金屬磁記憶檢測原理及發(fā)展概述

【摘要】金屬磁記憶無損檢測技術(shù)是一項(xiàng)新興的、科學(xué)的無損檢測方法，與其他無損檢測技術(shù)相比，具有更便利、更準(zhǔn)確、更可靠的優(yōu)勢。本文介紹了金屬磁記憶無損檢測技術(shù)的原理，比較分析了金屬磁記憶無損檢測技術(shù)和傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)的優(yōu)越性以及發(fā)展的展望。

【關(guān)鍵詞】無損檢測；磁記憶

【中圖號】TM711【文獻(xiàn)標(biāo)示碼】A【文章編號】1005-1074(2009)02-0209-01

1無損檢測——現(xiàn)代工業(yè)的“質(zhì)量衛(wèi)士”

無損檢測（Non Destructive Testing或 Non Destructive Evaluation，簡稱NDT或NDE），又稱非破壞性檢測，是利用材料的不同物理力學(xué)或化學(xué)性質(zhì)在不破壞目標(biāo)物體內(nèi)部及外觀結(jié)構(gòu)與特性的前提下，對目標(biāo)物體相關(guān)特性（如形狀、位移、應(yīng)力、光學(xué)特性、流體性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等）進(jìn)行測試與檢驗(yàn)，尤其是對各種缺陷的測量。從而判斷被檢測物體是否合格，進(jìn)而評價(jià)其適用性。無損檢測的最大特點(diǎn)是既不破壞材料的原有特性，而且能在短時(shí)間內(nèi)獲得期望的結(jié)果，以便操作人員迅速作出判斷，有利于連續(xù)生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率，還有利于作出正確的決策。作為現(xiàn)代工業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)之一，無損檢測技術(shù)在保證產(chǎn)品質(zhì)量和工程質(zhì)量上發(fā)揮著愈來愈重要的作用，對于金屬殘余應(yīng)力無損檢測主要包括衍射法、超聲波法、磁性法、電子散斑干涉法、金屬磁記憶法。

2金屬磁記憶法

這是一種新型的無損檢測方法。處于地磁環(huán)境下的鐵制工件受工作載荷的作用，其內(nèi)部會發(fā)

生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向和不可逆的取向，并在地磁環(huán)境中表現(xiàn)為應(yīng)力集中區(qū)局部磁異常，形成所謂“漏磁場”，并在工作載荷消失后仍能保留，這是磁記憶檢測的物理基礎(chǔ)。磁記憶無損檢測方法就是在這種情況下檢測出應(yīng)力與變形集中區(qū)形成最大的漏磁場Hp的變化。即磁場的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量H(y)改變方向并有零值點(diǎn)。這種磁狀態(tài)的不可逆變化在工作載荷消除后繼續(xù)保留，從而通過漏磁場法向分量Hp(y)的測定，便可推斷工件的應(yīng)力集中區(qū)。應(yīng)力集中區(qū)域的Hp值的變化曲線如圖1。

x—切向;y—法向;Hp(x)—切向磁信號;Hp(y)—法向磁信號

3磁記憶探傷

鐵磁材料內(nèi)部的各種不均勻性（如形狀、結(jié)構(gòu)及含有夾雜或缺陷等）往往是應(yīng)力集中的部位。應(yīng)力集中將使得材料在該區(qū)域的磁疇取向發(fā)生改變，在地磁環(huán)境中表現(xiàn)為局部的磁場異常，形成所謂的“漏磁場”，這就是地磁場激勵(lì)下應(yīng)力磁檢測方法的物理基礎(chǔ)。基于這一理論，只要構(gòu)件中開始出現(xiàn)應(yīng)力集中或缺陷，就會產(chǎn)生磁狀態(tài)的不可逆變化，并在該區(qū)域內(nèi)發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向的和不可逆的重新取向，因而可通過磁場測量檢測出來。在鐵磁制件承受拉伸、壓縮、扭轉(zhuǎn)和周期性載荷時(shí)發(fā)生的剩余磁性的變化，都與最大作用應(yīng)力有關(guān)系。在應(yīng)變集中區(qū)，具有很高的應(yīng)力能，在應(yīng)力能的作用下，引起工件內(nèi)部的磁疇在地球磁場中作疇壁的位移甚至不可逆的重新取向排列，產(chǎn)生磁彈性能來抵消應(yīng)力能的增加，從而在應(yīng)力集中區(qū)形成微弱的磁場，其分布形式類似缺陷的漏磁場，表現(xiàn)為金屬的磁記憶特性。磁場的切向分量HP（x）具有最大值，而法向分量HP（y）改變符號且具有零值點(diǎn)。通過對漏磁場法向分量HP（y）的測定，便可以準(zhǔn)確地推斷工件的應(yīng)力集中區(qū)，這非常有利于構(gòu)件缺陷的早期檢測與預(yù)防。常規(guī)無損檢測方法（超聲波探傷、射線探傷、磁粉探傷、滲透探傷等）都以缺陷檢測為主要目標(biāo)。盡管應(yīng)力的變化對檢測結(jié)果有一定的影響（如超聲波檢測），但使用常規(guī)的無損檢測卻不能判定部件的應(yīng)力狀態(tài)，僅能檢出已發(fā)展成形的缺陷，均是缺陷和事故后的處理。金屬磁記憶檢測技術(shù)是迄今為止對金屬構(gòu)件進(jìn)行早期診斷的唯一可行的無

損檢測方法。

4金屬磁記憶法的優(yōu)點(diǎn)

①應(yīng)力集中區(qū)是未知的，可以在檢測中準(zhǔn)確測出。②不要求做人工磁化，因?yàn)樗玫氖枪ぜ圃旌褪褂眠^程中形成的天然磁化強(qiáng)度。③不需要對被測金屬表面作專門的清理，對表面有保護(hù)層的允許最大提離150mm，提離效應(yīng)小，而渦流檢測對金屬表面要求比較嚴(yán)格，提離效應(yīng)大。④金屬磁記憶檢測使用便攜式儀表，獨(dú)立的供電單元，記錄裝置，微處理器和4MB容量的存儲器。⑤對機(jī)械制造零件，金屬磁記憶法能保證百分之百的質(zhì)量檢測和生產(chǎn)在線分選和傳統(tǒng)無損檢測方法配合能提高檢測效率和精度。⑥與傳統(tǒng)的射線、超聲、壓力應(yīng)變片檢測相比，能夠靈敏地檢測出金屬瀕臨損傷的狀態(tài)，在應(yīng)力-應(yīng)變狀態(tài)評價(jià)與設(shè)備強(qiáng)度及可靠性分析、壽命預(yù)測方面有獨(dú)到的能力。

5磁記憶檢測方法的應(yīng)用現(xiàn)狀

金屬磁記憶檢測方法在俄羅斯已經(jīng)應(yīng)用于300多家企業(yè)，涉及石油、化工、天然氣、動(dòng)力及其他工業(yè)領(lǐng)域。如俄羅斯Konakovo GRES發(fā)電站在1993～2001年間采用金屬磁記憶技術(shù)檢查了8個(gè)渦流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸以及蒸汽管道的600個(gè)彎管、400個(gè)焊接接頭以及所有鍋爐設(shè)備的單獨(dú)部件。有效地降低了電力部件的損傷失效，保證了電力設(shè)備安全穩(wěn)定工作。此外，該方法還在波蘭、保加利亞、烏克蘭、南斯拉夫、中國、等國家得到應(yīng)用。磁記憶技術(shù)引入我國后，引起電力及鍋爐壓力容器行業(yè)的極大關(guān)注，得到了推廣應(yīng)用。如福建廈門篙嶼電廠用磁記憶技術(shù)檢測了1號爐屏式再熱器4個(gè)對接焊口;廣東云浮發(fā)電廠采用磁記憶方法檢測受熱面管件異種鋼焊接接頭，并采用金相及硬度試驗(yàn)配合檢查，表明磁記憶信號異常處能夠反映焊接接頭的應(yīng)力和組織異常的狀態(tài);在燕山石化CJA-78412LT鍋爐改造檢驗(yàn)項(xiàng)目中，用磁記憶檢測方法檢測了新焊接的34根水冷壁管焊縫，檢測結(jié)果與其他無損檢測結(jié)果進(jìn)行了對比，具有很好的重復(fù)性。此外，磁記憶檢測技術(shù)在我國航天、造船、石油、化工行業(yè)也獲得了大量應(yīng)用。

金屬磁記憶檢測方法作為一種嶄新的無損檢測技術(shù)，具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和廣泛的應(yīng)用前景。無損檢測凝聚著現(xiàn)代科學(xué)的智慧，閃耀著現(xiàn)代文化的光輝，現(xiàn)代文明有無損檢測的一份貢獻(xiàn)。在人類進(jìn)入輝煌的21世紀(jì)的今天，我們應(yīng)該以更高的視角來審視無損檢測技術(shù)。但就我國目前的研究技術(shù)還需要進(jìn)行更多的基礎(chǔ)性研究，才能使其發(fā)揮出更大的優(yōu)勢，更好地滿足我國工業(yè)裝備的需要。

6參考文獻(xiàn)

[1]盧誠磊，倪純珍，陳立功.巴克豪森效應(yīng)在鐵磁材料殘余應(yīng)力測量中的應(yīng)用[J].無損檢測，2005，27(4)

[2]任吉林，鄔冠華，宋凱，等.金屬磁記憶檢測機(jī)理的探討[A].全國首屆金屬磁記憶檢測技術(shù)研討會論文集[C].