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1、中国机械工程第14卷第10期2003年5月下半月文章编号:1004-132Ⅹ(2003)10-0892-05金属磁记忆检测技术的现状与发展张卫民董韶平张之敬摘要:金属磁记忆检测是目前无损检测领域的最新技术,适用于铁磁性金属构件失效的早期诊断,在疲劳强度和寿命评估研究中极具潜力。介绍了金属磁记忆效应的概念及国内外磁记忆检测技术的现状,分析了磁记忆检测技术的特点和发展趋势,总结了目前磁记忆检测领域的研究进展。关键词:金属磁记忆;无损检测;铁磁性材料;应力集中中图分类号:TH878.3文献标识码:A张卫民副教授金属结构的各种微观缺陷和局部应力集中,分量沿某一方向的分布情况,可以对构件
2、的应力是导致机械结构和设备失效乃至发生事故的重要集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价。原因。应力和缺陷之间存在着紧密的联系,在应力1.2磁记忆方法和其它应力检测方法的比较集中区域,腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为剧在评定设备和结构应力变形状态时,已知的烈;在微观缺陷区域,也往往存在较大的应力集中检测方法是很多的,如利用电阻应变效应测应力[5,6][7,8]现象。因此,应力变形状况,特别是导致损伤的临法、X光检测法、巴克豪森磁噪声法和磁声[9～13][14,15]界应力变形状况便成为评价机器设备零部件结构发射法、超声波法、利用残磁和矫顽力[16～19]强度和可靠性的一个重要依据。而
3、为了及时准确测量机械应力法等。地找出最危险的应力集中区域,就必须开发出与和上述检测方法相比,金属磁记忆检测方法其相关联的诊断方法和诊断手段。获取的是金属零件被地磁场磁化后处于平衡状态[1]1997年,俄罗斯学者Doubov在国际无损的相对静止信息,不需要对被测表面进行任何磁检测学术会议上提出金属应力集中区-金属微观化处理,完全利用地磁场作用下零件表面的“纯天变化-磁记忆效应相关学说,并形成一套全新的然”磁信息进行工作,是一种被动检测方式。可以无损检测与诊断技术——金属磁记忆(metal比其它方法更易实现检测仪器的小型化,并实现[2～4]magneticmemory,MMM)技术
4、。点磁测量。金属磁记忆检测技术问世以来,在国际无损金属磁记忆检测实质上是从金属表面拾取地检测学界引起巨大反响。已有的研究工作表明,该磁场作用条件下的金属构件漏磁场信息,这和漏项技术有着巨大的发展潜力,无论在理论研究还磁检测方法有相似之处。但金属磁记忆检测方法是实际应用方面,都有不少问题有待深入探讨。获取的是在微弱地磁场作用下构件本身具有的“天然”磁化信息,在这种状态下,金属零件的应力1金属磁记忆检测的概念及现状分布情况可以通过磁场分布清晰地显现出来。而1.1金属磁记忆效应漏磁检测所进行的人工磁化,其强度远远地超过铁磁性金属零件在加工和运行时,由于受载了零件表面的“天然”磁信息,
5、人工磁化的同时,重荷和地磁场共同作用,在应力和变形集中区域会重地遮盖了零件表面反映的“天然”磁信息,因此发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆漏磁检测无法从零件表面获取应力分布情况,但的重新取向,这种磁状态的不可逆变化在工作载人工磁化增强了缺陷处的漏磁场强度,因此,漏磁荷消除后不仅会保留,还与最大作用应力有关。金检测在检测宏观缺陷时更具优势。金属磁记忆检属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应测方法也可以发现缺陷,但主要是应力变化较为[2～4]力集中的位置,即所谓的磁记忆效应。剧烈部位的微观信息,通过评价该部位应力集中基于金属磁记忆效应的基本原理制作的检测程度来发现缺陷
6、,因此金属磁记忆方法的优势应仪器,通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度在检测肉眼难以发现的微缺陷方面,适用于早期收稿日期:2002—05—27诊断。基金项目:北京市自然科学基金资助项目(3013010)由于应力集中往往早于缺陷产生之前出现,·892·金属磁记忆检测技术的现状与发展——张卫民董韶平张之敬[22]所以金属磁记忆检测方法的突出优点是具有预报可发现的金属微观腐蚀现象。作用,可在零件失效之前采取措施,避免事故的发已知的利用磁记忆方法进行设备结构诊断的生,使损失降至最低程度。国外有关研究表明,该基本定性准则,是找出铁磁性金属表面磁场强度方法不但可检测零件表面的缺陷,而且可以
7、检测法向分量在零值线上下剧烈变化的区域,并计算内部达几十毫米深处的缺陷。此外,该方法不需要该区域的磁场法向分量梯度,该分量梯度在数值清理金属表面,探头和零件表面的小范围间隙变上等于磁场强度最大值和最小值的模数差值比上[2～4]化不影响检测结果,检测速度快,现场应用十分方两点之间的距离。这一评价准则是俄罗斯动便。力诊断公司的研究人员首先提出的,并在多个国1.3金属磁记忆检测技术的研究现状家申报了专利。目前这一评价准则在磁记忆检测1.3.1国外研究现状实践中得到了广泛应用。由于金属磁记忆检测技术
