金属磁记忆检测技术的研究进展.pdf

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1、帽黼设备蜜垒信息与动态金属繇记J检侧技术的研究进展闫旌卢强康凯续向阳陈林辉首都航天机械公司在石化工业中，大约70％以上的突发性事故是由dHp(y)／dxI、。目前，在工程应用中一般利用相关磁于金属构件存在各种与预应力相关的初始缺陷以及由敏仪器，通过检测被测构件表面法向漏磁场(y)及此发展起来的疲劳损伤引起的。虽然理论上说金属材梯度d(y)／dx的分布特征，从而初步确定构件可能料的疲劳破坏过程一般包括三个基本阶段：初始损伤存在的应力集中位置和损伤源。累积阶段、宏观裂纹形成阶段和裂纹扩展阶段。但其实际服役寿命一般取决于第一阶段，

2、约占工程结构在役寿命的80％以上。因此，从结构安全性角度来说，必须对材料早期损伤、结构性能退化程度以及剩余寿命进行有效监测和评估。但是，从检测手段来说，对材料和结构由于微损伤造成的早期性能退化的诊断要比确定宏观裂纹困难得多。传统无损检测技术(如磁粉探伤和漏磁检测、声发射技术、超声导波、涡流检测技术等)在确定构件内部图1金属磁记忆检测原理示意图是否出现宏观裂纹时具有很好的效果，但往往无法准作为一种新的无损检测技术，金属磁记忆法主要确判定构件内部是否出现疲劳微损伤，包括由于应力存在以下两个突出优点：集中造成的弹塑性内应力值；X射

3、线衍射技术可以对金1)相比较传统磁测技术，该方法不仅可以实现对属结构残余应力进行有效检测，但检测深度非常有限铁磁性构件由于应力集中造成的早期性能退化进行有(一般在微米量级)，而且对试件表面质量要求高、检测效检测，而且利用地球天然磁场作为磁化源，而传统设备复杂、价格昂贵，很难实现在线大范围检测；超磁测技术要求对被测构件预先施加强磁场进行磁化处声非线性技术在检测结构损伤度时也同样存在对试件理(这在许多场合是无法实现的，如长输管道的大面积表面质量要求高、信号抗干扰性差、无法完成对复杂检测)，这一根本区别决定了该方法较传统磁测技术在

4、构件的内应力和损伤程度进行在线检测等诸多问题。工程应用领域具有更大的优越性和适用性。2)相比较其它非磁无损检测技术，尤其是目前被1金属磁记忆检测的原理与优点大家普遍认可的几类确定材料残余应力和性能早期退相比较而言，近年来发展的金属磁记忆法可以实化的非破坏性检测方法，其具有可检测深度大(最大检现对电力、石化、能源等行业大量使用的铁磁性材料测深度达数毫米)、可实现非接触测量、对被测表面质与构件由于局部应力集中造成的早期损伤进行快速、量要求不高、检测速度快(每秒检测长度达数米)、可准确的在线检测。其基本物理机制是利用铁磁构件在实现

5、逐点检测等优点。制备和工作过程中，受工作载荷和地球磁场的共同作2金属磁记忆检测技术研究现状用时，在应力集中和宏观缺陷区发生磁畴组织的定向及不可逆的重新取向，载荷卸除后这种不可逆磁效应由于该方法具有众多优点，尤其是适合工程现场不仅会保留，而且其程度和内应力及结构损伤有关。使用，因此一经提出即获得极大关注。国际上，主要如图1所示，该方法的外在表现为白有漏磁场沿最大应以俄罗斯学者Doubov为代表在该方法的物理机制定力集中线位置切向分量H)达到极大值，而法线方向性解释、检测方法标准制定、检测仪器研制以及工程分量H。(y)过零并改变

6、其符号，且出现较大的梯度峰值应用推广等方面均开展了系统、全面的工作。此外，比较典型工作的有：Kuroda等通过实验研究了不同3=／{sO"COS(4)铁磁性材料单向加载达塑性变形时试件表面法向漏磁场及梯度分布，分析了漏磁场梯度峰值与试件Lijder式(3)说明材料磁场强度与外加应力之间存在定剪切带之间的关联，并将漏磁检测结果和x射线结果量关系，式(4)说明铁磁材料应力能驭决于材料磁致进行了比较，证明了该方法的有效性；Wilson等利伸缩系数A。、外加应力以及应力与外加磁场夹角。用该方法对焊接性缺陷进行了二维漏磁检测，并利用虽

7、然上述物理模型均表明铁磁材料磁、力之间磁弹原理对漏磁场形成的物理机理进行了简要解释。存在耦合效应，而且目前一些学者也主要利用上述1999年该方法首次被引入中国，白此国内一些学相关理论对金属磁记忆形成机理给予简单定性解者开展了大量研究。有学者编写专著对该方法进行了释。但是，这些均是磁弹性理论。根据金属磁记忆介绍；对45#、0235等多种工业用钢开展了单向拉伸实验观察，只有当铁磁性材料累积残余应力导致加载弹塑性变形过程中表面漏磁场的测量，比较了不材料发生局部塑性变形时才会在被测试件表面出现同；王文江等也对0235钢疲劳加载后开展

8、了不同方明显的漏磁场信号。因此，金属磁记忆检测技术物向放置的金属磁记忆检测，分析地理方位对检测结果理机理是由于塑性变形导致材料磁畴结构和磁特性的影响；周克印等通过对裂纹型缺陷实验初步认为，参数的显著变化，进而出现漏磁场信号，为此必须金属磁记忆检测法所得漏磁场强度随着裂纹缺陷深度建立基于不可