新型金属无损检测技术及其应用

　　一、前言

　　常规的无损检测方法主要包括X射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、液体渗透、应力探伤等方法。而金属磁记忆检测作为一项新技术，不同于其他常规无损检测方法，其独特之处在于能对铁磁金属构件的应力集中、失效、损伤等进行快速、准确的早期诊断，以防止设备发生突发性疲劳破坏。目前，这种方法在俄罗斯、乌克兰、保加利亚、澳大利亚、波兰和印度等国家的锅炉管道和透平匡卜片强度和可靠性诊断方面得到大量应用。而且俄罗斯已开发出了专门成套的检测仪器和制定了十多个检测方法标准。我国也已经展开了此方面的研究工作，清华大学等科研机构已经研制出相关的设备。

　　二、金属磁记忆检测技术基本原理

　　磁记忆检测方法的原理:处于磁记忆环境下的铁磁制件受工作载荷的作用，其内部会发生具有磁滞伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，并在应力与应变集中区域形成最大漏磁场Hp的变化。即:磁场的切向分量Hp(y)具有极值，法向分量Hp(y)改变符号且具有零值点，漏磁场法向分量的零值线即是制件的残余力集中线，靠近应力集中线的漏磁场法向分量的变化强度表示制件的残余应力水平。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保留，从而通过漏磁场法向分量Hp(y)测定，可以准确推断工件的应力集中部位。

　　研究证明，铁磁性材料在地磁作用下，缺陷处的导磁率减小，工作表面的漏磁场就增大，这一特征称磁机械效应。由于磁机械效应的存在，使得铁磁性金属工件的表面磁场增强，增强后的磁场“记忆”了部件的缺陷或应力集中的位置，即“磁记忆”效应。通过进一步研究，可得出铁磁构件内部残余应力与表面漏磁场之间的对应关系，从而对磁记忆检测进行定量分析。在铁磁制件承受拉伸、压缩、扭转和周期性载荷时，发生的剩余磁性变化都与最大作用应力有关系。该方法通过对磁场的分布状态进行分析来模拟应力状况，通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件缺陷或应力集中位置进行诊断。

　　目前使用的金属磁记忆检测设备是利用地球磁场作为参考值，通过检测铁磁制件表面漏磁场的法向分量的零值线来确定应力集中区，通过计算漏磁场的法向分量的梯度值来评价设备的寿命。

　　利用传统的无损检测方法无法解决设备突发的疲劳破坏问题，因为这些方法的目的均是寻找己经发展的缺陷，而金属磁记忆检测法则是通过对设备进行早期诊断来解决这个问题。金属磁记忆的基本任务，就是在检测对象上确定出以应力集中区为标志的最危险的区段和部件，然后在应力集中区采用超声波探伤等方法确定具体的缺陷存在。