金属磁记忆检测技术研究进展.pdf

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1、2012年第4期特种设备安全技术·45·金属磁记忆检测技术研究进展闫旌卢强康凯摘要传统漏磁检测技术属于强磁检测法，检测前需对被测件进行均匀饱和磁化，这类强磁无损检测技术对揭示宏观几何型缺陷较为有效，但无法发现材料与结构的早期损伤。近年来发展起来的基于弱磁检测的金属磁记忆法可以实现对材料及结构性能退化的旱期诊断。本文对金属磁记忆检测的原理、研究现状进行了综述与分析，并指出了该领域的发展趋势。关键词金属磁记忆元损检测与评价磁力耦合损伤求高、检测设备复杂、价格昂贵，很难实现在线大范围l引言检测；超声非线性技术。]在检测结构损伤度时也同样金属构件由于装配时存在初始预应力以

2、及长期使存在对试件表面质量要求高、信号抗干扰性差、无法完用过程中累积的残余应力，导致材料性能退化和结构成对复杂构件的内应力和损伤程度进行在线检测等诸局部损伤，最终造成系统整体突然失效的事故时有发多问题。生。在石化工业中。大约70％以上的突发性事故是由2金属磁记忆检测的原理与优点于金属构件存在各种与预应力相关的初始缺陷以及由此发展起来的疲劳损伤引起的。虽然理论上说金属材相比较而言，近年来发展的金属磁记忆法可以实料的疲劳破坏过程一般包括三个基本阶段：初始损伤现对电力、石化、能源等行业大量使用的铁磁性材料与累积阶段、宏观裂纹形成阶段和裂纹扩展阶段，但其实构件由于局部应力

3、集中造成的早期损伤进行快速、准际服役寿命一般取决于第一阶段。约占工程结构在役确的在线检测。该方法是由俄罗斯学者首先提出并率寿命的8O％以上。因此，从结构安全性角度来说，必须先应用于工程检测领域[11,12]。其基本物理机制l5]是利对材料早期损伤、结构性能退化程度以及剩余寿命进用铁磁构件在制备和工作过程中，受工作载荷和地球行有效监测和评估。但是，从检测手段来说。对材料和磁场的共同作用时。在应力集中和宏观缺陷区发生磁结构由于微损伤造成的早期性能退化的诊断要比确定畴组织的定向及不可逆的重新取向。载荷卸除后这种宏观裂纹困难得多。事实上，发展简便有效的局部应力不可逆磁效应

4、不仅会保留。而且其程度和内应力及结集中程度(包括初始预应力和累积工作应力)和材料性构损伤有关。如图1所示，该方法的外在表现为自有漏能早期退化的评价方法。针对大型工程中关键构件的磁场沿最大应力集中线位置切向分量H口(x)达到极大损伤情况进行现场快速无损检测，进而实现对在役设值，而法线方向分量H。(y)过零并改变其符号，且出现备的安全性和剩余寿命开展有效评估。一直是实验力较大的梯度峰值@学和无损检测领域非常关注的课题[12-]。dHp(y)／dx[16,17]o传统无损检测技术(如磁粉探伤和漏磁检测、目前．在工程应厂‘、、．一，＼一声发射技术、超声导波、涡流检测技术等

5、)在确定构件用中一般利用相0内部是否出现宏观裂纹时具有很好的效果．但往往无关磁敏仪器。通法准确判定构件内部是否出现疲劳微损伤．包括由于过检测被测构件应力集中造成的弹塑性内应力值：X射线衍射技术[7I8]表面法向漏磁场可以对金属结构残余应力进行有效检测。但检测深度H(y)及梯度dH一／非常有限(一般在微米量级)，而且对试件表面质量要(y)／dx的分布特征，从而初步确O厂收稿El期：2012一一定构件可能存在图1金属磁记忆检测原理示意图·46·特种设备安全技术2012年第4期的应力集中位置和损伤源。出了漏磁场分布的一个简单解析解，所得结果与已报作为一种新的无损监测技术

6、．金属磁记忆法主要道的实验结果具有很好的相符性；等等。存在以下两个突出优点：4金属磁记忆检测技术的发展2．1相比较传统磁测技术．该方法不仅可以实现对铁磁性构件由于应力集中造成的早期性能退化进行作为一种新的实验方法，金属磁记忆技术从首次有效检测，而且利用的是地球天然磁场作为磁化源。而被正式提出距今已有十几年的历史，近年来在理论界传统磁测技术要求对被测构件预先施加强磁场进行磁得到一定的重视，在工业界也得到了初步应用。然而。化处理(这在许多场合是无法实现的，如长输管道的大目前该方法只能作为确定缺陷可能存在位置的一种初面积检测)，这一根本区别决定了该方法较传统磁测技步检测

7、手段，至于是否存在缺陷、存在什么样的缺陷以术在工程应用领域具有更大的优越性和适用性。及因此材料损伤程度都还需要用其它检测手段进一步2．2相比较其它非磁无损检测技术，尤其是目前确认。这主要是由于以下原因造成的：被大家普遍认可的几类确定材料残余应力和性能早期4．1金属磁记忆方法的物理模型尚未建立退化的非破坏性检测方法，其具有可检测深度大(最大作为一种从工程实践中总结出来的经验型无损检检测深度达数毫米)、可实现非接触测量、对被测表面测技术，目前对其有效运用只是利用其漏磁场法向分质量要求不高、检测速度快(每秒检测长度达数米)、可量H(y)过零点及梯度dHp(y)／dx出现

8、极值两个定