漏磁检测基本方法
漏磁检测_精品文档
漏磁检测基本原理一、漏磁场检测（magnetic fluxleakage testing MFL）是指铁磁材料被磁化后，起表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场，通过检测漏磁场以发现缺陷的无损检测技术。
当用磁饱和器磁化被测的铁磁材料时，若材料的材质连续、均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，磁通是平行于材料的表面的，几乎没有磁感应线从表面穿出，被检表面没有磁场。
但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化，由于缺陷处的磁导率很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，除了一部分的磁通会直接通过缺陷或是在材料内部绕过缺陷外，还有部分磁通会离开材料的表面，通过空气绕过缺陷再重新进入材料，在材料表面缺陷处形成漏磁场。
我们则可以通过磁敏感传感器检测到漏磁场的分布及大小，从而达到无损检测的目的。
二、漏磁检测系统的磁化方法磁化方法在漏磁检测中起着重要的作用，它影响被检测对象的磁场信号。
从磁化的范围来看，可分为局部磁化和整体磁化；从磁化所用的励磁磁源来看，可分为交变磁场磁化方法、直流磁场磁化方法和永久磁铁磁化法。
交变磁场磁化方法以交流电激励电磁铁进行磁化，电流频率的增高，磁化的深度减小，磁化后铁磁性材料不会产生剩磁，不需要退磁；直流磁场磁化方法以直流电流激励电磁铁产生磁场进行磁化，磁化的强度可以通过控制电流来实现；永久磁铁磁化法以永久磁铁作为励磁磁源，其效果相当于固定直流磁化。
永久磁铁可以采用稀土永磁、铝镍钴永磁等，一般采用稀土永磁，它磁能高，体积小。
采用直流磁化和永久磁化都会产生剩磁，退磁与否根据具体要求而定，对检测速度参数没有特定的要求。
磁化强度的选择一般在于以确保检测灵敏度和减轻磁化器使缺陷或结构特征产生的磁场能够被检测到为目标。
由于漏磁场检测是用磁传感器检测缺陷，相对也磁粉、渗透等方法，有以下优点：1、漏磁检测主要是传感器获得信号，计算机进行处理判断，易于实现自动化。
漏磁检测基本方法
19
输油管道检测机器人-管道猪 Pigging
华中科技大学机械学院
跟踪
无损检测新技术
20
从漏磁单检测探头到阵列检测探头
华中科技大学机械学院
单点
线阵
面阵
多层
走向与信号
无损检测新技术
21
油井管漏磁无损检测
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录井钢丝 抽油杆
油 管
钻 杆
套
管
输油管
储 罐 钢丝绳 测井电缆
1
Ｖ Ｐ Ｐ
2 x
实验表明：当裂纹宽 度大于0.15mm时，信 号幅度与宽度变化无 关。且斜向与幅度无 关。 二次消元：裂纹宽度
检测信号Ｖ ／Ｖ Ｐ Ｐ
7 6 5 4 3 2 1 0
0.2 mm
2.0 1.5 1.0 0.5 0
w 0.3 22
检测信号 Ｖ ／ Ｖ Ｐ Ｐ
2.5
1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 10 20
N
Ｖ Ｐ Ｐ
1
Ｖ Ｐ Ｐ
检测信号是二维信号：信号波形与 裂纹的宽度和深度有关。
2 x
因此，要求固定探头沿管杆周向布 置的独立检测单元、或旋转探头沿管 轴向布置的独立检测单元越多越好。
无损检测新技术
磁 轭
霍尔 元件
Bx
By
S
B
永久 磁铁
25
裂纹深度确定
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y
Ｖ Ｐ Ｐ
第2步
检 测 信 号Ｖ ／ Ｖ Ｐ Ｐ
华中科技大学机械学院
通过空间滤波器区分内、外部裂纹信号，对内部信号进行 补偿。
检测元件 B 检测元件 A 低通磁路
漏磁检测
腐蚀坑深度
• 在距上述条件表面一定距离时，腐蚀坑的 深度是影响漏磁信号振幅的一个主要因素 。腐蚀坑的体积和形状也能影响该信号的 振幅，这将在本文的后面讨论。但在给定 的条件下，漏磁场信号的振幅能用来评定 壁厚损失的百分比从而减少了需要的复查 量。
腐蚀坑体积
• 在其它地方曾论述了腐蚀坑的体积是影响信号振幅最重要 的因素，这是对MFL检出的缺陷结果不能定量的原因。由 于这些论点的论述单调，我们决定在真正的腐蚀缺陷上借 助技术模型和一些经验性的尝试，深入的研究腐蚀坑的体 积和深度对振幅的影响。制作了一系列设定深度和不同体 积的腐蚀坑模型。在板厚6.35mm、40%、50%和60%壁 厚深的条件下，腐蚀坑的体积和磁感应强度的变化关系曲 线如图11所示。它说明了腐蚀坑体积增减时对信号振幅大 小的影响。因此建议：对于典型储罐的"锥型"和"湖型"腐 蚀坑，单独使用MFL能合理准确的检测出严重的"复合"腐 蚀。然而，"柱型"腐蚀坑，例如硫化物(SRB)腐蚀，可能 会得到不准确的结果，因为在图11中，"柱型"腐蚀坑的体 积对应的曲线部分聚集在一起。
漏磁检测的应用漏磁检测的应用-钢丝绳的检测
• 在游乐场、索道、矿山、建筑等很多场合 ，钢丝绳是最主要的承载及传送工具，它 的质量对安全具有重要意义。在钢丝绳的 无损检测中，漏磁检测方法是唯一在实际 中应用的方法，通过检测断丝产生的漏磁 场，可以发现钢丝绳表面和内部的断丝、 磨损及较长长度的腐蚀情况[s1。据波兰 Zawada公司介绍，其MD120B钢丝绳探伤 仪能精确测出钢丝绳横截面积0.05%的变化
磁化方式
• 当磁化场是交变场时，检测的结果和时间有关， 由于缺 陷存在的不确定性，使得传感器检测到缺陷的时间是随机 的，这就使得对于同样的缺陷，在磁化周期内不同的时间 检测得到的结果不相同。这时采用交流50 Hz作为磁化电 流不但无法得到缺陷的完整信息，更严重的是使得检测的 可靠性变差。所以，对于漏磁检测来说，为了充分采集到 缺陷的信号及其频谱，交流磁化的频率一般为1kHz以上 。 • 近年来，随着对漏磁场检测技术的研究不断深入，在交流 磁化的基础上，在很多场合使用低频磁化技术。利用低频 磁化渗透深度大的特点，可使检测厚度增大。信号提取时 只提取相位信号，用于测量工件厚度的变化，可靠性很高 。
无损检测漏磁检测原理方法
无损检测漏磁检测原理方法无损检测是一种在不破坏材料的前提下，通过对材料进行各种检测手段来评估其质量和性能的方法。
而漏磁检测是无损检测的一种常用方法，它主要用于检测金属材料中的表面和近表面缺陷。
本文将介绍漏磁检测的原理和方法。
漏磁检测是一种基于磁场的无损检测方法，它利用材料中的磁性缺陷对磁场的扰动进行检测。
当材料中存在表面或近表面的缺陷时，其磁场分布会发生变化，从而可以通过测量磁场的变化来判断缺陷的存在与否。
漏磁检测主要依赖于材料中的磁化现象和磁化的磁场特性，通过对磁场的探测来确定缺陷的位置和尺寸。
漏磁检测的基本原理是利用材料中的磁滞现象。
当材料中存在缺陷时，缺陷周围的磁场分布会发生变化，从而产生漏磁场。
这种漏磁场可以通过磁探头探测到，并转化为电信号进行分析和处理。
漏磁检测主要通过测量漏磁场的强度和分布来判断缺陷的性质和位置。
漏磁检测的方法主要有两种：直接漏磁法和间接漏磁法。
直接漏磁法是将磁探头直接放置在被检测材料表面，通过测量磁场的变化来判断缺陷的存在与否。
直接漏磁法适用于表面缺陷的检测，如裂纹、划痕等。
间接漏磁法是将磁探头放置在被检测材料附近一定距离的位置，通过测量磁场的变化来判断缺陷的存在与否。
间接漏磁法适用于近表面缺陷的检测，如贝壳状缺陷、气孔等。
漏磁检测的设备主要包括磁探头和信号分析仪。
磁探头用于感测材料中的漏磁场，它通常由线圈和磁芯组成。
线圈用于产生磁场，磁芯用于增强磁场的强度。
信号分析仪用于接收和分析磁探头输出的信号，通过信号的幅值和频谱特征来判断缺陷的性质和位置。
漏磁检测具有许多优点。
首先，它是一种非接触式的检测方法，不会对材料产生破坏。
其次，漏磁检测可以对金属材料中的各种缺陷进行检测，如裂纹、气孔、夹杂物等。
此外，漏磁检测可以对材料进行在线检测，无需取样，节省了时间和成本。
然而，漏磁检测也有一些限制。
首先，漏磁检测只适用于磁性材料的缺陷检测，对非磁性材料无法进行有效检测。
其次，漏磁检测对缺陷的尺寸和形状有一定的限制，对于小尺寸和复杂形状的缺陷检测效果较差。
管道漏磁内检测技术总结
“Oa”段：这一段称为初 始磁化区。这一段B随H 增加缓慢增加，并且磁 化是可逆的。 “ab”段：磁感应强度B随H增加急剧增大。此 时若去掉磁化场，磁感应强度不再回到零，而 保留相当大的剩磁。因此“ab”段称为不可逆的 急剧磁化区。最大磁导率m 就出现在这个区 域内。
“bQ”段：磁感应强度B 随H的增加开始减慢， 这段称为旋转磁化区。 “QS”段：随H增加磁感 应强度B变化很小，这 个区域称为近饱和区。 不同铁磁材料的初始磁化曲线是不一样 的，软磁材料的磁化曲线比较陡峭，这说明 材料易于磁化；硬磁材料的磁化曲线比较平 坦，说明这种材料不易磁化。
④ 匀强磁场的磁感应线平行且距离相等，没有 画出磁感应线的地方不一定没有磁场。 ⑤ 磁感应线是一个个同心圆，每点磁场方向是 在该点切线方向。 4、磁场强度
在磁场中任意一点放一个单位磁极（N 极），作用于该磁极的磁力大小表示该点的 磁场大小，作用力的方向代表磁场方向。磁 场具有大小和方向，磁场大小和方向的总称 叫磁场强度矢量（简称：磁场强度）。
二、电磁感应定律 1、楞次定律与右手定则 （1）楞次定律：感应电动势趋于产生一个电流， 该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通 变化。适用于一般情况的感应电流方向判定。 可理解为： ①当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应 电流的磁场方向总是与原磁场方向相反； ②当穿过闭合回路的磁通量减小时，感应 电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。
（4）磁化：使原来没有磁性的物体具有磁性的 过程叫做磁化。铁和钢制的物体都能被磁化。 （5）去磁（或退磁）：使原来具有磁性的物体 失去磁性的过程叫做去磁（或称为退磁）。 （6）同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引； 条形磁体两端磁性最强，中间磁性最弱。 2、磁场 （1）磁场是存在于磁体、运动电荷周围的一 种物质。
漏磁探伤
什么是漏磁探伤？本文将对其作出详细介绍和具体说明，包括它的定义、探伤方法举例、检测基本原理及影响漏磁信号大小的四个因素。
对漏磁本身越了解，才能在工业中越顺利地进行探测。
下文相关内容，希望能够对您有所帮助。
工件磁化后，在表面和近表面的缺陷处，磁力线发生变形，逸出工件表面形成磁极，并形成可检测的漏磁场，通过漏磁场和外加磁性粒子的相互作用显示缺陷的位置、形状和大小。
在磁粉探伤中，磁轨法是应用较广泛的方法之一。
磁轨法中，设备的主要检验指标是提升力。
多数指标和标准中，磁轨提升力钧是作为设备性能控制、设备校验的标准。
磁轨提升力是磁铁只借助其磁性吸力，可提升某一重量为G 的铁素体刚块的能力。
一般认为，磁轨的磁场强度可以通过磁轨提升力来测定。
漏磁检测方法的主要检测原理是：将工件磁化（接近饱和），使其具有一定的磁通密度，以便在不连续处产生漏磁场，磁场传感器将输出信号送到运转放大器中。
由于采用磁饱和状态，工件内具有相当高的磁场强度和磁场密度，磁力线不受限制，因而工件表面有较大的磁漏通，有利于现场检测。
磁敏感传感器沿被磁化的铁磁性材料表面扫查，拾取缺陷漏磁场，形成缺陷电信号，达到发现缺陷位置以及参数的目的。
漏磁无损检测技术由于检测速度快、可靠性高且对工件表面清洁度不高等特点在金属材料的检测和相关产品的评估中获得广泛应用。
与磁粉检测探伤不同，漏磁检测中信号不用磁粉显示，对环境污染较低：由于采用各种敏感元件（如霍尔元件和线圈方式），检测结果直接以电信号输出，容易与计算机连接实现数字处理，因此其检测结果可存储和再现，便于检测信号的分析以及检测结果的趋势分析。
一般来说，漏磁信号的大小取决于四个因素，即：1、监测仪器本身性能，包括传感器及配套系统、预处理电路和信号分析系统；2、实际缺陷的几何形状和特性；3、仪器检测速度和被测部件运行状况（如是否受力等）；4、被检部件的磁性。
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漏磁缺陷量化
漏磁缺陷量化
漏磁缺陷量化是指对于材料或构件中存在的漏磁缺陷进行定量评估和测量的过程。
漏磁缺陷是指在磁场作用下，材料中存在的磁场不均匀或磁感应强度减小的区域，可能是由于材料中的磁性不均匀、裂纹、气泡、疏松等导致的。
以下是一些常用的漏磁缺陷量化方法：
1. 磁粉检测法（Magnetic Particle Testing）：该方法通过在材料表面施加磁场，然后在表面上撒布磁粉或磁性液体，当有漏磁缺陷存在时，磁粉或磁性液体会在缺陷处形成可见的磁粉堆积或液体聚集，从而可以通过观察和检测来定量评估漏磁缺陷的大小和形状。
2. 磁通密度法（Magnetic Flux Leakage）：该方法利用传感器或磁场探头测量材料表面的磁通密度分布，通过分析磁通密度的变化来检测和定量评估漏磁缺陷。
漏磁缺陷会导致磁通密度分布的不均匀，通过对磁通密度的测量和分析可以确定漏磁缺陷的位置和大小。
3. 磁化曲线法（Magnetization Curve）：该方法通过在材料中施加磁场，测量材料的磁化曲线，通过分析磁化曲线的特征来判断和量化漏磁缺陷。
漏磁缺陷会导致磁化曲线的形状和特征发生变化，通过对磁化曲线的测量和比较可以定量评估漏磁缺陷的程度。
4. 磁阻抗法（Magnetic Impedance）：该方法利用磁阻抗传感器或探头测量材料中的磁阻抗变化，通过分析磁阻抗的变化来检测和评估漏磁缺陷。
漏磁缺陷会导致磁阻抗的变化，通过对磁阻抗的测量和分析可以定量评估漏磁缺陷的大小和形状。
1/ 1。
管道漏磁内检测技术
B Φ/S 因此，磁感应强度也叫磁通密度。 磁感应线上每一点的切线方向代表该点的磁感 应强度的方向，磁感应强度的大小等于穿过与磁 感应线垂直的单位面积上的磁通量。 磁场强度只与励磁电流有关，而磁感应强度还 与被磁化的材料的性质有关。铁磁性材料的磁感 应强度B远大于磁场强度H。
二、电磁感应定律 1、楞次定律与右手定则 （1）楞次定律：感应电动势趋于产生一个电流， 该电流的方向趋于阻碍产生此感应电动势的磁通 变化。适用于一般情况的感应电流方向判定。
可理解为： ①当穿过闭合回路的磁通量增加时，感应
电流的磁场方向总是与原磁场方向相反； ②当穿过闭合回路的磁通量减小时，感应
电流的磁场方向总是与原磁场方向相同。
（3）右手螺旋定则（安培定则）：用右手握 螺线管，让四指弯向螺线管的电流方向，大拇指 所指的那一端就是通电螺线管的北极（磁场方向） （安培定则二）。直线电流的磁场的话，大拇指 指向电流方向，另外四指弯曲指的方向为磁感线 的方向（安培定则一）。
表示电流和电流 激发磁场的磁感线方 向间关系的定则，适 用通电导体磁场方向 的判定。
S
B
（3）单位
= BScos
在SI单位制中，磁通量的单位是韦伯，符号是
Wb；在CGS单位制中，磁通单位是麦克斯韦
（Mx），1麦克斯韦表示通过1根磁力线。
1Wb=108Mx=1T·m2=1V·s。磁通量是标量，
但有正负，正负仅代表穿向。
（4）意义：B越大，S越大，穿过这个面的 磁感应线条数就越多，磁通量就越大。
（4）磁化：使原来没有磁性的物体具有磁性的 过程叫做磁化。铁和钢制的物体都能被磁化。
（5）去磁（或退磁）：使原来具有磁性的物体 失去磁性的过程叫做去磁（或称为退磁）。
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漏磁场及其分量
无损检测新技术
霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理 学家霍尔（A.H.Hall，1855—1938）于1879年在研究 金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通 过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个 端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应。 这个电势差也被叫做霍尔电势差。
7
磁化原理
钢板的直流磁化
裂纹背面的漏磁场
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
钢管内壁伤的裂纹漏磁场变化
可见：钢管内壁上的裂纹漏磁场垂直 分量检测信号，信号峰峰间隔距离b、 壁厚、探头提离h之间的关系。
8
漏磁无损检测及相关概念
华中科技大学机械学院
横向缺陷检测原理
无损检测新技术
纵向缺陷检测原理
9
直流漏磁检测方法
裂 纹 横 向 倾 斜 角 度 α /度
7
6
0.2 m m
5
73 mm
4
3
2
1
0
0.2
0.4
0.6 0.8
裂纹深度
第3步
实验表明：裂纹深度与信 号幅度成非线性关系。
求解：通过建立数学 模型求出深度大小。
无损检测新技术
26
内外裂纹识别
华中科技大学机械学院
22
中国—全世界的管加工中心
华中科技大学机械学院
2006年，全球56%的油井管在中国制造； 2007年，全球60%的油井管在中国制造； 2008年， 全球70%的油井管在中国制造；
雨后春笋生长的无逢管厂
引发:2009年08月欧盟对中国无逢钢管的反倾销案! 2009年10月美国对中国无逢钢管的反倾销案!
二次消元：裂纹宽度
y
1
ＶＰＰ
2.5
2.0
1.5
w 0.3 22
1.0
0.5
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
裂纹宽度 w /mm
检测信号 ＶＰＰ／Ｖ
ＶＰＰ
华中科技大学机械学院
2
x
1.4
1.2
1.0
0.8
0.2 0.3
0.6
22
0.4
α
0.2
0 10 20 30 40 50 60
漏磁检测基本方法
华中科技大学机械学院
从磁粉检测发展到 漏磁检测发展到
定量漏磁检测 油井管中的应用 输油管中的应用
无损检测新技术
1
Visual
无损检测方法
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
Replication
2
从磁粉探伤发展到漏磁检测
华中科技大学机械Leabharlann 院检测元件磁粉检测
无损检测新技术
漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
探头固定、管直线运动 对横向伤敏感
无损检测新技术
10
探头旋转、管直进 对纵向伤敏感
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
横向伤漏磁检测原理
11
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
直流线圈磁化方式：结构简单、电气易实现、磁化能力强、易调整，成本低 等优势。其典型结构包括单线圈开路磁化结构和双线圈开路磁化结构。
纵向探伤机磁化器设计
应用实例：
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
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横向缺陷检测方法
华中科技大学机械学院
探头靴
探头单边安装
无损检测新技术
探头中间安装
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对角线磁化
纵向缺陷检测方法
局部磁化
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
17
从直流漏磁发展到交流漏磁检测
华中科技大学机械学院
钢管
磁轭式
钢棒
无损检测新技术
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从管外到管内漏磁检测
标准探头结构
华中科技大学机械学院
Powerful Magnets
Trail coils
Main receiving coils (lead coils)
多单元探头结构
Multi-coil circumferential
array
无损检测新技术
Wall loss detection coil
无损检测新技术
单线圈磁场变化曲线 双线圈中间近似均匀场，空间大，便于探头机构的 设计、安装、拆卸。
12
磁化及磁化器设计
横向探伤机磁化器设计
应用实例：
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
13
磁化及磁化器设计
纵向探伤机磁化器设计
华中科技大学机械学院
单边磁化结构
无损检测新技术
双边磁化结构
14
磁化及磁化器设计
无损检测新技术
4
磁化原理
钢板的直流磁化
华中科技大学机械学院
使被检工件饱和磁化是实现漏磁无损检测的关键的第一步
将钢板夹在磁扼内，如果通 过线圈的电流为I、线圈匝数 为n，则产生的磁动势Vw的 大小等于电流与线圈匝数乘 积：
Vw=I·n
无损检测新技术
5
钢板的直流磁化
磁化原理
华中科技大学机械学院
铁磁性材料的B-H曲线
以磁场为工作媒介、以磁敏感器件为测试手 段的机械化、自动化、智能化检测方法。
3
漏磁无损检测及相关概念
缺陷（伤）的分类
华中科技大学机械学院
探伤的目的是发现缺陷（伤），按照定义角度不同，有 如下分类：
（1）横向伤、纵向伤、斜向伤； （2）内伤、外伤； （3）自然伤、人工伤； （4）点状伤、线状伤、体状伤。
在均匀状态下，以下公式适用：
B=Ф/F和HE =V/L 式中：
F-钢板的横断面积； L-钢板的长度 V-钢板上的磁动势； Ф-通过钢板的磁通量 B-钢板内的磁通密度； HE -钢板内的磁场强度
无损检测新技术
6
钢板的直流磁化
磁化原理
华中科技大学机械学院
用霍尔元件可以分别测得漏磁场的水平及垂直 分量。
19
输油管道检测机器人-管道猪 Pigging
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
跟踪
20
从漏磁单检测探头到阵列检测探头
华中科技大学机械学院
单点
线阵
面阵
走向与信号
多层
无损检测新技术
21
录井钢丝 抽油杆 油管 钻杆 套管 输油管 储罐 钢丝绳 测井电缆
无损检测新技术
油井管漏磁无损检测
华中科技大学机械学院
无损检测新技术
23
主要缺陷
华中科技大学机械学院
纵横向裂纹、锈蚀、磨损
锈蚀
偏磨
无损检测新技术
24
缺陷的深度
剩余壁厚 截面积
裂纹深度确定
第1步
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裂纹产生的漏磁场是三维场：磁场分 布与裂纹长度、宽度和深度有关。
检测信号是二维信号：信号波形与 裂纹的宽度和深度有关。
一次消元：当检测探头敏感的宽度
小于裂纹的长度时检测信号不受裂纹 长度的影响。
因此，要求固定探头沿管杆周向布
置的独立检测单元、或旋转探头沿管 轴向布置的独立检测单元越多越好。
无损检测新技术
25
ＶＰＰ ＶＰＰ
y
1
2 x
N
霍尔
Bx
磁
元件
轭
By B
S
永久 磁铁
裂纹深度确定
检测信号 ＶＰＰ／Ｖ
检 测 信 号ＶＰＰ／Ｖ
第2步
实验表明：当裂纹宽 度大于0.15mm时，信 号幅度与宽度变化无 关。且斜向与幅度无 关。