金属磁记忆检测技术简介

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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H
P
(x)具有最大值，而法向分量H
P
(y)改变符号（过零点）。

因此，应力集中线可根
据H
P
(y)值的符号变化进行判断，而应力集
中程度可根据H
P
(x) 值的大小或H
P
(y)值在变方向处的变化剃度来计算。

这样，通过对
该磁场的检测即可对结构件的应力状态和应力集中区域作出判断，从而达到早期诊断的目的。

2 应用范围
磁记忆检测技术作为一门崭新的技术，其应用范围十分广泛，主要包括航空、航天、铁道、电力、锅炉压力容器及石油化工等部门。

具体可应用在：飞机承力结构件寿命评估；武器装备的快速检修；管道、弯头及锅炉压力容器状况评价；透平转子状况评价；发电机护环等状况评价；齿轮、螺栓状况评价等等。

对于那些按均力受力假设设计，事先并不知道在使用过程中可能会出现应力集中的结构件而言，磁记忆检测技术更具有特殊的意义。

3 应用前景
金属磁记忆检测技术对在运行中设备的诊断领域提供了崭新的原理和手段，所采用的条件是找出结构件的薄弱部位。

其区别于常规无损检测方法的独特之处在于能够通过早期诊断防止设备产生突发性的疲劳损坏。

同X射线、超声波检测相比，它设计小巧、使用方便灵活，特别适用于室内外现场检测。

同其它磁学方法相比，它又具有一些明显优点：不需要对被检测对象进行专门的磁化，而是利用构件在地磁场中的自磁化现象；不需要对结构件表面做任何准备，可在保持金属原始状态下进行检测；不需要采用耦合技术，使用非常方便；在诊断过程中可快速确定应力集中点或线；检测灵敏度高于其它磁检测法。

现有的几种常规无损检测方法（超声波、涡流、射线、磁粉等）只能用于查找具有一定大小的缺陷，但不能进行类似于应力集中这样的早期（微小）缺陷的检测和诊断。

同它们相比，磁记忆检测技术的最大优势是可实施故障的早期诊断。

它不但可检出已具有一定大小的裂纹或其它缺陷，而且还能在这些缺陷产生前诊断出其将要产生的危险区域。

因此，对于在役或新设备，由于时间以及数量关系，常规无损检测时一般都不可能进行100%检测，通常是根据经验或可能产生缺陷的部位按一定比例进行抽查。

这样势必会造成有缺陷的部位检测不到，给设备运行留下隐患。

采用磁记忆检测仪器可以对被检设备进行100%快速扫查，发现可疑部位后再使用常规无误损检测方法进行有针对性的准确诊断，及时修复危险缺陷，确保被检设备长周期安全运行。

同时，根据应力集中状况可对设备寿命进行评估，为提前制订出设备检修计划及备用计划提供可靠依据。

4 结束语
磁记忆检测作为一门问世不久的崭新检测技术，对于金属结构件早期缺陷的检测具有重要意义。

但在实际应用中，还面临许多需要在实践中加以解决的问题，这包括应力的定量技术和早期缺陷严重性或损伤程度的定量评价问题。

同其它磁检测技术一样，
影响“磁信号”的因素也有很多，材质、缺
陷大小和种类、残余磁场的大小和方向以及
表面粗糙度等都是影响因素，所以使用单参
数或一、二个参数（如前面所说的H
P
(x)和
H
P
(y)），很难给出满意的答案。

不辅以其它常规检测手段，单靠磁记忆检测设备是不行的。

相信随着磁记忆理论研究的进一步深入以及磁记忆检测设备的不断完善，这些问题是会逐步得到解决的。

参考文献
[1] 耿荣生. 磁记忆检测技术在飞机结构件早期损伤监测中的应用前景. 无损检测，2002，24(3)：118-122.
[2] 任吉林，林俊明，等.金属磁记忆检测技术. 北京：中国电力出版社，2000.
[3] 俄罗斯ИКН-1М型应力集中探测仪使用说明书.。