高温换热器电磁超声SV波斜入射检测的试验研究与应用

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2026.07.014

中国机械工程 ›› 2026, Vol. 37 ›› Issue (7): 1651-1655.DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2026.07.014

• 机械基础工程 • 上一篇

高温换热器电磁超声SV波斜入射检测的试验研究与应用

钱盛杰¹(), 汪磊¹(), 吕圣¹, 张亮², 李斌彬¹, 熊晨凯¹, 周鑫¹, 沈正祥¹, 阮星翔¹

^1.宁波市特种设备检验研究院, 宁波, 315048
^2.宁波恒信工程检测有限公司, 宁波, 315200

收稿日期:2025-07-30 出版日期:2026-07-25 发布日期:2026-08-18
通讯作者: 汪磊
作者简介:钱盛杰，男，1988年生，高级工程师。研究方向为承压类特种设备检验检测。发表论文30余篇。E-mail：939679156@qq.com
汪磊^*（通信作者），男，1988年生，高级工程师。研究方向为承压类特种设备检验检测。发表论文10余篇。E-mail：376928157@qq.com。
基金资助:
浙江省市场监督管理局科研计划(QN2023437);浙江省市场监督管理局科研计划(ZC2023062);宁波市重大科技任务攻关项目(2022Z165)

Experimental Investigation and Application of Electromagnetic Acoustic SV-wave Testing with Oblique Incidence on High-temperature Heat Exchangers

QIAN Shengjie¹(), WANG Lei¹(), LYU Sheng¹, ZHANG Liang², LI Binbin¹, XIONG Chenkai¹, ZHOU Xin¹, SHEN Zhengxiang¹, RUAN Xingxiang¹

^1.Ningbo Special Equipment Inspection and Research Institute，Ningbo，Zhejiang，315048
^2.Ningbo Hengxin Engineering Testing Co. ，Ltd. ，Ningbo，Zhejiang，315200

Received:2025-07-30 Online:2026-07-25 Published:2026-08-18
Contact: WANG Lei

摘要/Abstract

摘要：

针对高温设备埋藏缺陷缺乏高效无损检测方法的问题，采用电磁超声SV波斜入射成像技术开展了试验研究与工程应用。提出了电磁超声SV波缺陷的定位方法，制作了含缺陷平板刻槽试块与对接焊缝试块，并完成缺陷定位和定量的检测验证。最后，将该技术用于高温换热器检测工程实践。试验与工程实践结果表明，该技术可实现高温设备内部典型缺陷的定位与定量检测。

关键词: 电磁超声SV波, 检测试验, 高温换热器, 工程应用

Abstract:

To address the lack of efficient nondestructive testing solutions for buried defects in high-temperature equipment， this paper presents an experimental investigation and engineering application of electromagnetic ultrasonic SV-wave oblique-incidence imaging technology. A defect localization method was derived based on the operating principle of the electromagnetic ultrasonic SV-wave. Verification of defect localization and quantification was carried out using fabricated grooved and butt-weld blocks. The proposed method was then applied to the practical inspection of high-temperature heat exchangers. Results from both laboratory tests and field applications demonstrate that the method enables accurate localization and quantitative detection of typical internal defects in high-temperature equipment.

Key words: electromagnetic ultrasonic SV-wave, testing experiment, high-temperature heat exchanger, engineering application

中图分类号:

TG115.28

钱盛杰, 汪磊, 吕圣, 张亮, 李斌彬, 熊晨凯, 周鑫, 沈正祥, 阮星翔. 高温换热器电磁超声SV波斜入射检测的试验研究与应用[J]. 中国机械工程, 2026, 37(7): 1651-1655.

QIAN Shengjie, WANG Lei, LYU Sheng, ZHANG Liang, LI Binbin, XIONG Chenkai, ZHOU Xin, SHEN Zhengxiang, RUAN Xingxiang. Experimental Investigation and Application of Electromagnetic Acoustic SV-wave Testing with Oblique Incidence on High-temperature Heat Exchangers[J]. China Mechanical Engineering, 2026, 37(7): 1651-1655.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://www.cmemo.org.cn/CN/10.3969/j.issn.1004-132X.2026.07.014

https://www.cmemo.org.cn/CN/Y2026/V37/I7/1651

图/表 10

图1 电磁超声斜入射SV波的检测原理

Fig.1 Principle of electromagnetic ultrasonic SV waves oblique incidence testing

图2 模式1（经底面反射）示意图

Fig.2 Schematic diagram of mode 1（reflected by the bottom surface）

图3 模式2（经表面反射）示意图H2=［ct/2-（n-1）T/cosθ］cosθ(7)

Fig.3 Schematic diagram of mode 2（reflected by the upper surface）

图4 刻槽试块图

Fig.4 Groove test block diagram

图5 SV波B扫检测图谱

Fig.5 SV wave B-scan detection image

图6 SV波A扫检测图

Fig.6 SV wave A-scan detection image

图7 对接焊缝试块检测图谱

Fig.7 Detection image of butt weld test block

表1 电磁超声SV波在不同温度下的声速

Tab.1 Sound velocity of electromagnetic ultrasonic SV wave at different temperatures

温度/℃	20	50	80	100	150	200	250
声速/（mm·μs^-1）	3.25	3.24	3.22	3.21	3.18	3.15	3.12

图8 检测现场图和检测图谱

Fig.8 Detection scene diagram and detection image

图9 采用相控阵技术的检测现场图和检测图谱

Fig.9 Detection scene diagram and detection image with phased array technology

参考文献 14

[1]	朱金朝，宋军昌，丁春晓，等. 在役高温蒸汽管道的交流电磁场检测［J］. 无损检测， 2022， 44（12）： 58-61.
	ZHU Jinzhao， SONG Junchang， DING Chunxiao， et al. ACFM Detection of In-service High Temperature Steam Pipeline［J］. Nondestructive Testing， 2022， 44（12）： 58-61.
[2]	刘召东，别磊，杨忠杰. 基于电磁场检测技术（ACFM）在线高温电站阀门检测［J］. 中国标准化， 2023（4）： 150-155.
	LIU Zhaodong， BIE Lei， YANG Zhongjie. Online Detection of Valve in High-temperature Power Plant Based on Alternating Current Field Measurement （ACFM）［J］. China Standardization， 2023（4）： 150-155.
[3]	李玉倩，曲铭琳，陈桂娟，等. 电磁超声作用下Cf/6061Al表面填缝行为研究［J］. 焊管， 2025， 48（8）： 114-122.
	LI Yuqian， QU Minglin， CHEN Guijuan， et al. Research on Filling Behavior of Cf/6061Al Surface under Electromagnetic Ultrasound［J］. Welded Pipe and Tube， 2025， 48（8）： 114-122.
[4]	程偲，姜春，宋旖旎，等. 直缝焊管焊缝质量电磁超声检测方法研究［J］. 焊管， 2023， 46（1）： 19-23.
	CHENG Cai\|Si）， JIANG Chun， SONG Yini， et al. Electromagnetic Acoustic Transducer Method of Welding Seam Quality of Longitudinal Welded Pipe［J］. Welded Pipe and Tube， 2023， 46（1）： 19-23.
[5]	邱公喆，康宜华，程偲，等. 连续油管分层缺陷磁导率扰动电磁检测方法与检测系统［J］. 焊管， 2023， 46（5）： 36-43.
	QIU Gongzhe， KANG Yihua， CHENG Si， et al. Method and System of Magnetic Permeability Perturbation Detection for Delaminations in Coiled Tubing［J］. Welded Pipe and Tube， 2023， 46（5）： 36-43.
[6]	OGI H， HIRAO M， OHTANI T. Line-focusing of Ultrasonic SV Wave by Electromagnetic Acoustic Transducer［J］. The Journal of the Acoustical Society of America， 1998， 103（5）： 2411-2415.
[7]	OGI H， HIRAO M， OHTANI T. Line-focusing Electromagnetic Acoustic Transducers for the Detection of Slit Defects［J］. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics and Frequency Control， 1999， 46（2）： 341-346.
[8]	唐琴，石文泽，卢超，等. 曲面构件斜入射SV波EMAT辐射声场特性分析［J］. 仪器仪表学报， 2020， 41（5）： 221-233.
	TANG Qin， SHI Wenze， LU Chao， et al. Analysis on the Radiated Sound Field Characteristics of Angled SV Wave EMATs Operated on a Curved Surface Component［J］. Chinese Journal of Scientific Instrument， 2020， 41（5）： 221-233.
[9]	TAKISHITA T， ASHIDA K， NAKAMURA N， et al. Development of Shear-vertical-wave Point-focusing Electromagnetic Acoustic Transducer［J］. Japanese Journal of Applied Physics， 2015， 54（7S1）： 07HC04.
[10]	WANG Shujuan， SU Riliang， CHEN Xiaoyang， et al. Numerical and Experimental Analysis of Unidirectional Meander-line Coil Electromagnetic Acoustic Transducers［J］. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics， and Frequency Control， 2013， 60（12）： 2657-2664.
[11]	CHEN Xiaoyang， SU Riliang， ZHANG Heng， et al. Influence of Coil Parameters on Transduction Performance of Unidirectional EMATs for Rayleigh Wave［C］∥2013 Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing： New Technology and Application. IEEE， 2013： 150-154.
[12]	张金，董子华，石文泽，等. 厚壁管道线聚焦斜入射SV波EMAT辐射声场分析［J］. 仪器仪表学报， 2020， 41（6）： 150-160.
	ZHANG Jin， DONG Zihua， SHI Wenze， et al. Radiation Sound Field Analysis of Line-focusing Angled SV Wave EMATin Thick-walled Pipeline［J］. Chinese Journal of Scientific Instrument， 2020， 41（6）： 150-160.
[13]	付悦，李素军，陈果，等. 高温铝合金电磁超声SV波检测方法研究［J］. 传感技术学报， 2023， 36（3）： 380-388.
	FU Yue， LI Sujun， CHEN Guo， et al. Study on Detecting Method of SV Wave Electromagnetic Ultrasonic in High-temperature Aluminum Alloy［J］. Chinese Journal of Sensors and Actuators， 2023， 36（3）： 380-388.
[14]	ISLA J， CEGLA F. Optimization of the Bias Magnetic Field of Shear Wave EMATs［J］. IEEE Transactions on Ultrasonics， Ferroelectrics， and Frequency Control， 2016， 63（8）： 1148-1160.

高温换热器电磁超声SV波斜入射检测的试验研究与应用

Experimental Investigation and Application of Electromagnetic Acoustic SV-wave Testing with Oblique Incidence on High-temperature Heat Exchangers

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 10

参考文献 14

相关文章 2

编辑推荐

Metrics

[1]	孙俊凯, 孙泽洲, 辛鹏飞, 刘宾, 危清清, 闫楚良. 深空着陆探测足式机器人发展综述[J]. 中国机械工程, 2021, 32(15): 1765-1775.
[2]	曹奇, 成艾国, 周泽, 吴飞. 汽车座椅安全带固定点强度试验仿真模型改进[J]. 中国机械工程, 2012, 23(14): 1707-1711.