交流电磁场检测（ACFM）技术在镀锌层钢结构焊缝检测中的应用

在桥梁基建、高压输电铁塔、大型游乐设施、厂房钢架等工程项目中，热浸镀锌钢结构凭借防腐性能优越、性价比高的优势被大规模应用。钢结构焊缝是应力集中高发区，长期受交变荷载、风吹雨淋腐蚀作用，极易萌生疲劳裂纹，若不能及时检出修补，会埋下结构断裂、设备坍塌等重大安全隐患。

传统磁粉、渗透、常规涡流探伤想要检测焊缝缺陷，必须打磨磨除焊缝位置镀锌防腐层，检测结束后还要重新镀锌修补，整套流程费时费力、造价高昂，后补镀层防腐性能远达不到原厂标准。针对这一行业痛点，鲁科检测团队围绕交流电磁场（ACFM）技术开展专项优化研究，通过理论建模、有限元仿真、样机研制与实物试验，研发低频激励ACFM检测工艺，真正实现带完整镀锌层直接探伤，无需破坏原有防腐涂层。

一、传统无损检测方式短板突出，痛点长期难以解决

热浸镀锌层厚度普遍在 0.1~0.5mm，锌材料导电性优异，和油漆、树脂等非导电防护涂层有着本质区别，市面上主流无损检测手段在镀锌工件检测中处处受限。

1.磁粉、渗透检测局限性大

磁粉检测依靠漏磁场吸附磁粉显示缺陷，但导电镀锌层会阻隔漏磁扩散，磁粉无法在缺陷处聚集显现；渗透检测受锌层表面孔隙、锌瘤影响，渗透液易残留造成大面积伪显示。两种工艺统一要求提前机械打磨去除焊缝及热影响区镀锌层，打磨作业不仅损伤母材，后续二次镀锌修复成本高昂，还会因为现场施工环境限制，出现镀层厚薄不均、附着力不足等问题，加速钢结构后期锈蚀ACFM技术的适配性极强，几乎覆盖了当前主流无损检测的刚需场景，每一种场景都能精准解决行业痛点。

2.常规涡流检测受屏蔽、提离双重干扰

常规涡流检测受屏蔽、提离双重干扰常规涡流选用高频激励信号，高导电镀锌层产生强烈趋肤效应，交变磁场绝大部分被锌层屏蔽，很难穿透镀层在钢基体形成有效涡流；同时镀锌表面凹凸、锌层厚度波动带来的提离变化，进一步扭曲检测信号，缺陷信号被噪声淹没，检测稳定性极差面对高温在役设备检测场景，电厂蒸汽管道、炼化加热炉、高温工艺管线等设备，停机降温检测会造成巨大生产损失。ACFM高温探头可实现 350℃常态化检测，部分型号还能扩展至 500℃，真正做到不停机、不降产、在线完成缺陷排查。

3.现有ACFM技术无法适配导电镀锌层工况 

国内外传统ACFM研究大多聚焦油漆等绝缘涂层，仅把涂层当作单纯提离距离做算法补偿。已有文献证实高导电涂层会改变电流走向、畸变磁场信号，但专门针对热浸镀锌钢结构的系统性研究稀缺，没有成熟工艺指导现场探伤作业。

正因以上种种难题，工程领域迫切需要一种可在原有镀锌层完好状态下，精准检出焊缝裂纹的新型无损检测方案。

二、高导电镀锌层的电磁屏蔽机理

1.ACFM检测原理

交流电磁场检测技术基于电磁感应原理，利用激励探头在被测工件表面感应出均匀电流，当感应电流流经表面裂纹时，电流路径受到阻挡，被迫绕过裂纹端部和底面流动，从而引起空间磁场分布的畸变。

图1 ACFM技术原理图

ACFM系统通过拾取X和Z方向的磁场分量来评估裂纹特征。Bx信号沿裂纹长度方向分布。在无缺陷处为常数，在裂纹上方信号幅值减小形成“波谷”，其下降幅度与裂纹深度正相关。Bz信号垂直于工件表面。在裂纹两端分别呈现正向波峰和负向波谷，波峰波谷的间距对应裂纹长度。通过综合分析Bx与Bz的信号特征，即可在不去除表面涂层的情况下，实现对裂纹的识别与尺寸定量反演。

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