Application of ACFM Detection Technology in the Surface and Internal Defect Detection of Wear-resistant Surfacing Layers on Nuclear-grade Valves

LI Yuwei; ZHU Congbin; ZOU Guowei

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2025.12.16

Welding Technology | Views : 0 下载量: 8 CSCD: 0

PDF
Export
Share
Collection
Album

Application of ACFM Detection Technology in the Surface and Internal Defect Detection of Wear-resistant Surfacing Layers on Nuclear-grade Valves
Vol. 55, Issue 12, Pages: 116-121(2025)
Received：17 May 2025，

Revised：2025-09-15，

Published：20 December 2025
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.12.16
稿件说明：

移动端阅览

李予卫，朱从斌，邹国伟.交流电磁场检测技术在核级阀门耐磨堆焊层表面及内部缺陷检测中的应用［J］.电焊机，2025，55（12）：116-121. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.12.16.

LI Yuwei, ZHU Congbin, ZOU Guowei.Application of ACFM Detection Technology in the Surface and Internal Defect Detection of Wear-resistant Surfacing Layers on Nuclear-grade Valves[J].Electric Welding Machine, 2025, 55(12): 116-121. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2025.12.16.

摘要

核电站中，与冷却剂直接接触的阀门密封面的硬质合金耐磨堆焊层的焊材需严格控制Co含量。目前，采用铁基、镍基合金两种无钴硬质合金替代钴基合金进行阀门密封面的堆焊是核电阀门设备制造重点的研究方向。由于阀门硬质合金堆焊层厚度小，且属于奥氏体组织，其表面和内部缺陷的检测是一个难点和痛点

［

］

。本文通过设计不同基材和堆焊层组合的试块，并加工不同深度和尺寸的人工缺陷，利用交流电磁场检测（ACFM）技术能够有效检出直径为0.5 mm的缺陷，最大检测深度可达5 mm，且对表面开口缺陷和内部裂纹类缺陷的检出能力优于孔洞类缺陷。此外，ACFM技术在检测镍基堆焊层时，其检测深度和灵敏度不低于铁基堆焊层。因此，ACFM技术是一种有效的无损伤检测方法，在核级阀门制造和维修中具有广阔的应用前景，未来需要进一步探索其在极限检测能力方面的应用。

Abstract

In nuclear power plants

the hard alloy wear-resistant surfacing layer of the valve sealing surface that comes into direct contact with the coolant needs to strictly control its Co content. Currently

using iron-based and nickel-based alloys as cobalt-free hard alloys to replace cobalt-based alloys for valve sealing surface welding is a key research direction in nuclear power valve equipment manufacturing. Due to the small thickness of the valve hard alloy surfacing layer and its austenitic structure

detecting its surface and internal defects is a challenge. This paper designs test blocks with different base materials and surfacing layer combinations

and processes artificial defects of different depths and sizes. Using ACFM technology can effectively detect defects with a diameter of 0.5 mm

with a maximum detection depth of up to 5 mm. Moreover

its ability to detect surface opening defects and internal crack-like defects is superior to that of hole-type defects. Additionally

when using ACFM technology to detect nickel-based surfacing layers

its detection depth and sensitivity are not inferior to iron-based surfacing layers. Therefore

ACFM technology is an effective non-destructive testing method

with broad application prospects in the manufacturing and maintenance of nuclear-grade valves. Further exploration of its ultimate detection capabilities is needed in the future.

关键词

Keywords

references

孙志强，李予卫，吴义党，等 . 无钴基硬质合金在核级阀门中的应用分析［J］. 焊接技术， 2024 ， 53 （ 02 ） 11 - 15 .

SUN Z Q ， LI Y W ， WU Y D ， et al . Application analysis of non-cobalt-based cemented carbide in nuclear grade valvel ［J］. Welding Technology ， 2024 ， 53 （ 02 ） 11 - 15 .

李伟，袁新安，陈国明，等 . 基于外穿式交流电磁场检测的钻杆轴向裂纹在役检测技术研究［J］. 机械工程学报， 2015 ， 51 （ 12 ）： 8 - 15 .

LI W ， YUAN X A ， CHEN G M ， et al . Research on In-service Detection for Axial Cracks on Drill Pipe Using the Feed-through Alternating Current Field Measurement ［J］. Journal of Mechanical Engineering ， 2015 ， 51 （ 12 ）： 8 - 15 .

Papaelias M ， Lugg M ， Roberts C ， et al . High-speed inspection of rails using ACFM techniques ［J］. NDT and E International ， 2008 ， 42 （ 4 ）： 328 - 335 .

于海旭，王璇，李超月，等 . ACFM对焊缝表面缺陷的识别分析［J］. 设备管理与维修， 2023 （ 12 ）： 66 - 69 .

YU H X ， WANG X ， LI C Y ， et al . ACFM Identification and Analysis of Weld Surface Defects ［J］. Plant Maintenance Engineering ， 2023 （ 12 ）： 66 - 69 .

杨敏，王凤森，黄险峰 . GMR传感器和TMR传感器的性能对比［J］. 国外电子测量技术， 2019 ， 38 （ 1 ）： 127 - 131 .

YANG M ， WANG F S ， HUANG X F . Compare of the performance between GMR sensor and TMR sensor ［J］. Foreign Electronic Measurement Technology ， 2019 ， 38 （ 1 ）： 127 - 131 .

窦如凤，井娥林 . 基于AD620的微弱信号放大器设计［J］. 仪表技术与传感器， 2021 （ 3 ）： 45 - 47+81 .

DOU R F ， JING E L . Design of Weak Signal Amplifier Based on AD620 ［J］. Instrument Technique and Sensor ， 2021 （ 3 ）： 45 - 47+81 .

黄曼，王婕，周伟，等 . 单向CFRP表面缺陷的涡流检测与有限元仿真研究［J］. 电子测量技术， 2023 ， 46 （ 19 ）： 182 - 187 .

HUANG M ， WANG J ， ZHOU W ， et al . Eddy current detection and finite element simulation study of surface defects in unidirectional CFRP ［J］. Electronic Measurement Technology ， 2023 ， 46 （ 19 ）： 182 - 187 .

李伟 . 基于交流电磁场的缺陷智能可视化检测技术研究［D］. 山东：中国石油大学， 2007 .

LI W . Research on intelligent visual detection technology for defects based on alternating electromagnetic fields ［D］. Shandong ： China University of Petroleum ， 2007 .

LI W ， CHEN G M ， YIN X K ， et al . Analysis of the lift-off effect of a U-shaped ACFM system ［J］. NDT & E International ， 2013 ， 53 ： 31 - 35 .

ZHOU Z M ， ZHANG J ， WAN F ， et al . Structural optimisation of a standard alternating current field measurement excitation probe for concave and convex surfaces ［J］. Insight ， 2019 ， 61 （ 9 ）： 542 - 548 .

Yuan X ， Li W ， Yin X ， et al . Identification of Tiny Surface Cracks in a Rugged Weld by Signal Gradient Algorithm Using the ACFM Technique ［J］. Sensors ， 2020 ， 20 （ 2 ）： 380 - 380 .

郑玲慧，任尚坤，王景林 . ACFM技术的表面裂纹识别和尺寸反演算法研究［J］. 测控技术， 2020 ， 39 （ 5 ）： 80 - 85+106 .

ZHENG L H ， REN S K ， WANG J L . Research on Surface Crack Identification and Size Inversion Algorithm Based on ACFM Technology ［J］. Measurement & Control Technology ， 2020 ， 39 （ 5 ）： 80 - 85+106 .

编辑部网址： http：//www.71dhj.com http://www.71dhj.com