基于磁记忆效应的一种无损检测新技术.pdf
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1、基于磁记忆效应的一种无损检测新技术 林俊明 林春景 林发炳萨 辉 (爱德森(厦门)电子有限公司,厦门 361001) (厦门嵩屿电厂,厦门 361001) 摘 要 简要介绍一种基于金属磁记忆效应原理的无损检测新方法及其仪器的功能和应用。 该法不需要对部件表面进行任何预处理,具有快速、 简便、 无污染等优点。 主题词 电磁检验 磁记忆 金属 损伤 应力集中 A NEW NONDESTRUCTIVE TESTING TECHNIQUE BASED ON MAGNETICM EMORY EFFECT L in Junm ing L in Chunjing L in FabingSha Hui (Ed
2、dysun(Xiamen)Electronic Co. , L td) (Songyu Power Plant, Xiamen) Abstract A new nondestructive testing methodmetal magnetic memory as well as the function and application of the instrument based on the technique are introduced.The method neednt precondition the surface of test parts. So it hasmany a
3、dvantages such as speediness, si mplicity, free of pollution etc. Keywords Electromagnetic testing M agneticmemory M etal Defect Stress concentration 现代工业正朝着 “三高”(即高温、 高速、 高载)方 向发展。设备和构件在 “三高” 运行状态下往往未到 下一个常规检测周期就已发生损坏,造成严重的后 果。传统无损检测(NDT)方法(超声、 磁粉、 渗透、 涡 流和射线等)已广泛应用于工业检测,但由于原理和 工艺的局限性,传统NDT法仅能检出已发展
4、成形 的缺陷。为了可靠、 灵敏地检出金属的早期损伤,尤 其是金属的隐性不连续变化,以满足现代工业无损 检测的需要,必须探索新理论,开发新仪器。1997年 在美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上, 俄罗斯科学家提出金属应力集中区金属微观变化 磁记忆效应相关学说,并形成一套全新的金属诊 断技术金属磁记忆(MMM)技术,该理论立即 得到国际社会的承认。这一被誉为21世纪NDT新 技术的检测法,是集常规无损检测、 断裂力学和金相 学诸多潜在功能于一身的崭新诊断技术,已迅速在 澳大利亚、 印度及东欧等国家和地区的许多企业中 得到推广和应用,中国也开始引进这项新技术。 在现代工业中,大量的铁磁性金属
5、构件,特别是 锅炉压力容器、 管道、 桥梁、 铁路、 汽轮机叶片、 转子 和重要焊接部件等,随着服役时间的延长,不可避免 地存在着由于应力集中和缺陷扩展而引发事故的危 险性。金属磁记忆检测方法便是迄今为止对这些部 件进行早期诊断的唯一可行的方法。本文对该检测 法的原理和应用作一简要介绍。 1 金属磁记忆原理 1. 1 磁记忆效应 机械零部件和金属构件发生损坏的一个重要原 因,是各种微观和宏观机械应力集中。 在零部件的应 力集中区域,腐蚀、 疲劳和蠕变过程的发展最为激 烈。机械应力与铁磁材料的自磁化现象和残磁状况 有直接的联系,在地磁作用的条件下,用铁磁材料制 成的机械零件的缺陷处会产生磁导率减
6、小,工件表 面的漏磁场增大的现象,铁磁性材料的这一特性称 为磁机械效应。磁机械效应的存在使铁磁性金属工 件的表面磁场增强,同时,这一增强了的磁场 “记忆” 着部件的缺陷或应力集中的位置,这就是所谓的磁 记忆效应。 1. 2 检测原理 工程部件由于疲劳和蠕变而产生的微裂纹会在 缺陷处出现应力集中,由于铁磁性金属部件存在着 磁机械效应,故其表面上的磁场分布与部件应力载 荷有一定的对应关系,因此可通过检测部件表面的 磁场分布状况间接地对部件缺陷和(或)应力集中位 置进行诊断,这就是磁记忆效应检测的基本原理。 792 第22卷第7期 2 0 0 0年7月 无损检测 NDT Vol . 22 No. 7
7、 July 2 0 0 0 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 标准搜搜网 提供各类标准行业资料免费下载 实验研究结果表明,铁磁性部件缺陷或应力集 中区域磁场的切向分量Hp(x)具有最大值,法向分 量Hp(y)改变符号且具有零值(图 1) 。故在实际应 用中,可通过检测法向分量Hp(y)来完成对部件上 是否存在缺陷(或应力集中区域)的检测。 图1 2 智能化磁记忆金属诊断仪 EM S22000智能化磁记忆金属诊断仪便是基于 铁磁金属磁记忆原理,采用先进的微电子技术、 计算 机技术和磁记
8、忆检测技术研制而成的新一代无损检 测仪器。 它具有多个实时检测通道,不需要对被检测 对象专门充磁,也无需对被测表面作任何预处理,检 测速度快,对表面有保护层的部件允许提离至 150mm以外进行检测,未知的应力集中或缺陷位置 可在检测过程中确定。仪器采用人机对话、 菜单提 示、 热键帮助,具有中、 英文软件版本,操作简便,且 具有记录、 存储、 复制和分析功能。 仪器整机体积小、 重量轻、 交直流两用(自带)电源。 尤其是采用最新的 场致发光平板显示技术以满足宽温、 抗振、 宽视角、 高对比度等现场检测的要求。 此外,仪器还配有数据 分析管理软件,可对现场采集的资料在任何一台PC 机上作进一步的
9、分析和处理。 EM S22000主要技术指标为,测量通道数: 4个 (可扩至8个 ); 最小步距: 1mm;最大测距: 150mm; 最小测距: 1mm;最大扫描速度: 0. 5m? s; 微处理器: 16位;存储器: 2M ;内存容量: 4M(可扩展至2G ); 高亮度场致发光屏: EL 256320;工作温度范围: - 25+ 60;机内电源: 12V 5AH(可充电镍镉电 池 ); 外接电源:AC220V或DC27V。 3 金属磁记忆检测法的应用 金属磁记忆方法可用以检测诸多金属构件,如 输油管道、 螺栓、 汽轮机叶片、 转子、 轴承、 齿轮对、 路 轨、 桥梁、 焊缝、 港口机械、 抽
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