交变电场查看源代码讨论查看历史
交变电场是指电场强度为交变量的电场（即电场强度、通断都随时间改变的电场）。在结构的断裂力学评定中，一般要求有准确的缺陷尺寸，如对厚壁压力容器，其表面裂纹深度就是很重要的判据之一。交变磁场测量(ACFM)法和交流电压降(ACPD) 法是近几年兴起的精确测量表面裂纹的无损检测方法。与ACPD法相比，ACFM法具有能测定裂纹尺寸、无需同工件接触等优点。
中文名：交变电场
定 义：电场强度为交变量的电场
应用学科：电力一级学科；通论二级学科
学 科：电力工程
领 域：能源
简介
在结构的断裂力学评定中，一般要求有准确的缺陷尺寸，如对厚壁压力容器，其表面裂纹深度就是很重要的判据之一。交变磁场测量(ACFM)法和交流电压降(ACPD) 法是精确测量表面裂纹的无损检测方法。与ACPD法相比，ACFM法具有能测定裂纹尺寸、无需同工件接触等优点。
ACFM法是在待测工件中通以交变电流，此时工件表面外空间产生交变磁场，若工件表面存在裂纹等缺陷，势必对电流分布产生影响，从而影响到磁场分布，测量这个磁场变化，就能确定裂纹的长度和深度。由于检测是非接触的，ACFM法对工件表面状况要求不高，甚至不需要去除油漆等抗腐蚀介质和涂层，同时不需要标定试块，因此在结构的在役检测等方面起着越来越重要的作用 。[1]
ACFM 法的原理
导体中通以交流电时，电流会由于集肤效应而聚集于导体表面，当工件中无缺陷时，电流线彼此平行，工件表面有一均匀磁场存在；若工件中有缺陷存在，由于电阻率的变化，电流线在缺陷附近会产生偏转，工件表面的磁场会发生畸变。
远离裂纹处，电流场是均匀的，电流线相互平行，电流流至裂纹时，由于裂纹电阻大，电流线会向裂纹两端和裂纹底面偏转，使裂纹处电流线变疏，电流密度下降。电流线的变化会导致工件表面磁场的变化，在ACFM中一般要测出如下两个相互正交的磁场变化量。因为信号是时域信号，当探头移动速度有变化时，就会导致时域波形的扰动，这可能对缺陷判别带来影响。
ACFM 法的特点
和传统的无损检测方法相比，ACFM法有着不需要标定、对表面要求较低等特点。在传统无损检测方法中，标定并不总是十分理想。因为首先，标定试块的人工缺陷通常是机械加工出来的槽、孔等，人工缺陷的反射信号和同样尺寸的实际缺陷反射信号一般是有差异的，何况人工缺陷和实际缺陷的尺寸一般并不相同; 而且，通常人工缺陷和实际缺陷的位置不符，人工缺陷是在均匀材料上加工的，而实际缺陷则可能出现在焊缝、母材、热影响区等很多部位。这样在无损检测中，一般引用当量的概念，即并不涉及到缺陷的实际尺寸状况。但缺点是当实际缺陷和人工缺陷反射回波相当时，不反映缺陷尺寸和人工缺陷尺寸的对应关系，对缺陷的判别造成困难。而ACFM法通过数学模型的建立，从理论上计算得到缺陷尺寸。实验证明，理论尺寸和实际尺寸符合良好。
另一方面，ACFM法是从ACPD法发展而来。ACPD法广泛用于测量裂纹的深度，它是基于导体表面上两点间的电阻会由于两点间存在垂直于两点连线的裂纹而增大的机理，在导体表面通以电流，测量裂纹两侧表面间电压降与无裂纹处同样距离两点间电压降之差来测量裂纹的深度和长度。可以看出，ACPD 法不能用来探测缺陷，只能和其它方法相配合，用其它方法探明裂纹的位置，再用ACPD法来定量。另外，ACPD法需要探头和工件之间良好接触，对工件表面状态要求较高。ACFM法具有ACPD法的优点，能对裂纹进行精确定量，同时，它不需要和工件接触，对工件表面要求不高，能透过表面油漆等介质检测，从而可单独完成检测工作。由于上述两个特点，使ACFM法获得了迅速的推广使用 。[2]
ACFM 法的应用
由于上述特点，ACFM 法已经应用于水下结构、海上平台、石油化工、电力工业及航空航天等十分广泛的领域，包括各种关键部位焊缝的检验及表面有涂层结构的检验等。
1.水下焊缝检验
潜水员手持探头对焊缝进行扫描，信号传至水面上后进行处理。由于不需要进行表面清理和标定，检测工作迅速方便。以往的办法是采用磁粉检测，确定有缺陷后，再用ACPD 法进行定量，这就要先进行结构表面处理，如去除油漆等，检验完成后，再涂上防腐介质，比起ACFM法，检验周期长，成本高。
2.带表面裂纹构件的修复
在很多场合，通过修磨浅表面裂纹来延长构件寿命。若裂纹没有完全磨掉，则其危害比修磨前更大。因此修复完后，还需进行无损检测复查。通常使用磁粉法来复查，可靠性较差。用ACFM法则可以可靠地对裂纹深度进行预测，制定合理的修磨工艺。而且修复完成后，可以再次检查裂纹是否被完全去除，可靠性大大提高。
3.ACFM阵列技术
将多个ACFM 传感器按一定方式排列，实现对一定面积的无扫描检测，这就是ACFM 阵列技术。阵列技术是由于自动检测中，无法对传感器精确定位而发展起来的。由于传感器数量很多，需要对信号进行自动处理。水下焊缝缺陷检测即可使用这种技术，尤其在水深很深时，潜水员手持探头探测已不大可能，这时就可使用遥控小车将阵列传感器送入工作位置进行检测。据报道，可检测水深已达450m。最近有人将ACFM阵列技术用于体积型缺陷的定性和定量，已能检出碳钢和不锈钢中<0.75mm×0.75mm的缺陷。
4.ACFM 法的应用范围
ACFM法的检验对象必须是导体。它最初只用于水下碳钢结构的焊缝检验，随着新材料在结构部件中的应用，ACFM法也很快成功地用于铁素体钢、奥氏体不锈钢、铝、双相钢、蒙乃尔合金及铬镍铁合金等材料的检验；理论和实践都证明，ACFM法对带有火焰喷涂层、环氧树脂胶层及油漆层等结构的检验十分有效；ACFM法对环境温度的适应性也较好，能在- 20～+500℃的环境中工作；实践证明，ACFM法不仅能够检测外表面的裂纹，还能检测管子内壁的表面裂纹，管壁最大检测厚度可达10mm，此时探头放置在管子的外面。
总结
ACFM法是近年来NDT技术的主要进展之一，它有如下特点：
(1) 同时进行缺陷(主要是表面裂纹)的定性和精确定量，单独完成缺陷的检测。
(2) 不需要标定即可完成检验工作。
(3) 具有非接触检验能力，便于对带涂层结构进行检测。
因此该方法广泛用于水下结构、海上平台、石油化工、电力工业及航空航天等各种场合的表面裂纹检验，尤其适于海上平台、水下结构等的在役定期检查，效率很高，其应用前景十分美好 [3]
视频
彩虹图妙解交变电场
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