金属磁记忆检测技术研究
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。
金属磁记忆检测的机理及实现
金属磁记忆检测的机理及实现
金属磁记忆检测（Magnetic Memory Detection，MMD）技术是一种基于金属磁体及其
结构缺陷动态识别的新型检测手段。
它利用可控的外场或电信号作为激励，在金属表面或
内部结构缺陷发生信号（MMD信号），然后由探头或探头接收并发出指示，以检测物体的
可穿戴性、功能性及可回收性等。
金属磁记忆技术基于缺陷信号的原理，可用于检测数量、尺寸、体积、形状、结构及
硬度等特征，并可以推断出金属物体表面上任意特定位置的缺陷，或者金属物体内部特定
位置的结构缺陷。
在材料检测中，金属磁记忆检测用于探测内部裂痕、裂纹、锈蚀、腐蚀、缺陷等结构缺陷，并可用于检测金属物体内部细小缺陷，可以检测到尺寸超过200微米以
内的缺陷。
金属磁记忆检测仪按其结构可分为两类：测量类和透视类。
前者利用磁强度角度不变
的通道，利用旋转、移动、测量多个点，以检测物体表面不同高度或厚度上的缺陷；后者
利用立体磁场，探测金属物体内部细小缺陷，以获取3D表面数据，以检测金属物体的形状，如凹陷、裂缝、弯曲、变型等。
此外，金属磁记忆检测技术还可以实现金属材料寿命监测，不仅能探测当前使用情况，还可以监测物体某些位置的可穿戴性、功能性及可回收性，为其安全使用提供技术支持。
金属磁记忆检测主要应用于军事装备、机械、航空航天等行业，其主要实现机理是：
首先，金属表面被激发外场或电信号，其激励对象为金属内部或表面的结构缺陷，然后，
由外场或电信号作用于金属表面或结构缺陷位置，产生磁强度变化，最后，利用探头或探
头接收磁场变化，发出指示信号，以实现快速有效地检测金属物体细节特征。
金属磁记忆检测技术研究综述
金属磁记忆检测技术研究综述
余光海;盛光鸣;徐观明;张元昊
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】金属磁记忆(MMM)是一种新兴的无损检测技术,具有在弱磁条件下表征铁磁材料裂纹和应力损伤的显著优势,从而评估构件的可用性。
总结了过去十年金属磁记忆领域的研究进展,涵盖了磁机械效应机理、实验研究、损伤评估和影响因素。
通过对磁/应力耦合效应的理论研究、影响检测信号的因素、损伤状态的判断标准和缺陷识别等方面的综合分析,总结了金属磁记忆技术的优点和关键问题。
另外,总结并展望了未来应重点关注探索铁磁领域的微观尺度、发展磁机械耦合模型等,以拓展金属磁记忆测试在工程领域的实际应用。
【总页数】7页(P16-22)
【作者】余光海;盛光鸣;徐观明;张元昊
【作者单位】合肥工业大学机械工程学院;湖南绿色再生资源有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG115
【相关文献】
1.金属磁记忆检测技术研究现状与发展前景
2.金属磁记忆检测技术研究进展综述
3.金属磁记忆检测技术研究新进展与关键问题
4.基于金属磁记忆技术的焊接缺陷检测研究综述
5.金属磁记忆检测的关键技术研究现状与展望
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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。
金属磁记忆检测技术简介
1金属磁记忆检测技术简介------21世纪的诊断方法赵传明（云天化股份有限公司，云南水富657800）摘要：简要介绍了金属磁记忆检测技术的基本原理、应用范围及用前景。
关键词：金属；磁记忆；检测众所周知，机械应力集中是各种不同用途的金属承力结构件产生疲劳破坏的主要原因之一。
因此，结构件应力的测量、应力状态的评估和早期损伤区域的确定一直是人们十分关心的问题。
如何应用检测仪器，尽早发现结构件的应力集中和早期损伤区域，并进行有针对性的探伤检查和状态监测，对于早期预防结构件断裂故障、防止发生重大事故具有重要意义。
为此，云天化集团压力容器检测站专门从俄罗斯动力诊断公司进口了一整套金属磁记忆检测仪和配套软件，以解决金属承力结构件早期损伤区域全面、快速、准确的诊断问题，并取得了很好的应用效果，从而保证了合成氨、尿素生产装置的长周期安全运行。
1 金属磁记忆基本检测原理当弹性应力作用于铁磁体时，铁磁体会产生磁致伸缩性质的应变，同时也会产生弹性应变，这种现象称为磁弹性效应。
磁记忆检测技术是基于铁磁体的磁弹性效应，是漏磁检测的一种特殊形式。
它是利用地磁场作为磁化场，而不是利用人为外加的磁化场。
铁磁结构件在运行时会受到载荷和地球磁场的共同作用，在应力和变形集中区的磁畴组织会在一定方向重新取向，局部区域产生漏磁场，而且由于内应力和变形，这种磁场是不可逆的，即在外加载荷消失后仍能够保持。
漏磁场的这种“不可逆”效应就成为磁记忆效应。
此外，在地球磁场存在的条件下，金属结构件中缺陷和夹杂物最集中的地方会出现磁畴变化，并也在表面出现漏磁场。
通过检测这种漏磁场，即可发现微小缺陷和应力集中区域。
理论分析可知，在缺陷或内应力集中的地方，金属的磁导率最小，而在表面形成最大的漏磁场。
在应力集中区内，该磁场的切向分量HP(x)具有最大值，而法向分量HP(y)改变符号（过零点）。
因此，应力集中线可根据HP(y)值的符号变化进行判断，而应力集中程度可根据HP(x) 值的大小或HP(y)值在变方向处的变化剃度来计算。
200751磁记忆检测技术
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与其他应力测量方法的比较
MMM技术优点 • • • • • •
华中科技大学机械学院
不需要对被检测对象专门磁化和退磁,而是利用构件在 地磁场中的自磁化。 不需要对构件表面进行专门清理。 探头的提离效应影响不大。 不需要耦合,特别适合现场使用。 快速、可靠。 检测灵敏度高。
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金属磁记忆效应金属磁记忆效应-方法的提出
华中科技大学机械学院
现代工业正朝着“三高”（高温、高速、高载）方向发展。设备、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导 致事故的发生，造成严重的后果。传统无损检测方法（如超声、磁粉、 渗透、涡流、射线等）已广泛应用于工业非破坏性检测，但由于原理和 工艺的局限性，传统NDT法仅能检出已发展成形的缺陷，而不能解决因 疲劳产生应力集中进而发生意外疲劳损伤的问题。为了可靠、灵敏地测 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 家杜博夫教授等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） (metal magnetic memory)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、金相 学诸多潜在功能于一身的崭新诊断技术，已迅速地在东欧及我国等国家 和地区的许多企业中得到推广和应用。
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与其他应力测量方法的比较
常用应力测量方法 破坏性检测：小孔松弛法或进行压痕试验。
磁记忆检测在焊缝检验中的应用研究
２ ６－
科 技 论 坛
磁记忆检 测在焊 缝检 验 中的应用研 究
金 月
（ 哈 尔滨华德学院 ， 黑龙江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ５ ） 摘 要： 为实现 对铁磁 性构件缺 陷的有 效检 测， 可在 实际检测 工作 中对金属磁记 忆无损检测技术科 学合理运用 ， 同时该项技术还 可 实现 对是 内部集 中应 力区域 的有效检 测。 主要对磁记 忆检测技术在 焊缝检测 中的应 用进行分析 ， 然后通过该项技 术与 ｘ射线的对比对可
３结 论 照相关要求与标准进行。我国有多部法律法规对该项工作进行规范， ３ห้องสมุดไป่ตู้． １ 磁ｉ ： 检 ０ 技术可实现重要构件的早期监测。它不仅能够检测 《 射线照相标准｝ Ｊ Ｂ ４ ７ ３ ０ — １ ９ ９ ４就是其中之一，也就是说在实际进行射 还能找出焊缝濒临损伤的区域 ， 只要对磁ｉ 己 线检测工作时必须符合《 射线检测标准》 的要求 ， 同时在最大限度上实 出焊缝已经出现的缺陷， 能够杜绝焊缝开裂事故的发生。 现焊缝与 Ｘ射线胶片中部的有效对接 ，整个过程都需要在安全规范的 检测异常的焊缝进行定期监控 ， ３ ． ２材质 １ ６ Ｍｎ 构件进行磁记忆检测时，只要磁记忆检测信号特征 范围之内， 这对 ｘ射线检测工作的Ｊ Ｉ 质 利进行有极大的促进作用。 胶片处 ｏ ｑ ￣５ ０ ， 其检测准确率为 １ ０ ０ ％。 理时需要在暗室进行。显影以及定影时间对胶片处理效果有直接影响， 值 Ｋ ３ ． ３ 磁ｉ 己 检测时， Ｈ ｏ （ ｙ ） 值过零不能作为构件有无缺陷或存在应力 因此必须提高重视程度 ， 从根本上实现对胶片处理工作的保障。实际进 行流水 冲洗时时 间不得少于 ３ ０ ｍｉ ｎ ，同时加工显影是液温度控 制在 集 中以及潜在缺陷的依据。
金属磁记忆检测技术研究
金属磁记忆检测技术研究1金属磁记忆检测技术金属磁记忆检测技术是上世纪俄罗斯杜波夫教授提出的一种新型无损检测技术，其基本原理是记录在工作载荷作用下铁磁性构件局部应力集中区域中产生的漏磁场，根据漏磁场来判断应力集中及损伤。
机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源是各种微观和宏观机械应力集中，在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。
机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有着直接的联系。
在地磁作用的条件下，铁磁性构件缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，称为铁磁性材料的磁机械效应。
该效应可增强铁磁性构件的表面磁场，增强的磁场“记忆”着部件缺陷或应力集中位置，称为金属的“磁记忆”效应。
理论和试验均表明，金属构件的损坏与其先天的“遗传”特性和后天的在役工作负荷相关，在缺陷的发生、发展过程中，应力集中是根源，是构件损坏的早期表现。
工程部件因为疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中。
试验研究表明：铁磁性金属部件存有着磁机械效应，其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系。
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，如图1所示。
金属磁记忆检测技术具有以下显著的特点：①既可检测出宏观缺陷，又可检测出微观缺陷，并进行未来危险预报，准确度高，可通过早期诊断对设备的安全性进行准确评价;②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠检测;③提离效应影响小;④无需去除被检测对象表面涂层，就能检测橡胶等蒙皮下的缺陷;⑤无需对被测设备进行清洗、打磨等表面预处理，检测方便，成本低;⑥无需系统、专业的培训，原理可靠，特征信号明显，判据简单;⑦检测快速，能够实现快速检测(100m/h)，效率高;⑧检测设备体积小、重量轻，便于携带，可实现单人作业;⑨对设备外露部分检测时，无需设备停机。
在实际应用中，金属磁记忆检测技术可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。
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金属磁记忆检测技术研究
1金属磁记忆检测技术
金属磁记忆检测技术是上世纪俄罗斯杜波夫教授提出的一种新型无损检测技术，其基本原理是记录在工作载荷作用下铁磁性构件局部应力集中区域中产生的漏磁场，根据漏磁场来判断应力集中及损伤。
机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源是各种微观和宏观机械应力集中，在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。
机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有着直接的联系。
在地磁作用的条件下，铁磁性构件缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，称为铁磁性材料的磁机械效应。
该效应可增强铁磁性构件的表面磁场，增强的磁场“记忆”着部件缺陷或应力集中位置，称为金属的“磁记忆”效应。
理论和试验均表明，金属构件的损坏与其先天的“遗传”特性和后天的在役工作负荷相关，在缺陷的发生、发展过程中，应力集中是根源，是构件损坏的早期表现。
工程部件因为疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中。
试验研究表明：铁磁性金属部件存有着磁机械效应，其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系。
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，如图1所示。
金属磁记忆检测技术具有以下显著的特点：①既可检测出宏观缺陷，又可检测出微观缺陷，并进行未来危险预报，准确度高，可通过早期诊断对设备的安全性进行准确评价;②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠检测;③提离效应影响小;④无需去除被检测对象表面涂层，就能检测橡胶等蒙皮下的缺陷;⑤无需对被测设备进行清洗、打磨等表面预处理，检测方便，成本低;⑥无需系统、专业的培训，原理可靠，特征信号明显，判据简单;⑦检测快速，能够实现快速检测(100m/h)，效率高;⑧检测设备体积小、重量轻，便于携带，可实现单人作业;⑨对设备外露部分检测时，无需设备停机。
在实际应用中，金属磁记忆检测技术可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。
2检测对象与仪器
马脊梁洗煤厂是中国中煤能源集团公司与大同煤矿集团公司共同组建
的大同中煤出口煤基地建设有限公司下属的一座现代化选煤厂，年入
选量达360万t。
该厂主要洗选设备约30台(套)，全部从国外引进。
图2所示为该选煤厂生产工艺流程图。
马脊梁洗煤厂采用模块化安装，占地面积要比同等选煤能力的选煤厂小，易于搬迁。
2004年以来，生
产中曾多次发生振动筛大梁出现裂纹后突然断裂的事故，导致经济损
失达数万美元。
加上该厂与马脊梁煤矿是一体化设计，煤矿生产的原
煤直接通过胶带输送到选煤厂洗选，没有其他出煤口，因此选煤厂停
工也会影响到煤矿的生产，间接损失也非常巨大。
2.1检测对象马脊梁洗煤厂319#振动筛为澳大利亚Honert公司生产
的BRU－1－420/610型香蕉直线振动筛，承担着入选原煤的脱泥和分
级作业任务。
该振动筛安装于马脊梁洗煤厂精洗车间中部，不仅拆卸
不便且拆卸周期很长(约48h)。
该振动筛面积较大，长6.1m，宽4.2m，箱式结构，其大梁位于振动筛箱体内筛板下方，两侧为筛帮，大梁上
还包裹有一层厚约8mm的橡胶耐磨层(图3)，常规检测手段根本无法检测其裂纹，因而故障信号的检测和提取难度较大。
2.2检测仪器研究应用的检测仪器为EMS－2003智能磁记忆/涡流检测仪(图4)是新一代电磁无损检测设备，集金属磁记忆检测技术、涡流检测技术以及数字电子技术和微处理机技术于一体。
该仪器采用最先进
的微机技术、DSP技术和SMT工艺制造技术，性能稳定可靠，信噪比高，能实时、有效地检测金属材料缺陷，区分合金种类和热处理状态以及
厚度变化测量等，是一款实用性很强的数字化、多功能、便携式电磁
检测设备。
该检测仪的特性如下：①功能强大，具有磁记忆/涡流/远
场检测功能;②操作简便;③EL显示;④灵敏直观。
应力集中和金属缺陷的位置可在检测过程中即时确定;⑤具有数据分析功能;⑥具有数据存
储功能;⑦具有数据通讯功能。
可通过RS232标准通讯接口与台式计算
机或同类仪器通信;⑧便携实用。
体积小，重量轻，功耗低，结构紧致
轻便，采用交、直流一体电源供电，仪器能在机内锂电池支持下连续工作4h以上。
3研究与应用
利用EMS－2003智能磁记忆/涡流检测仪对洗煤厂振动筛进行例行检测。
图5为319#BRU－1－420/610型香蕉直线振动筛第三根梁左侧第二个轨座处的检测结果，结合金属磁记忆检测技术判据，可以看出该处可能存有裂纹故障。
根据此判断，将包裹在振动筛第三根大梁左侧第二个轨座处的橡胶蒙皮拆除，果然发现了长约100mm的裂纹，如图6所示。
因为成功检测出振动筛大梁的早期裂纹故障，为其备件订购、维修赢得了时间，因此避免了一次有可能造成的巨大经济损失。
4结语现代化选煤厂多采用模块化设计与安装、流水线作业的生产方式。
振动筛是选煤流水线上的关键设备之一，承担着煤炭洗选工业的分级、脱介、脱水、脱泥等重要职能，一旦出现突发故障，会导致整个生产线停工停产，造成巨大经济损失。
金属磁记忆检测技术是一种新兴的无损检测技术，具有无需专门磁化，提离效应小，无需清洗、打磨等预处理，无需去除蒙皮等表面涂层，检测效率高，检测结果准确等诸多优点。
通过采用金属磁记忆检测仪器对马脊梁洗煤厂319#振动筛大梁进行检测，预先发现了一处长约100mm的早期裂纹，从而为其备件订购、维修赢得了时间，避免了一次有可能造成的巨大经济损失。
该检测技术对于其他类似铁磁性构件的裂纹缺陷早期检测也具有借鉴意义。
金属磁记忆检测技术研究。