无损检测-磁记忆技术文档
一种崭新的金属诊断技术—磁记忆检测技术
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陈军 一种崭新 的金属诊断技术一 磁记忆 检测技术
应用技术 ・ 呢？这是 由于铁磁 晶体 的微观结构特点决定 磁机械效应共 同作用的结果。铁磁学研究表
・
的。通常 ， 铁制工件在经过熔炼 、 锻造 、 热处 明，弹性应力对铁磁体不但产生弹性应变 ， 理等加工工艺时 ，温度大大超过居里点 ， 构 而且还产生磁致伸缩性质 的应变。 在应力 盯 件 内部 的磁畴结构会被重新组织 ， 磁性会消 作用下 ， 磁畴壁将改变其 位置 ， 同时 自发磁 失 。随后在金属冷却 到居里点 以下 的过 程 化也将改变其方 向。因此 ， 铁制工件某一部 中， 一方面铁磁晶铁在重新结晶的同时重新 位在周期性负载和外磁场 （ 如地球磁场 ） 作 形成磁构造 ； 另一方面会 由于材料内部 的各 用下会 出现残余磁感应和 自磁化 的增长 。 种不均应性 （ 如形状 、 结构及 含有夹 杂或缺 陷等） 而形成组织不均匀的遗传性 。这些组 ３ 与 目前 常规无损检测方法的 区别 织结构 的不均匀 部位往往 是缺陷或 内应力 集 中的部位 ， 由于磁机械效应 的作用会 出现
唯一行之有效 的无损检测方法 。
垂 直的负荷 Ｐ的情况下做拉力试验 ， 直至试 样断裂 。从图 １ｂ 可见 ， （） 该试样的断裂正好 出现在应力集中线处 ［ ｐ ）０ 。 Ｈ （－ ］ ｙ 铁 磁体在应力 的作用下具有磁 弹性效
２ 磁 记忆检测原理
磁记忆检测 磁记忆检测 的物理基础包括 ： 金属天然 应早 已为铁磁学的研究所证实 。 磁化条件下组织 和机械强度不 均匀造成 的 最重要 的贡献在于 只需 要通 过铁制 工件表
主题词 ： 磁记忆 无损检测 应力集中 早期诊断 检测技术
１ 引言
基于磁记忆的铁磁性构件定量无损检测研究
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａ ｕ ｆ ｍ ｓ ｍｐｌｎｇ ｙｓ ｅ ｎｉｏｒ ａ ｉ ｓ ｔ ｍ ｉ ｄ ｓｇｎ ｄ ｉ ｄ ｒ ｏ ｍ ｐ ｏｖ ｔ ｒ ｓ ｔ ｓ ｅ ｉ ｅ ｎ ｏｒ ｅ ｔ ｉ ｒ ｅ ｈｅ ｅ ｕｌｓ’ ｓ ａ ｉｉｙ ｆ ｔ ｂ ｌｔ ｏ ｍ ａ ｎｅ ｉ ｅ ｏ ｙ ｔ ｓ ｉ ｇ， ｎｄ ｔ ｘｐｅ ｉ ｎｔ ｌｒ ｓ ｔ ｆ ｓ ｓ ｅ ａ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ ｇ ｔｃ ｍ ｍ ｒ ｅ ｔｎ ａ ｈｅ ｅ ｒｍｅ ａ ｅ ｕｌｓ ｏ ｙ ｔ ｍ ｒ ｎａ ｙ ｅ ．Ｔｈ ｘ ｒｍ ｅ ａ ｅ ｅ ｐｅ ｉ ｎｔ ｌ ｒ ｓ ｔ ｈｏ ｔ ｔｌｆ— ｆ ｓ ｌｔｌ ｎｆｕ ｎｃ ｙｓ ｅ ｓ ａ ｌｔ ａ ｃ ｎ ｎ ｐ ｅ ｓ ｇ ｅ ｔｉ ｅ ｕｌｓ ｓ ｗ ｈａ ｉｔｏ ｆｈａ ｉｔｅ ｉ ｌ ｅ ｅ ｏｎ ｓ ｔ ｍ ｔ ｂｉｉｙ， ｎｄ ｓ ａ ｎｉ ｇ ｓ ｅ ｄ ｈａ ｒ ａ ｎ— ｆｕｅ ｃ ｎ ｓ ｓ ｅ ｓ ａ ｌｔ ｌ ｎ ｅ ｏ ｙ ｔ ｍ ｔ ｂｉｉｙ． Ｋｅ ｒ ｓ： ｇ ｔｃ ｍ ｅ ｏ ｙ；ｉｔ ｏ ｆ ｕ ｆ ｒ ｓ ｍｐｌ ｙ ｗｏ ｄ ｍａ ｎｅ ｉ ｍ ｒ ｌｆ— ｆ ； ｎｉｏ ｍ ａ ｅ
能 ， 时为 了使铁 磁构 件 内的总 自由能趋于 最小 ， 此 在
３ 实验 分 析
３ １ 提离 值对 磁记忆 定量 检测 的影 响 ． 在 相 同 的采样 速 率 和扫 描 速度 条 件 下 ， 将探 头 提 离值逐 渐 增 大 进 行 检 测 ， 测 结 果 如 图 ３所 示 。 检 由图 ３中信号 变化 幅度 可 见 ， 提离 值 逐 渐 增 大 的 在 情 况下 ， 磁场 变化 曲线及 其 峰值几 乎没有 改 变 ， 场 磁 曲线 的梯度 变化 峰值位 置也 基本 固定 。采用 峰 一峰 值进行 定量 分析 时 ， 计 算 结 果 的影 响 较 小 。这 说 对 明在表 面粗 糙和 污垢 附着 等 恶 劣 条件 下 ， 用 磁 记 利
无损检测论文 1、参数设置对磁记忆技术判断缺陷灵敏度的影响
参数设置对磁记忆技术判断缺陷灵敏度的影响摘要研究了提离值b和记录数据间隔s对磁记忆技术判断缺陷灵敏度的影响。
结果表明：垂直于缺陷主平面检测时，b为0~10mm时，磁场强度H p(y)随b值增大下降较为明显，磁场梯度K值成线性下降；b>10mm 时，H p(y)和K随b增大均下降较小。
对于磁信号异常较为明显的部位，本试验中可最大在距其55mm远的距离检测到信号异常。
为得到较高的灵敏度，提高检测准确度，在不损伤探头的前提下，应尽量减小b值。
s大小对磁记忆信号影响较小，但也不可太大。
关键词磁记忆检测信号；提离值；记录数据间隔1 引言自1998年俄罗斯学者Dubov[1]将磁记忆技术介绍入中国以后，该技术受到了各个领域研究人员的广泛关注[2]。
该技术检测时不需要施加外磁场，检测信号相对较弱，因此，对其检测过程中的影响因素要有充分了解。
提离较大时，所获得磁信号降低，会降低检测灵敏度。
同时，磁记忆技术检测时不需要打磨构件表面，可以在未拆除保温层前进行检测，在保温层厚度的提离值下，若缺陷部位的磁信号仍可被检测到则可先对检测构件进行普查，根据磁记忆技术检查结果确定哪些部位拆除保温层，对提高检测速度和节约人力、物力有很大帮助。
本试验介绍了提离值与记录数据间隔对磁记忆信号判断缺陷灵敏度的影响。
2 试验采用磁记忆检测仪对高压无缝气瓶进行检测，对其中标记为ga、gb和g3的信号异常较为明显的部位进行重点检查，经超声波复查这些磁信号异常部位存在小缺陷。
磁记忆检测仪应用俄罗斯产TSC-1M-4型应力集中磁检测仪，1型和2型两种探头，1型探头有4个通道，其中第4个通道用于消除地磁场的影响，2型探头有2个通道。
检测时根据信号异常区域选择探头型号。
磁特征参数为磁场强度H p(y)和磁场梯度K，本试验中所给K值为检测信号异常部位的最大磁场梯度值。
由前期试验结果，可通过磁记忆信号特征判断缺陷的主平面[3]，据此，在平行和垂直于缺陷主平面两个方向进行检测。
磁记忆
被检测构件表面不需要进行预处理 ;分别区分塑性变形区 和出弹性变形区。
操作简单快速,可重复性好和可靠性高;确定金属层滑动面 位置和产生疲劳裂纹的具体位置。 可以准确可靠地探测出被检测对象的应力集中部位或微 观缺陷部位 ,可以将裂纹在金属组织中的走向和是否继续 发展显示出来。 是迄今为止唯一有效的铁磁构件早期诊断方法。
发展方向
深入研究磁记忆检测机理
发展磁记忆检测方法的不同组合
建立裂纹的几何形状与应力值之间的数据库
研发磁记忆检测机器人
问题
做疲劳试验没有考虑到所用仪器的磁化作用，导 致测的数据有偏差，是不是制定量化标准的一大 障碍？ 地磁场的存在是否是诱发铁磁构件应力集中区形 成漏磁场的必要条件？ 什么样的材料围起来的空间没有磁场？ 管道表面的磁场信号强度在垂直面上随着远离管 道是否成线性变化？（先从条形磁铁下手）
俄罗斯学者杜波夫1997年公开提出金属磁记忆检测技术。
1999年来到我国参加了中国第七届无损检测年会时介绍 了该种无损检测方法 ,由此金属记忆检测技术在我国兴起 研究浪潮。 2002年俄罗斯焊接协会制定了焊接接头磁记忆检测标准。
磁记忆技术的国内外现状
DOUBOV教授提出了磁记忆效应学说, 基于磁机械效应、自发 磁化及磁致伸缩效应，认为磁记忆是利用构件载荷作用下形成 的位错滑移带区域而出现自由漏磁场。国内对磁记忆检测机理 研究有两个主要的观点: 任吉林等从能量平衡角度来解释了铁 磁体内部磁畴的畴壁发生不可逆的重新取向排列, 形成漏磁场, 提出了基于铁磁学基本理论的能量平衡说。仲维畅从电磁学角 度解释了在电磁感应作用下, 铁磁性材料的非对称弹塑性应变, 进而解释了金属磁记忆的磁机械效应。
磁记忆检测
第2章与磁记忆检测有关的基础知识
• 磁记忆检测技术是一种专门用来诊断铁磁 性部件应力集中的新型无损检测技术，因 此深入理解铁磁性物质的基本特点和基本 现象以及其力学特性等对于研究磁记忆检 测的原理显得非常重要。
物质的磁性
• 磁性是物质的基本属性之一。 • 当外磁场发生改变时，系统的能量也随之改变， 这时就表现出系统的宏观磁性;从微观角度看，物 质中带电粒子的运动形成了物质的元磁矩，当元 磁矩取向为有序时，便形成了物质的磁性。 根据 物质磁化后对磁场的影响，可以把物质分为三大 类:使磁场减弱的物质称为抗磁性物质;使磁场略 有增强的物质称为顺磁性物质;使磁场剧烈增加的 物质称为铁磁性物质。抗磁性物质的磁化率x为负 （数量级约为-10-6～-10-3），顺磁性物质的磁 化率x为正（数量级约为-10-6～-10-2），而铁磁 性物质的磁化率x很大。
与磁记忆有关的力学性质
• 在连续介质中，作用于物体的机械力一般 可以分为三种类型，即外部体载荷、外部 面载荷和内部载荷。 • 外部体载荷又称为外部体积力或简称为体 力 • 外部面载荷又称为外部表面力或简称为面 力。 • 内部载荷是物体内部各粒子对相互作用的 结果，因此是一种内力
• (1) 可准确可靠地探测出被检对象上以应力 集中区为特征的危险部件和部位，是迄今 为止对金属部件进行早期诊断的唯一行之 有效的无损检测方法； • (2) 不需要专门的磁化设备，而是利用地磁 场这一天然磁场源对工件进行磁化，从而 能对铁制工件进行可靠的检测； • (3) 不需要对被检工件的表面进行清理或其 他预处理，对工件表面的检测可在线进行； • (4) 检测重复性和可靠性好； • (5) 能实现快速检测，提高了检测效率。
• 美国爱荷华州立大学(Iowa State University)无损评估中心的D. C. Jiles等 人以及加拿大女王大学(Queen‘s University)物理系的D. L. Atherton等人于 上世纪八十年代初开始，在铁磁性材料的 磁机械效应、磁滞特性、磁化特性、应力 对一些磁特性（磁滞现象、磁化特性和磁 致伸缩效应等）的影响以及对铁磁性物质 的磁无损检测方面做了大量的研究工作从 大约10年。
磁记忆检测技术原理
磁记忆检测技术原理
磁记忆检测技术是一种非破坏性检测方法，它利用磁性材料的磁记忆效应来检测材料中的缺陷和应力状态。
该技术可以应用于金属、合金、铸件、焊接接头等材料的缺陷检测和应力分析。
磁记忆效应是指当磁性材料受到外部应力或磁场作用时，其磁性状态会发生变化，这种变化会在材料表面形成磁场分布的变化，从而形成磁记忆图案。
这种磁记忆图案可以通过磁传感器进行检测和分析，从而得到材料的缺陷和应力状态信息。
磁记忆检测技术的原理是利用磁性材料的磁记忆效应来检测材料中的缺陷和应力状态。
在检测过程中，首先需要将磁传感器放置在被检测材料的表面，然后通过外部磁场的作用，使磁性材料发生磁记忆效应。
这时，磁传感器会检测到材料表面的磁场分布变化，并将其转换成电信号输出。
通过对这些电信号的分析和处理，可以得到材料的缺陷和应力状态信息。
磁记忆检测技术具有许多优点，如非破坏性、高灵敏度、高精度、快速、简便等。
它可以检测出微小的缺陷和应力状态，对于一些难以进行传统检测的材料和结构，具有很大的应用潜力。
同时，该技术还可以进行在线检测，对于生产过程中的质量控制和安全监测具有重要意义。
磁记忆检测技术是一种非常有前途的检测方法，它利用磁性材料的
磁记忆效应来检测材料中的缺陷和应力状态。
随着科技的不断发展，该技术将会得到更广泛的应用和推广。
磁记忆检测原理及应用
磁记忆检测原理及应用磁记忆检测是一种基于磁场变化的无损检测技术，可以用于检测材料中的缺陷和变化。
它利用磁记忆效应来检测物体表面或内部的缺陷，通过收集和分析磁场的变化来确定材料的状态。
磁记忆检测的原理是基于材料的磁记忆效应，磁记忆效应是指在应力作用下，材料的磁性会发生变化。
当材料中存在缺陷或应力集中时，磁记忆效应就会产生。
具体来说，材料中会产生磁荷分离，形成磁荷团簇，这些磁荷团簇在外部磁场的作用下会导致磁场的畸变。
通过检测和分析磁场的变化，可以确定材料中的缺陷和变化。
磁记忆检测的应用非常广泛。
首先，它可以用于航空航天领域，用于检测航空发动机、液压元件、涡轮叶片等的缺陷和变形，以确保航空器的安全运行。
其次，它可以用于石油化工行业，用于检测石油管道、储罐等的裂纹和腐蚀，以确保石油化工装置的正常运行。
此外，磁记忆检测还可以应用于桥梁、建筑物、铁路轨道等基础设施的检测，用于监测结构的疲劳损伤和变形情况，以确保安全使用。
磁记忆检测的过程通常可以分为几个步骤。
首先，需要对被检测物体进行磁化处理，将磁场引入材料中。
然后，使用磁场传感器或磁阻法检测磁场的变化。
接下来，通过信号处理和数据分析，可以确定材料中的缺陷和变化。
最后，根据检测结果，可以采取相应的修复或维护措施。
与传统的无损检测方法相比，磁记忆检测具有以下优点。
首先，它可以对材料的表面和内部进行检测，不受表面涂层的干扰。
其次，磁记忆检测不需要直接接触被检测物体，可以在一定距离内进行检测，适用于复杂和不易接近的结构。
此外，磁记忆检测对被检测物体没有破坏性，可以进行长期的在线监测。
然而，磁记忆检测也存在一些限制和挑战。
首先，磁记忆效应比较微弱，对磁场传感器的要求较高。
其次，磁记忆检测对环境磁场的影响较大，需要进行环境磁场的校正和干扰抑制。
此外，磁记忆检测在复杂应力场下的准确性和可靠性还需进一步研究和改进。
总的来说，磁记忆检测是一种有潜力的无损检测技术，可以应用于多个领域。
磁性无损检测新技术1
从磁场信号的形成来看，磁性检测可分为：
➢剩余磁场检测法(Residual Field Testing，
简称RFT)；
➢有源磁场检测法（Active Field Testing，
简称AFT）
➢金属磁记忆检测法（Metal Magnetic Memory，
简称MMM）
1.2.1 磁化方式
1 交流磁化方式
➢交流磁化方式以交流电流激励电磁铁产生磁场磁 化被测构件。
➢在被测构件中，交流磁场易产生集肤效应和涡流， 且磁化的深度随电流频率的增高而减小，因此在 漏磁法中这种磁化方法只能检测构件表面或近表 层裂纹等缺陷。
➢在主磁通法中具有一定的应用特点，交流磁化强 度容易控制，大功率50Hz交流电流源易于获得, 磁化器结构简单，成本低廉
➢金属材料不同，其产生磁场和记忆磁场的程度也 不一样，一般来讲，铁磁性构件的这一现象更明 显，因而应用相对广泛
1.1 磁性无损检测技术分类
1.1.2 按磁场信号测量方法的分类
从磁场信号etic Flux Leakage Testing，
简称MFL法)
磁性无损检测技术的特点 以磁场为工作媒介； 以磁敏感器件为测试手段； 以机械化、自动化和智能化为实现方式； 易于实现非接触检测和在线实时检测
1.1 磁性无损检测技术分类
1.1.1 按磁场信号形成方式的分类 1.1.2 按磁场信号测量方法的分类 1.1.3 按检测结果表现形式的分类
1.1 磁性无损检测技术分类
1.2 铁磁性构件的磁化技术
1.2.1 磁化方式化方式 5 综合磁化法
➢在某些测量中，如主磁通法（MMF）检测中，直 流磁场难以激发出检测信号，而只用交流磁化时 又会受到磁导率急剧变化的影响，因而需要用到 直流和交流磁场综合磁化方式，即先用直流励磁 器将被测构件磁化到近饱和区域，此时材料的磁 导率变化成缓慢下降的直线，再在直流磁场上叠 加一交变磁化场激发，从而获得较好线性度的输 出信号通常称此时的直流磁场为偏磁场，它的主 要作用是减小磁导
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1 ．什么叫磁记忆效应?
在具有外磁场（地球磁场）存在的条件下，承载的铁磁部件中会产生应力集中，并在应力集中部位出现导磁率减小，工件表面的漏磁场增大的现象，铁磁性金属部件所具有的这一特性称之为“磁机械效应”。
由于这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，故又称“磁记忆”效应。
2 ．什么叫金属磁记忆检测？
金属的磁记忆检测（M MT ）是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。
该方法对铁磁性部件由于疲劳、形变、损伤而产生的微裂纹可进行早期诊断。
3 ．简述磁记忆检测的原理。
工程部件由于疲劳、形变而产生的微裂纹会导
致出现应力集中，研究表明：承载铁磁性金属部
件存在着磁记忆效应，其表面的磁场分布与部件
应力载荷有一定的关系，因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件进行诊断。
x 理论与实践研究证明，铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Ｈｐ（）具有最大值，法向分量Ｈｐ(y) 改变符号且具有零值。
实践中，我们通过检测法向分量Ｈｐ (y) 来完成对部件的检测工作。
4 ．适合用磁记忆法（MMT ）检测的对象有哪些？
金属磁记忆法（M MT ）检测仪器适用于对铁磁金属制件的早期快速诊断。
该仪器配备不同形式的探头，可对管道、容器、汽轮机和燃汽轮机叶片、转子、叶轮，飞机机体、起落架
以及各种不同形状构件、焊接头进行检测。
MMT 检测方法不要求对被检测部件表面进行处理，可直接检测，方便操作。
5 ．金属磁记忆诊断法有哪些优点？
金属磁记忆诊断方法和传统的检测方法相比，具有下列优点：
①既可检测出宏观缺陷又可检测出微观缺陷，并能进行未来危险的预报。
②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠的检测。
③不需对被检金属表面进行清理或其它预处理。
④提离效应影响很小。
⑤设备轻便、自带电源、有记录装置，操作简单、灵敏度高、重复性与可靠性好。
⑥在检测过程中确定零件的应力集中线，实现早期诊断。
6 ．简述《磁记忆检测数据分析软件》的用途。
在磁记忆检测的数据分析软件中，二维显示图可看出缺陷的水平位置，三维显示能直观
地显示出缺陷的立体分布情况，色标图可显示出缺陷周围的ＨＰＹ的分布情况，管道显示图可
显示出缺陷在管道上的位置，极坐标图可显示出缺陷在圆周上的位置。
通过磁记忆检测信号
处理软件和分析，可以检测出不同铁制试件的缺陷或应力集中线的位置。
7 ．什么叫磁弹性效应？
磁弹性效应是指当弹性应力作用于铁磁材料时，铁磁体不但会产生弹性应变，还会产生
磁致伸缩性质的应变，从而引起磁畴壁的位移，改变其自发磁化的方向。
究其原因，产生磁
弹性效应是因为铁磁体在受到外应力的作用后，会在磁晶体内增添应力能引起的。
8 ．什么叫磁机械效应？
磁化强度的变化与应力等力学量的变化密切相关的现象称为磁机械效应。
铁磁物质伴随着磁化强度的变化而产生应变（大小或形状的变化）的磁致伸缩是这种效应之一。
9 ．简述磁记忆设备的组成。
磁记忆检测设备由主机（金属磁记忆诊断仪）、探头和辅助设备组成。
典型的金属磁记
忆诊断仪的原理框图如下：
10 ．什么叫磁敏传感器？
磁敏传感器就是把磁学物理量转换成电信号的传感器，它广泛用于自动控制、信息传递、
电磁测量、生物医学等各个领域。
适应于磁记忆检测的磁敏传感器有检测线圈、霍尔元件、
磁敏二极管等。