磁记忆检测技术原理
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
无损检测-磁记忆技术文档
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。
磁记忆用于柱塞泵腔体检测的研究
在 一１ ５～２ Ａ ｍ 范 围 内 变 化 ， 值 较 小 ， 有 多 ５／ 幅 但 处过 零点 ； Ｋ值 在 过 零 点 处 有 极 大 值 ， 大 值 在 极 ３ ０～５ ０ ／ ． ．Ａ ｍ或 ｍ ｍ之 间变 化 。锈 蚀会 使腔 体表 面 产生 不 同程 度 的 微 观组 织 变 化 和损 伤 ， 些 变 这
体 的无损 检测方 法 ， 然而 由于 柱 塞 泵腔 体 几 何 结 构 的特殊 性 ， 材料 为高合 金钢 ， 化效果 并不 理 且 磁
想； 同时 磁粉 检测 只能发 现宏 观缺 陷 ， 能对 柱塞 不
图 １ 磁 记 忆 检 测 原 理
２ 柱 塞泵 腔体 三维有 限元仿 真分 析
泵 腔体进 行早 期诊 断 。因此 ， 需要提 出一 种方 便 、
头 体 内部腔体 很 容 易 产生 疲 劳 裂 纹 ， 造成 疲 劳 失 效 。疲 劳裂纹 源往 往位 于应 力集 中 区域 或有 缺陷
的漏磁 场 日 的变 化 。 即磁 场 的切 向分 量 日 （ 。 ）
具有 最大值 ， 法 向分 量 Ｈ （ ） 而 Ｙ 改变 符 号 且 具 有
ｗ ～ Ｍ一 、
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图 ６ 锈 蚀 腔 体 磁 记 忆 检 测 结 果
３ ３ 存在轴 向裂 纹缺 陷腔体 的 磁记忆 信号 分析 ． 存在轴 向裂纹缺 陷腔 体 的磁记忆 检测 结果 如 图 ７所 示 。 由图 ７可 以看 出 ： 轴 向裂纹 缺 陷 腔 有 体 的磁场 法 向分 量 Ｈ。 Ｙ 值 在 一１ （） ５～２ Ａ ｍ 范 ５／
龙 飞 飞 ， ，９ ８年 ６月 生 ， 教 授 ， 士生 导 师 。黑 龙 江 省 大 庆 市 ，６ ３ ８ 男 １７ 副 硕 １３ １ 。
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。
金属磁记忆检测技术机理
金属磁记忆检测技术机理、概况及应用2006年6月2日摘要：介绍金属磁记忆检测技术的机理、发展、现状、目的和意义，用一个应用实例初步评价了磁记忆检测技术的有效性，提出了磁记忆技术发展的近期和远期目标，展望了应用前景。
金属磁记忆检测技术可以准确可靠地探测出铁磁构件以应力集中为特征的危险部位，是迄今为止对金属构件进行早期诊断的唯一可行的无损检测方法。
金属磁记忆检测法利用处于地球磁场中的铁磁性金属的磁性能在应力和变形集中区内产生不可逆变化，在金属与空气边界出现磁导率跃变，其表面产生漏磁场，测试该漏磁场便可无损、快速、便捷、准确地确定铁磁性金属结构上的应力和变形集中区即设备上最危险的区段和部位，进行强度和寿命的诊断。
这种技术弥补了传统无损检测方法的不足，具有以下显著的特点，①是一种能以高准确度确定检测对象上以应力和变形集中区为标志的最危险区域的唯一无损检测方法，可以通过早期诊断较为准确地评价设备的安全性。
②对设备外露部分的检测无需设备停止工作。
③无需对被检测对象表面进行去除涂层、打磨等预处理，降低了成本。
④原理可靠，特征信号明显，去除人为因素，结果准确性高。
⑤能够实现快速检测 (1OOm／h)和检测自动化，以便对设备进行 i00 快速扫查，提高效率，避免漏检。
⑥利用地球磁场，无需专门的磁化装置，从而使检测设备体积小、重量轻、成本低，同时能改善劳动条件，降低劳动强度。
金属磁记忆检测技术的机理磁记忆原理可以表述为：处于地磁环境下的铁构件受工作载荷的作用，其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，并在应力与变形集中区形成最大的漏磁场 H的变化。
即磁场的切向分量 H (z)具有最大值．而法向分量 H (y)改变符号且具有零值点。
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 H (y)的测定，便可准确推断工件的应力集中部位。
磁记忆检测原理可以由拉伸试验得到验证。
研究证明，产生金属磁记忆的原理是磁弹性效应。
金属磁记忆检测技术的发展现状及其在石化企业中的应用探析
金属磁记忆检测技术的发展现状及其在石化企业中的应用探析（中国石化集团北京燕山石油化工有限公司锅炉压力容器检验所北京 102500）[摘要]金属磁记忆检测技术作为无损检测领域里的新兴技术，能快速准确的检查出仪器故障，近年来被广泛应用于各行各业中。
本文通过参阅国内外相关的文献报道并结合自己的工作实践对金属磁记忆检测技术的基本原理、发展现状及其在企业中的应用和发展趋势进行了归纳分析，以期为相关工作者提供参考。
[关键词]金属磁记忆检测无损检测发展现状企业应用发展趋势中图分类号：tg115.284 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）08-005-02随着现代科技的快速发展和企业规模的不断扩大，越来越多的大型设备被应用到企业的日常生产中来。
其中，有很大一部分的设备具有一定的危险和不可预测性。
基于这一问题，国内外的很多研发人员在金属磁记忆检测原理的基础上进行了更加深入的探究，逐步的将该技术应用到了企业的日常生产检测中并起到了很好的实际效果。
金属磁记忆检测技术比传统的无损检测方法可以更快速和准确的诊断故障。
而且，该技术没有电磁和化学污染，完全符合我国目前正在构建中的环境友好型社会的基本要求。
1 金属磁记忆检测技术的基本原理铁磁性金属构件在生产和运转的过程中，在工作载荷和地磁场双重作用下，机器设备应力和变形集中的区域会有磁致伸缩性质的磁畴区域定向和不可逆转的重新取向的现象发生，产生的这种磁性状态在工作所承受载荷消除后不仅不会消失，还和最大作用应力有一定关系。
有着微观缺陷或者应力集中的区域就会磁场“记忆”，就是所说的磁记忆效应[1]。
当处在地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用的情况下，在应力集中区域会产生漏磁现象，该漏磁部位有固定的结点，进而产生磁极，形成退磁场，此处铁磁金属的导磁率变得最小，在金属表面形成了漏磁场。
该漏磁场强度的切向分量hp（x）具有最大值，而法向分量hp（y）改变方向并具有零值。
磁记忆检测
磁记忆检测
黑龙江省电力科学研究院 池永斌第1章 绪 论• 锅炉、压力容器、压力管道、汽轮机、铁路、桥梁及其它 特种设备的安全直接影响国家的经济运行和人民的生命财 产安全，采用无损检测方法，对这些设备进行质量鉴别、 工作安全性和寿命评价，防止重大事故发生，具有重大的 社会效益和经济效益。随着现代工业和科学技术的发展， 无损检测的重要性越来越被各个部门所重视。在工业生产 和工程建设中多次发生的锅炉容器爆炸、桥梁断裂等重大 安全生产事故对无损检测的技术进步和快速、便捷、准确 的无损检测新技术的开发提出了迫切要求。近年来，随着 电磁理论的不断发展，测量工艺和测量精度的不断提高， 电磁无损检测技术得到了较快发展。上世纪末，金属磁记 忆检测方法的出现为电磁无损检测领域提供了一个崭新的 方向。
磁化曲线和磁滞回线
磁致伸缩
• 铁磁材料由于磁化状态的改变，其长度和 体积都要发生微小的变化， 这种现象就称 为磁致伸缩，其中长度的变化是1842年由 焦耳(Joule ) 发现，统称为焦耳效应或线性 磁致伸缩，而体积的变化则统称为体积磁 致伸缩 ,体积磁致伸缩比起线性磁致伸缩来 还要微弱得多，用途也少， 所以一般只讨 论长度变化的线性磁致伸缩，简称磁致伸 缩。
国外研究现状
• 金属磁记忆无损检测技术是于1996年左右从俄罗 斯传入我国的。目前该技术在俄罗斯己得到了一 定程度的发展。俄罗斯动力诊断公司己研制和批 量生产了专用的磁记忆仪表及软件，它们有应力 集中磁记忆仪TSCM-2FP、带微处理器记录装置 的应力集中磁测仪TSC-IM4（4通道）和在DOS 或Windows操作系统下使用的磁记忆方法检测结 果的计算机处理软件。目前，在俄罗斯电力、石 油化工、天然气和其它工业部门，己经制定了一 些以金属磁记忆方法为基础的应用指导性文件和 检测方法，建立了相应的应力、变形集中区的判 定准则和十多个针对不同检测对象的技术标准， 并己颁布了两个国家标准：
金属磁记忆检测方法及试验研究
华中科技大学硕士学位论文金属磁记忆检测方法及试验研究姓名：王欢申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：康宜华;武新军20050429摘 要设备的零部件和金属构件发生的损坏，80％是由于各种微观和宏观机械应力集中所导致的疲劳失效。
金属磁记忆检测方法可以实现对铁磁性构件应力集中损伤的早期诊断，对防止突发性的疲劳损伤事故具有非常重要的意义。
本文首先总结了铁磁性构件的各种应力检测方法，对比了国内外的相关研究现状，且从铁磁性材料的磁化理论和基本现象出发研究了磁记忆检测的原理，并在此基础上介绍了用于本课题试验研究的磁记忆检测系统；然后根据金属磁记忆检测原理可以由拉伸试验得到验证的理论，预制了一批钢棒试件进行静拉伸试验过程中的磁记忆信号分布变化与应力场关系的初步定性研究，总结其磁记忆现象的特点，并通过试验分析了磁记忆检测的影响因素；由于钢丝绳受力和结构制造等的复杂性其疲劳检测一直以来很难开展，最后建立了模拟钢丝绳的实际工作状态的试验装置，尝试检测三个不同工作段疲劳循环过程中的磁记忆信号，通过MATLAB软件进行去噪处理后进行分析比较，得到钢丝绳疲劳循环过程中的磁记忆现象的特点。
通过试验可以发现，磁记忆检测根据磁性的变化来判断应力集中和缺陷的存在，大部分零值点和磁场畸变处均对应了应力集中和缺陷。
因此，作为一种新的无损检测方法，无论从理论上还是实践中都是切实可行的。
关键词：铁磁性磁记忆检测应力集中动疲劳静拉伸 MATLABAbstractThe fatigue invalidation made by the kind of microcosmic and macroscopical mechanical stress concentrate 80% resulted in equipment part and metal components damage. The metal magnetic memory testing method can diagnose stress concentrate zone of the ferromagnetic which the damage is going to appear in advance, thus realize to predict destruction. So it is very important to avoid the unplanned fatigue failure.First, the thesis expounded the kind of stress testing of ferromagnetic part and the current developing status around the world, the devise of metal magnetic memory testing system was introduced basing on the elements of metal magnetic memory testing being studied from the quest for the magnetization theory and basic phenomenon of ferromagnetic material. Second, according to the theory of magnetic memory testing can be validated by tension experiment, a passel of steal bar had been made to primary discuss the relation of magnetic signal distributing and stress field under static tension experiment, then summarized the characteristic of magnetic memory phenomenon during the static tension course and analyzed the influencing factor. Finally, because wire ropes fatigue testing is very hard to develop for its characteristic of being forced and construct, so experiment equipment simulating wire ropes actual working estate was been set up to test the magnetic memory signal distributing of three inspected segment during the fatigue circling course at last, the yawp of signal is been eliminated by MATLAB, then attained the characteristic of magnetic memory phenomenon during the circling course by analyzing and comparing the signal .We can find that stress concentrate and flaw can be judged basing the change of their magnetism with metal magnetic memory testing by analyzing the signal, much of point of zero and exception magnetic field is corresponding to them. So metal magnetic memory testing is feasible from theory and practice as a new non-destructive testing.Keywords: ferromagnetic magnetic memory testing stress concentrate dynamic fatigue static tension MATLAB√独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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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。