的测定方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5391988A (en) * 1990-03-16 1995-02-21 Kabushiki Kaisha Nihon Hihakai Keisoku Kenkyusho Method and apparatus for detecting flaws within a conductive object while cancelling the effects of variation in distance between the detection apparatus and the conductive object
CN1239023A (zh) * 1999-06-29 1999-12-22 上海宝钢集团公司 连铸坯表面及近表面裂纹检出方法及装置
CN1372628A (zh) * 1999-06-30 2002-10-02 Abb股份有限公司 物体尺寸的感应测量方法
CN101858887A (zh) * 2010-05-14 2010-10-13 帅立国 一种铁磁性材料裂纹预警检测方法及仪器

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE418996B (sv) 1977-09-19 1981-07-06 Atomenergi Ab Forfarande och anordning for elektromagnetisk storhetsmetning i samband med ett elektriskt ledande material med hog temperatur
DE3217519A1 (de) * 1982-05-10 1983-11-10 Karl Deutsch Prüf- und Meßgerätebau, 5600 Wuppertal Verfahren und vorrichtung fuer die erzeugung von wirbelstromfeldern
SE457117B (sv) * 1984-02-17 1988-11-28 Bengt Hjalmar Toernblom Saett och anordning foer provning av elektriskt ledande provobjekt
DE3522415A1 (de) 1985-06-22 1987-01-02 Standard Elektrik Lorenz Ag Einrichtung zur messung der drehgeschwindigkeit
SE451886B (sv) 1986-10-10 1987-11-02 Sten Linder Sett och anordning for beroringsfri metning av storheter hos eller i anslutning till elektriskt ledande material
JPH01316655A (ja) * 1988-06-16 1989-12-21 Nippon Hihakai Keisoku Kenkyusho:Kk 渦流探傷装置
JPH0833374B2 (ja) * 1990-07-11 1996-03-29 株式会社小松製作所 金属内異質層検出方法およびその装置
FR2714470B1 (fr) 1993-12-24 1996-03-01 Unimetall Sa Procédé et dispositif de contrôle magnétique.
JPH09281082A (ja) * 1996-04-12 1997-10-31 Shimizu Corp 金属部材の損傷診断装置
US6291992B1 (en) 1996-07-12 2001-09-18 Shell Oil Company Eddy current inspection technique
JPH10160710A (ja) * 1996-11-27 1998-06-19 Nippon Hihakai Keisoku Kenkyusho:Kk 分割型探傷センサ及び導電性管探傷方法
JPH1164293A (ja) * 1997-08-19 1999-03-05 Koji Otsuka コンクリートのクラックの磁気的非破壊検査方法
JPH11326284A (ja) * 1998-05-08 1999-11-26 Yonekura Seisakusho:Kk パルス渦流探傷方法およびその装置
JP2001033429A (ja) * 1999-07-23 2001-02-09 Shimizu Corp 金属部材の損傷診断方法
US6563309B2 (en) * 2001-09-28 2003-05-13 The Boeing Company Use of eddy current to non-destructively measure crack depth
EP1574850A1 (de) 2004-03-08 2005-09-14 Siemens Aktiengesellschaft Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung von tiefen Defekten in elektrisch leitenden Materialien
JP2006200954A (ja) 2005-01-19 2006-08-03 Toyota Motor Corp 鋳巣検出方法および鋳巣検出装置
JP2007033420A (ja) 2005-07-26 2007-02-08 International Institute Of Universality きず深さ評価に適した電磁非破壊検査手法
JP4202400B1 (ja) * 2007-07-27 2008-12-24 三菱重工業株式会社 き裂進展予測方法及びプログラム
JP5017038B2 (ja) * 2007-09-26 2012-09-05 株式会社日立製作所 渦流検査装置及び渦流検査方法
JP5243175B2 (ja) * 2008-10-01 2013-07-24 株式会社日立製作所 パルス励磁型渦電流探傷方法及び探傷装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5391988A (en) * 1990-03-16 1995-02-21 Kabushiki Kaisha Nihon Hihakai Keisoku Kenkyusho Method and apparatus for detecting flaws within a conductive object while cancelling the effects of variation in distance between the detection apparatus and the conductive object
CN1239023A (zh) * 1999-06-29 1999-12-22 上海宝钢集团公司 连铸坯表面及近表面裂纹检出方法及装置
CN1372628A (zh) * 1999-06-30 2002-10-02 Abb股份有限公司 物体尺寸的感应测量方法
CN101858887A (zh) * 2010-05-14 2010-10-13 帅立国 一种铁磁性材料裂纹预警检测方法及仪器

Also Published As

Publication number Publication date
ES2465999T3 (es) 2014-06-09
CN103033557A (zh) 2013-04-10
JP5253615B2 (ja) 2013-07-31
EP2574911A1 (en) 2013-04-03
US20130085685A1 (en) 2013-04-04
JP2013076700A (ja) 2013-04-25
US9103802B2 (en) 2015-08-11
EP2574911B1 (en) 2014-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103033557B (zh) 金属材料中的裂纹检测的方法和设备
US10144987B2 (en) Sensors
EP4246769A3 (en) Foreign object detection using heat sensitive material and inductive sensing
CN107490599B (zh) 一种铅钢多层材料脱粘缺陷周期脉冲热成像检测方法
EP3124964A1 (en) Surface characteristic inspection method and surface characteristic inspection device
EP3109631B1 (en) Surface property inspection and sorting apparatus, system and method
GB2490393A (en) Monitoring microstructure of a metal target
FR2459476A1 (fr) Procede et dispositif d'inspection de produits metalliques par courants de foucault
Bernieri et al. Multi-frequency ECT method for defect depth estimation
US10444194B2 (en) Method and apparatus for material identification of pipelines and other tubulars
Madhi et al. IN‐SITU CREEP MONITORING USING THE POTENTIAL DROP METHOD
JP3584819B2 (ja) 異材判定方法および装置
Frąckowiak et al. High frequency eddy-current and induction thermography inspection techniques for turbine components
Trillon et al. Magnetic Barkhausen noise for hardness checking on steel
Behúň et al. Harmonic and pulsed eddy current testing methods as tools for surface and subsurface defect evaluation
RU2697936C1 (ru) Устройство определения электропроводимости магнитных отложений на поверхности труб вихретоковым методом
Youssef et al. Detection of hard spots and other material inhomogeneities on steel plates
CN206248599U (zh) 一种金相组织评估测试装置
Matyuk et al. IMA-4M pulsed magnetic analyzer
Choi et al. Eddy Current Simulation for Steam Generator Tube with Deposit
Muzhitskii et al. A model of a surface flaw of finite length under normal magnetization and calculation of the topography of its magnetostatic field
Bhaawan et al. Magnetic sensor principle for susceptibility imaging of para-and diamagnetic materials
Shi An implementing method for different inspection standards of UST.

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20180507

Address after: Baden, Switzerland

Patentee after: ABB TECHNOLOGY LTD.

Address before: Zurich

Patentee before: ABB T & D Technology Ltd.

TR01 Transfer of patent right