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。

如图1所示
金属磁记忆检测技术就是对该漏磁场进行检测便可准确、快速、高效地确定生产设备中易产生故障的区段和位置，进而进行使用强度和寿命的诊断。

所以说金属磁性记忆检测技术对检测铁磁性材料的安全使用意义深远[2]。

2 金属磁记忆检测技术的发展现状
2.1 金属磁记忆检测试验研究现状
自从俄罗斯doubov教授提出磁记忆现象理论以来，金属磁记忆检测技术一直成为国内外学者关注的热点。

当前，对金属磁记忆检测的研究主要集中在相关机理的探索以及仪器设备的研制两个领
域[2]。

在机理研究方面，不同学者对磁记忆理论分析角度不同，我国的任吉林等从能量平衡角度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[4]；仲维畅提出了电磁感应学说，认为铁磁性材料在地磁场作用下发生应变，产生感应电流并激励出感应磁场使材料磁化[5]；而周俊华等从唯象理论角度，利用近似的分子场解释了铁磁性材料在应力集中处的漏磁场的切向分量出现最大值，同时法向分量为零的现象[6]。

陈玉玲等以双侧u形凹口的应力集中试样实验得出磁场分布状况和应力集中的状况之间有较好的一致性，说明了金属磁记忆检测技术可以用于检测应力集中，为生产实际中应力检测探索提供了理论依据[7]。

河北大学高广兴等人对金属磁记忆在特殊设备中的应用进行了试验性的研究[8]。

2.2 检测仪器发展现状
在检测仪器发展方面，国外相对较早，例如检测仪器tscm-2fm，tsc-1m-4型应力集中磁指示仪和emic一1型裂纹电磁指示仪都是由俄罗斯动力诊断公司最先开发出来的。

金属磁记忆技术引入我国以后，基于霍尔元件和基于磁敏电阻的磁记忆传感器国内已相继推出，厦门爱德森电子有限公司在2000年开发出国内首台金属磁记忆检测仪ems-2000，此后该公司还研制出改进型ems-2003智能磁记忆/涡流检测仪，近年西安永安检测设备有限公司亦开发出zwj-a 型智能微磁检测仪。

此外，清华大学、北京理工大学等高校也相继开发出了不同用途的磁记忆检测设备。

3 金属磁记忆检测技术在企业中的应用
金属磁记忆检测技术不管是在国内还是国外都已经在石化企业
中进行了很好的应用和推广。

如贾延刚等人使用金属磁记忆诊断仪
分两次对某原油中转站两座储油罐的罐体钢板的局部区域（如厚度检测中较薄区域、压坑区域等）进行检测。

经过信号传导和结果分析检测厚度最后总结是因为存在罐体腐蚀现象，由此可见金属磁记忆检测技术能准确的测定应急力集中位置，并提前防范，保证设备构件安全运转[9]。

余江鸿对某石化公司炼油厂氢气压缩机组的断裂的气缸盖螺栓运用金属磁记忆检测技术进行了检测。

在对强度和信号特征分析之后给出了断裂具体原因，为进一步防范提供了依据[10]。

张志勤等人对中国铝业河南分公司对六台空气压缩机的壳体等部件进行了金属磁记忆检测工作。

了解壳体的基本应力分布，利用漏磁检测和渗透探伤进行检测验证，解决了利用常规无损检测对压缩机铸铁壳体检测的技术难题[11]。

大庆石化公司一台氢气压缩机，2005年刚投产14天发生了二级气缸缸盖螺栓断裂事故。

邢海燕等人运用金属磁记忆检测技术对其氢气压缩机组的气缸盖断裂螺栓进行了现场检测，并且从漏磁场角度分析了螺栓断裂的原因，并制定出断裂集中区域的信号变化分布特征。

由此论证，应用金属磁记忆检测技术进行螺栓疲劳断裂及断口测定、探析事故发生原因的可行性[12]。

金属磁记忆检测技术不仅具有高灵敏度和高重复性而且具有高效快速和廉价的特点，其可以检测出应力集中区，极大地降低了成本，同时对于特殊性高危险设备有很好的预警作用。

4 金属磁记忆检测技术的发展方向
虽然目前金属磁记忆检测技术的应用已经给我们生活和生产带
来了方便，但是该技术尚需要进一步的完善。

4.1 缺陷轮廓的重构
目前金属检测技术已经可以安全准确的确定应力集中的区域，但是对于缺陷轮廓的重塑，尚需要进一步的探索。

4.2 优化材质，提高灵敏度
金属磁检测技术能否顺利完成，传感器是检测流程的核心设备。

由漏磁场形成原理可以看出，空间磁场强度有三个方向，现代科技中主要是测定法向分量的传感器，这样另外两个方向的信号就会漏测。

因此，研制更加完善的传感器将具有非常重要的意义。

此外，在现有科技材料的基础上应继续优化保持探头和传感器灵敏度，做到时刻防范，避免预警疲劳。

4.3 信号模拟转换，自动采集系统的开发
可以利用现代计算机技术和仿真软件，制定一定的数值范围，通过信号转换，自动分析缺陷部位，随时自主检测。

这是未来检测技术发展的目标，也为检测技术提供确实的数据。

4.4 检测仍需多样化
在现阶段，金属磁记忆检测技术主要应用于管道和压力集中区域，对于凹凸方面的缺陷检测仍然在探索阶段，因此应更加深入研究，真正做到全面的无损检测技术。

4.5 理论更加完善
当前，金属磁记忆理论不论国外还是国内，不同学者分析角度不同，虽然金属磁记忆这一现象，有着很明确的物理基础，但在铁磁
构件内部残余应力与表面漏磁场之间对应关系方面没有建立明确
的理论，这就需要我们继续探索[13]。

5 结论
通过上述分析可知，金属磁记忆检测技术不仅具有高灵敏度和高重复性而且具有高效快速和廉价的特点，其可以检测出应力集中区，极大地降低了成本，同时对于特殊性高危险设备有很好的预警作用，近年来被广泛应用于各行各业中。

虽然目前该技术的应用已经给我们生活和生产带来了很大的方便，但是该技术尚需要进一步的完善。

相信，随着该技术理论和实践研究的不断深入，其将会在我们的生活和生产中获得更加广阔的应用。

参考文献：
[1] 张卫民，董韶平，张之敬. 金属磁记忆的现状与发展[j]. 中国机械工程，2003，14（10）：892-895.
[2] 宋志平，李红梅.金属磁记忆检测技术的原理、应用、现状及发展调查[j]. 现代制造技术与装备，2011，1：4-56.
[3] 汪滨波，廖昌荣，骆静，等. 金属磁记忆检测技术的研究现状及发展[j]. 无损检测，2010，32（6）：467-474.
[4] 任吉林，鸟冠华，宋凯，等. 金属磁记忆检测机理的探讨[j]. 无损检测，2001，24（1）：2-4.
[5] 仲维畅. 铁磁性物体在地磁场中的自发运动磁化[j]. 无损检测，2004，27（1）：36-39.
[6] 周俊华，徐可北. 涡流检测[m]. 北京：机械工业出版社，
2004.
[7] 陈玉玲，葛森，吴淼等. 应力集中引起的金属磁记忆现象的研究[j]. 中国矿业大学学报，2004，5（33）：592-596.
[8] 高广兴，沈功田，胡斌等. 金属磁记忆检测方法在特种设备检测中的研究及应用[j]. 测试技术学报，2009，23（增刊）：
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[9] 贾延刚，袁崇福，范向红. 新型金属无损检测技术及其应用[j]. 通用机械，2004（1）：48-49.
[10] 余江鸿. 氢压机缸盖断裂螺栓的磁记忆检测及强度失效分析[j]. 压缩机技术，2012，1：35-37.
[11] 张志勤，廖民飞，张静等. 压缩机壳体的金属磁记忆检测[j]. 中国设备工程，2006，8：45-46.
[12] 邢海燕，张嘉钟，孟照月等. 压缩机气缸盖螺栓疲劳断裂的磁记忆检测[j]. 振动与冲击，2006，8（25）：485-487.
[13] 冯蒙丽，蔡玉平，宋春荣等. 几种电磁无损检测技术比较及发展现状[j]. 四川兵工学报，2012，2（33）：107-111.
作者简介：
董宇斌（1986.2-），男；最高学历：本科；职称：助理工程师.。