容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法
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
金属磁记忆检测方法的应用
一
、
金 属磁 记 忆 方 法
探伤等方法 确定具体的缺 陷存在 。 金属磁记忆检测方法能够 同时完成两项实际任务 ：
一
金属磁记忆检测技术是无损检测领域的一项新技术 ，
它不 同于其他常规无损检测方法的独特之处在于能对铁
磁金属构件的应力集 中、失效 、损 伤等进行快速 、准确 的早期诊断 ，以防止设备发生突发性的疲劳破 坏。 该 方法 的原理是利用铁磁制件在应 力和变形集 中区
忆检测等方法 。在确定管路 、设备 和结构 的应 力变形状
态时 ， 目前获得 日益广泛应用的方法是金属磁记忆法 。 它 集 中了非破坏检测、断裂 力学和金属学的潜在 能力。
本任务 ，就是在检 测对象上确定 出以应 力集 中区为标 志 的最危险的区段和 部件 ，然后在 应力集 中区采用超 声波
检测 手段难 以实施检测的部位 （ 如原油主管线开孔接管 的角焊缝 、第一 圈板与罐 底板 的角焊缝 等）能够 实现高 效和 准确检 测。金 属磁记 忆检测 方法操 作简便 ，对检测
环境要求不 高 ，高效快速 ，在大 型储罐 的无损检测领域 具有广 阔的应用前景 。
是评估焊接接头应 力变形状况 ，并 找出残余应 力
集中区 （Ｃ Ｓ Ｚ）损伤发展 的主要根源 。 二是减少传统性 检测方法 （ 如超声 、 ｘ射线等 ） 的工 作量 ，并提 高焊接接头无损检测的效率 。 对于接触点焊 、 管子接触焊 、 丁字焊角焊 、 小厚度焊
接接头 （ｒｍ 以下 ） ６ ａ 、三通式焊接接头 等型式 的焊接 接
研制 出了磁记忆检测仪——Ｅ 一 ００ 属诊断仪（Ｌ ＭＳ ２０ 金 ／通
发现检测结果 的重现性很好 ，定 位精度准确 ，检测结论
金属磁记忆检测技术在特种设备中的应用
图
园
螂 无损 ｛ 黝 ２ ｏ ｏ ３ ２ ７ （ ２ ） ： １ ３ － １ ６ ． 存。 待检测完成后， 可通过磁ｉ 金 测软件悔所测部位的磁场强度和睇度 用岔 ］ 李国直金 属磁记忆检测技术及其在铁路设备＿ 状态监测中的应用 铁道 图形进行整理 ， 最后对音 件的应力集中情 趟午 的分析。在进行磁 ｐ 机车 车辆２ ０ ０ ６ ２ ６ （ ６ ） ２ ＇ ９ － ３ ０ ． 记 佥 测时， ｔ ｉ ｐ ｛ ｝ 、 Ｋ ０为地磁场通道， 实际分析中要不考虑； 分析时主要看 通道 １ 检测结果 Ｈ １ 、 Ｋ１ 的结果。
・
ｌ ８・
科应用
刘 宏 宇
（ 贵州省特种设备检验 所， 贵州 贵阳 ５ ５ ０ ０ ０ １ ）
，
摘 要： 对在役的工程机械构件、 承压设备进行 应力分析 ， 以及各种宏观、 微观 的缺 陷的检测与判别 ， 一 直是无损检测领域 中的重点。 本文通过使 用金属磁记 忆检测技术用于特种设备压力容器中， 发现其 可以预测缺陷， 且判别方便 ， 是一种方便 有效 的无损检 测手段 。 关键词 ： 金属磁记忆 ； 检测 ； 特 种 设 备
景。 、
（ ａ ） 表面漏磁场 的形成
（ ｂ ） 漏磁场的分量
图１ 金属磁记忆检测技术原理
磁 记忆检测工 件的原理 ： 即铁 磁工件受到工作载 荷
磁 场 分 量 ： 的 些 检 测 蹩 来 判 断 登， 应 力 集 中 线 磁 ； 以 及 漏图 ２ 现 场 的 压 力 容 器 焊 缝 编 号 具体见图 １ 。 … … ＿ ｌ … 一～ ～
。
图 ３压力容 易 １ ＃对接焊缝磁记忆检测图形 金属磁ｉ 乙 方法的独到之处在于币 『 Ｊ 用工作载荷下形成的使错稳定的 ３ ２‘ 检 ４ 结 滑移带区域中出现的自有漏磁场，其成因是由于高密度的位错聚集部位 果 形成磁畴边界。在晶格和磁构造同时形成的 下， 在缺陷应力集中的地 通过 对 压 方和内应力集中的地方， 金属磁导率下降， 产生了磁荷， 形成内部磁源 ， 其 力容器的焊缝 方向与磁荷聚集状态有关系， 强度由内部磁畴结构决定。 磁畴固定节点的 检测 ， 我们得到 磁场十分微弱 ， 因而称为微磁 ， 其检测过程可称为微磁检钡４ 。在应力作 焊缝磁场强度 用下 ， 假设试件磁化均匀、 磁荷分布均匀等理想条件下， 对磁 ｝ 己 佥 测方 的大小及图形 法中应力集中产生的磁一｛ 己 ｌ 忆效应可以由与受力方向同轴的磁偶极子来 分布 ｌ 青 况， 发现 进行辔 玢析。 ’ ｒ一部分焊缝 质量较好， 而一 ２ 金属磁记忆检测仪器 、 本实验检测采用的仪器是厦门爱德生公司公司生产的 Ｅ ＭＳ － ２ ０ ０ ０ ＋ 部分焊缝应力 图 ４压 力 容 易 １ ３ ＃环 焊 缝 磁 记 忆检 测 图 形 金属磁 ｝ 乙 诊断仪。利用该仪器能够根据检测所得的磁场法向分量强度 集 中问 题 较 严 如１ ＃ 、 ３ ＃ 、 ｌ ２ ＃ 、 １ ７ 、 ｌ ８ ＃ 处 焊缝 。 值和变 性， 列 —— 卿多 Ｉ 犬 态边彳 亍 ｉ 平 价。 仪表有串行接口可向 重 ， 例如 １ ＃ 对接焊缝检测结果如图 ３ 所示 ， １ ３ ＃ 环焊缝检测结果 ４ 所示。 电脑传送数据， 并有配套的俭澳 ０ 结果。 ， 从磁｝ 己 佥 测图形上捌 ｆ 丁 可以看出， 探头的磁场强度值 Ｈ １ 未通过 ０ 检测仪器的使用步骤为： （ １ 漕 先在检测地点进行通道传感器 Ｈ和长 刻度线， 没有发生符号改变， 故以 Ｅ 对接焊缝及角焊缝不存在应力严重集 度Ｌ 的标定； ｃ ２ １ 工作制式及各参数的没定。 中的隋况， ４结论 ｛ ， 焊缝质量正常。 ３ 在 特种设备压 中应用 ３ ． １检测方案 检测主要对压力 后 的磁 金属磁 ！ ｉ 贝 ０ 技术在对焊缝进行检测时能够准确快速的检测压力 容器的应力集中部位， 使得无损检测技术得到了丰富和发展 ， 因此它必将 检验。具体步骤如下 ： 在各个工业部门得到推广应用。 首先对阿一台压力容器的每个列拯 济 陷彀生 彳 黼 一 ， 见图２ 。 参考文献 然后根据实验方案，通过磁｝ 己 诊断仪的笔式探头对压力容器的对 １ ］ 张卫民， 董韶平等磁记忆法检测方法及其应用研究口 ｌ 北京理工大学学 接焊缝实施连续扫描 ， 扫描出焊缝漏磁场的法向分量磁感应强度的图形 ， ［ ２ ０ ０ ３ ２ ３ （ ８ ） ３ － ３ ０ － ３ ３ ３ ． ｒ 按要求编号并将数据拷贝到电脑中， 检测仪器可 以根据检测位置 的碰场 报 ， 清荣， 张维 粕己 忆检测技术在锅炉压力容器焊接残余应力测量中的应 强度大小和位置，自 动生成俭测探头各通道图形 ，并将扫描图形写人内
磁记忆检测操作方法
磁记忆检测操作方法
磁记忆检测是一种用于检测材料中的磁记忆效应的方法。
磁记忆是一种材料在受到力或应力作用时，会在其表面产生磁感应强度发生变化的现象。
以下是一种常见的磁记忆检测操作方法：
1. 装置准备：准备磁记忆检测装置，包括磁场源、磁场传感器、信号采集系统等设备。
确保装置正常工作。
2. 样品准备：准备待检测的材料样品。
样品可以是实际工件，也可以是退火、拉伸等处理后的试样。
保证样品表面清洁，无油污或杂质。
3. 磁场施加：将待检测样品放置在磁场源附近，使其受到恒定的磁场。
磁场源可以是永磁体或电磁体，具体选择根据需要确定。
4. 信号采集：使用磁场传感器对样品表面的磁感应强度进行实时采集。
采集到的信号可以是电压、电流等形式。
5. 数据处理：将采集到的信号通过信号采集系统传输到计算机等数据处理设备上，进行数据处理和分析。
可以使用傅里叶变换等方法提取磁感应强度的频谱特征。
6. 结果分析：根据采集到的信号和数据处理结果，对样品进行磁记忆效应的分
析与判断。
通常，磁记忆效应表现为磁感应强度的峰值或变化。
需要指出的是，具体的磁记忆检测操作方法可能因使用的仪器设备、样品特性和磁场施加方式等而有所差异。
此处提供的是一种一般的操作方法，具体操作应根据实际情况进行调整和优化。
用金属磁记忆法评定锅炉和蒸汽管道弯头应力变形的方法介绍
用金属磁记忆法评定锅炉和蒸汽管道弯头应力—变形状态的方法“动力诊断”技术公司方法（发明人杜波夫副博士）用来提高发电设备出事最多的一种部件——锅炉和蒸汽管道弯头的可靠性。
技术诊断领域中，这是完全崭新的方法，它能够按金属在使用过程中形成的残余磁场强度，查出那些即将破损的弯头。
该方法可用在火电厂、核电站、锅炉以及其它要求保证管路系统可靠性的工业部门，既可以单独使用，也可以和传统的检测手段和方法配合作用。
1前言动力部门的一个复杂问题就是确保锅炉未受热管和蒸汽管道弯头的可靠性。
有不少记录在案的高压锅炉未受热管弯头的破损事件，其中一些造成了严重的后果。
尽管在“动力诊断”的行业规模上做了大量的研究工作，采取了大量的措施以提高弯头的可靠性，时至今日并未取得理想的结果，锅炉未受热管弯头依旧是事故点。
现有的无损检测方法（超声、磁粉）虽然在动力部门广泛使用，但仅用来查找和发现设备的金属中那些业已发展了的缺陷和种种不同类型的裂纹，如果从确保值班人员安全的角度来看待设备运行的可靠性，这是不能容许的。
此外，弯头破损的主要根源乃是由工作载荷造成的机械应力集中。
通常，破损的那些弯头，都是使用在有附加的，未能计算出的应力条件下。
对锅炉和蒸汽管道磁化现象所做的一整套工作，包括分析、试验室和工业性的研究，在此基础上，研制出一种按照在金属表面上漏磁场（Hp）强度值及其分布特点去评定弯头应力——变形状态的方法。
同样确定了铁磁性管在拉伸、挤压、扭曲和周期性载荷下残余磁化强度的变化和相应被测磁场Hp的变化，肯定和所受最大的工作应力有关，从而有可能利用这一参数在制订本诊断方法时，用它做记忆要素。
从强度和断裂力学理论方面得知，结构发展破损最为不利的情况是，金属的局部处在主要以拉伸应力作用的叠加载荷。
在这种情况下一些裂纹出现在沿垂直于拉伸应力的那些平面上。
考虑到Hp=O的那些线与现场实践中查出的不少管子弯头表面可见裂纹相重合的事实，做出了这些线和垂直于最大拉伸应力的那些线相重合的论断。
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
http://www.hust,edu,cn
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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。
金属磁记忆方法aa
金属磁记忆方法-设备和金属结构技术诊断的新方向发展与应用的简要总结、标准化问题（节选）杜波夫教授(《动力诊断》公司俄罗斯莫斯科)金属磁记忆法-无损检测方法，其基本原理是记录在工作载荷作用下设备局部应力集中区中产生的自有漏磁场。
这时，检测对象中的漏磁场值反映导磁率的张量，相当于由工作载荷作用形成的应力和变形的张量。
单个零件、制品和焊接接头的漏磁场，相当于它们在地球磁场中制造和冷却后的残余应力张量。
磁化强度朝由工作载荷产生的主应力作用方向的不可逆变化，以及零件和焊接接头在地球磁场中制造和冷却后的残余磁化强度，作者建议把它称作金属磁记忆。
磁记忆方法的独到之处同样在于它是基于利用由工作载荷作用造成产生在稳定滑移位错带的自有漏磁场。
不论什么条件，工作结构上的任何人工磁化，都不可能得到像自有漏磁场那样的信息源。
只有处在像地球磁场这样小的外部磁场中，在承载结构上，当变形能量远远地超过外部磁场能量时，才能形成并获得那样的信息。
金属磁记忆方法兼有无损检测功能和断裂力学所提供的潜力。
因此，在对工业对象进行检测时，这一方法同其他方法相比具有一系列重要优点。
方法不要求对受检表面做专门的准备（清理金属等），和采用专门的磁化装置，因为它利用的是设备和金属结构在制造和使用过程中的磁化现象。
在俄罗斯、中国和欧洲，不同工业部门专家对崭新的磁无损检测方法的兴趣近年来显著地提高了。
探伤专家所形成的普遍心理-查找具体缺陷，妨碍着对方法的客观认知，但是，已经有许多专家明白，许多情况下（尤其是设备长期使用后）更为危险的乃是金属濒临损伤前的状态（在金属组织水平上出现了不可逆的变化），而且由于金属疲劳损伤能够突然出现在那些通常意想不到的地方。
传统无损检测方法的灵敏度不能找到金属濒临损伤的状态，使用金属磁记忆的检测方法正是用来解决这一任务的。
在现场确定设备寿命和保证其可靠性时所出现的那些悬而未决的问题也构成了对本方法的兴趣。
现有的那些传统无损检测设备应力-变形状态的方法（射线、超声、压力应变片等），它们在现场的广泛采用中效率是不高的。
磁记忆检测在压力容器检验中的应用
试验研究磁记忆检测在压力容器检验中的应用高春法,黄昌光,宋 凯刘伟成,张路根,肖忠群 (南昌航空工业学院,南昌 330034) (江西省锅炉压力容器检验所,南昌 330029)摘 要:磁记忆检测是基于铁磁构件的磁效应,可有效发现构件的应力集中区域,是一种对金属材料进行早期诊断的新的无损检测方法。
将两种钢板试件模拟压力容器受压元件加载试验,得到了其中应力集中变化的定性规律。
并对超高压水晶釜和铁路槽车等压力容器进行了实测,取得了一些有益的经验。
可以预期,该方法作为压力容器的预诊手段,有良好的应用前景。
关键词:磁记忆检测;压力容器;应力集中 中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2003)0520247203APP LICATION OF MAGNETIC MEMOR Y TESTING TO PRESSURE VESSE LG AO Chun2fa,HUANG Ch ang2gu ang,SONG K ai(Nanchang Institute of Aeronautical T echnology,Nanchang330034,China)LIU Wei2cheng,ZH ANG Lu2gen,XIAO Zhong2qun(Inspection&Research Institute of Boiler and Pressure Vessel,Nanchang330029,China) Abstract:Magnetic mem ory testing(M MT)based on magnetic mem ory effect of ferromagnetic items is a new nondestructive testing technique,which is able to diagnose ferromagnetic items in early stage.I t can be used to detect the stress concentration zones in items.Regulation of stress concentration has been obtained from the steel sam ples loaded simulating pressure vessel items.Experience has been achieved in the inspection of superhigh2pressure crystal reactor and railway tank cars.I t can be ex2 pected that magnetic mem ory testing technology has g ood prospects in the pre2examination of pressure vessels.K eyw ords:Magnetic mem ory testing;Pressure vessel;S tress concentration 铁磁材料构件存在磁致伸缩效应,即当改变构件的磁化状态时会导致构件几何尺寸的微量变化;反之,若对构件施以机械应力改变其几何尺寸和体积,会使构件中磁化状态发生改变,此为磁致伸缩逆效应或机械磁效应。
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。
金属磁记忆检测原理及发展概述-精品文档资料
金属磁记忆检测原理及发展概述1无损检测――现代工业的“质量卫士”无损检测（Non Destructive Testing或 Non Destructive Evaluation，简称NDT或NDE），又称非破坏性检测，是利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各种缺陷的测量。
从而判断被检测物体是否合格，进而评价其适用性。
无损检测的最大特点是既不破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生产效率，还有利于作出正确的决策。
作为现代工业的基础技术之一，无损检测技术在保证产品质量和工程质量上发挥着愈来愈重要的作用，对于金属残余应力无损检测主要包括衍射法、超声波法、磁性法、电子散斑干涉法、金属磁记忆法。
2金属磁记忆法这是一种新型的无损检测方法。
处于地磁环境下的铁制工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和不可逆的取向,并在地磁环境中表现为应力集中区局部磁异常,形成所谓“漏磁场”,并在工作载荷消失后仍能保留,这是磁记忆检测的物理基础。
磁记忆无损检测方法就是在这种情况下检测出应力与变形集中区形成最大的漏磁场Hp的变化。
即磁场的切向分量Hp(x)具有最大值,而法向分量H(y)改变方向并有零值点。
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Hp(y)的测定,便可推断工件的应力集中区。
应力集中区域的Hp 值的变化曲线如图1。
x―切向;y―法向;Hp(x)―切向磁信号;Hp(y)―法向磁信号3磁记忆探伤铁磁材料内部的各种不均匀性（如形状、结构及含有夹杂或缺陷等）往往是应力集中的部位。
应力集中将使得材料在该区域的磁畴取向发生改变，在地磁环境中表现为局部的磁场异常，形成所谓的“漏磁场”，这就是地磁场激励下应力磁检测方法的物理基础。
21世纪NDT新技术_金属磁记忆诊断法
21世纪ND T 新技术——金属磁记忆诊断法21st Cen tu ry 2O rien ted N ondestructive T esting T echno logy ——M agneticM em o ry M etal D iagno stic T echn ique爱德森电子有限公司(福建厦门361001) 林俊明摘 要:传统的无损检测方法(超声、射线、涡流、磁粉、渗透、着色等)只能检测出业已出现的缺陷,不能解决在役金属构件意外疲劳损伤的问题。
而疲劳损伤的发展和破坏性往往与应力集中密切有关。
金属磁记忆诊断技术能利用应力集中区漏磁场改变的特点,通过对工件表面漏磁场法向分量的扫描,实现对金属早期损伤的诊断。
为此介绍E M S 22000智能化磁记忆金属诊断仪的工作原理、特性和应用。
关键词:磁记忆;故障早期诊断;无损检测中图分类号:T G 115127+2文献标识码:A文章编号:100329171(2000)0920044202利用铁磁性部件缺陷在外部强磁场作用下产生漏磁的现象来检测部件缺陷的漏磁检测法,已作为常规检测技术应用于各种铁磁性部件的质量检验中。
其作用机理是缺陷在强磁场作用下・被・动・地产生・磁・泄・漏,从而让磁敏元件・方・便・地逮着,进而判断其缺陷的大小以及性质等。
这种方法必须采用笨重的磁化设备,且耗能大,检测过后往往需要对部件进行退磁。
对一些在役设备、部件,或者复杂结构的部件,常规漏磁法往往难以实施。
众所周知,地磁在人们生活的空间中几乎无所不在。
任何铁磁性设备、部件,同样也处在地磁的包围之中,因此也会被地磁磁化。
通常,人们未觉察到铁磁性部件的“磁性”,并非是不存在“磁性”,而是其磁性强度较弱罢了。
事实上,在役部件在周期性或振动性负载条件下,由于磁弹性和磁机械效应的作用,金属磁化强度将显著增加。
第二世界大战期间,俄国军舰遭到德国磁性水雷的破坏,亚历山大罗夫院士等俄国科学家就专门解释了这样一种现象,即在振动负载作用下,处于地球磁场中的军舰壳体金属磁化率增长的原因。
金属磁记忆方法在压力容器检验中的应用
金属磁记忆方法在压力容器检验中的应用发布时间：2022-12-05T03:44:49.805Z 来源：《工程建设标准化》2022年第15期第8月作者：宋扬[导读] 由于压力容器的特殊性，宋扬37060219901004****摘要：由于压力容器的特殊性，如果在使用中出现了磨损、开裂等问题，很容易发生内部的巨大压力，从而导致安全事故，从而对人身和财产造成威胁，所以，压力容器的检测是各个行业的重点。
本文首先介绍了金属磁性存储器和磁性存储器的基本知识，并对其在压力容器的测试中的具体应用进行了深入的探讨，以期明确其具体的使用方法，从而提高整个压力容器的质量。
?关键词：金属磁记忆；压力容器；实验原理；应用?引言金属磁记忆法是一种新型的非破坏性测试技术，它的基本原理是通过对内部的磁场进行探测，明确部件的缺陷和潜在的风险，具有早期诊断和不需要特殊的磁化设备等特点，在实际中的应用更加突出。
压力容器大多携带有气体和液体，一旦发生裂纹或磨损，在承受较大的内压时，将会增加发生安全事故的危险。
根据国家有关法规和要求，定期进行压力容器的检查，其中，金属磁性记忆法具有很多优点，可以在压力容器检查中及时发现相应的应力集中点，从而大大提高了整个压力容器的质量。
1金属磁记忆检测技术原理和特征分析1.1金属磁记忆检测技术原理铁磁材料处于应力作用下拥有磁机械、磁弹性效应，金属处于实际应力作用下，内部形成位错运动，形成相应的滑移。
错位运动受相应阻碍时，会发生汇集的应力，即便将外力予以去除，仍具有存留的应力，残留应力的存在导致结构内自由可显著增加，结合实际相关规范和要求分析，体系内自发进行的过程是降低整个体系自由能的过程，所以对铁磁整个构件而言，为从本质层面降低整个体系的自由能，实际应力集中区处于地球磁场作用下，产生磁范围内的自发转动，形成相应的磁极，充分依托磁能形式将部分集中应力引发的弹性能抵消。
其结果处于金属表面产生特定的漏磁场，进而产生磁记忆，检测该漏磁场分布基本特征，可精准获取构件应力集中部位及大小分布，检测造成应力集中的区域和存在缺陷的主要部位。
金属磁记忆检测原理
金属磁记忆检测原理1金属磁记忆检测技术概述 (1)2 铁磁性物质的磁性 (2)2.1物质的磁性 (2)①宏观物质磁性 (2)②微观物质磁性 (2)2.2铁磁性物质的磁性 (2)①铁磁性材料的基本现象 (2)②铁磁性物质磁性 (3)3 磁记忆检测原理 (4)3.1 磁机械效应 (4)3.2磁弹性效应 (5)3.3 磁记忆效应 (6)1金属磁记忆检测技术概述传统的无损检测手段，如射线检测、超声波检测、磁力检测、涡流检测及渗透检测等，虽然在质量控制、安全保障、事故预防等方面发挥着重要作用，但是每一种检测方法都有其局限性，并且它们只能有效地检测出业己成形的宏观缺陷（如裂纹、腐蚀坑等），对于在役金属设备及构件的早期损伤，特别是对于裂纹的萌生阶段，难以实施有效的评价，从而无法避免设备检修后由于意外的疲劳损伤发展而引发的恶性事故。
虽然随着新材料、新结构和新工艺的不断涌现，无损检测新技术也层出不穷，如红外热成像无损检测、激光全息无损检测、声振检测、微波检测等。
但是这些新的检测手段依然不能解决传统的无损检测手段的缺陷。
1997年美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上，以杜波夫教授为代表的俄罗斯科学家首次提出了金属应力集中区——金属微观变化——磁记忆效应相关学说。
这一被誉为21世纪NDT新技术的检测法，是集常规无损检测、断裂力学和金相学诸多潜在功能于一身的崭新诊断技术，是当前唯一可行的能够无损、快速、便捷、准确地确定铁磁性金属结构上的应力变形集中区，即工件上最危险的部位，以进行早期的结构强度和寿命诊断的诊断方法。
相对于传统的无损检测技术所存在的不足之处，金属磁记忆检测技术有如下一些突出优点：①不需要采用专门的磁化和磁化装置，而是利用构件在地磁场中的自磁化现象；②不需要对构件表面进行专门清理，可在保持金属原始状态下和设备服役情况下进行检测；③不需要采用藕合技术，特别适合外场使用；④仪器轻便、操作简单，检测速度可达100耐h或更高，在诊断过程中可快速确定应力集中点（线）；⑤检测灵敏度高于其它磁检测法，探头和零件表面的小范围间隙变化不影响检测结果。
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“动力诊断技术”公司
容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法
莫斯科1996年
经俄罗斯联邦国家矿山技术监督局批准
1996年1月8日
容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法
发明人副博士杜波夫
“动力诊断技术”公司
莫斯科1996年
1.总则
1.1. 评估设备，容器以及装置的实际寿命时，要有能够找出腐蚀，蠕变和疲劳等过
程发展得最为迅猛的最大应力集中区的诊断技术和方法。
目前在能源，化工，石油和天然气工业中广泛使用的无损检测方法，满足不了这一要求。
它们旨在查找已出现和发展了的缺陷，而不能实现疲劳损伤的早期诊断。
1.2. “动力诊断技术”公司（莫斯科）研制和在实践中成功地运用了崭新的设备和结
构的诊断方法，该方法是根据金属的磁记忆原理。
所推荐的诊断方法能考虑金属质量和被检设备的实际运行条件及其结构特点，对该设备的状态做出综合评定。
依照残余磁化强度分布的特点，去确定将要损坏的最大应力集中部位和部件。
1.3. 新磁性诊断方法的主要优点是：
不要求清理金属而且对被检测表面也无需进行任何其它准备；
不要求采用专门的磁化装置，而是利用设备，容器以及装置在使用过程中金属的磁化现象；
应力集中的部位事先并不清楚，而是在检测过程中加以确定；
检测时使用体积小，自带电源且有记录装置的仪表。
1.4. 这一崭新的磁性诊断方法，历经了广泛的工业验证，而且在俄罗斯，乌克兰，
保加利亚，波兰，印度，澳大利亚，中国，德国，芬兰等国家100多个企业证明了它的效率。
“动力诊断技术”公司（莫斯科）组织了检测仪表的批量生产。
1.5.在能源、石油、化工，以及天然气工业使用的管道，容器，压缩机等设备装置
上积累了使用该新诊断方法的经验。
2. 用途和使用范围
2.1. 容器和装置的快速诊断方法是确定应力集中区一破损的主要根源。
2.2. 采用检测设备表面磁场强度Hp的方式来确定机械应力集中区。
这里利用的是磁
机械效应，依照该效应，被检测磁场的矢量方向，与被测残余应力矢量方向一致。
用仪表（机械应力指示器）探头垂直于被测表面扫描的方式去确定Hp为零值的线，在这些线上，Hp值变为相反符号，这些线就是残余应力集中线。
2.3. 本方法适用于磁性牌号钢制成的容器和设备。
2.4. 本方法可以：
确定被检测部件金属和焊接联结处的应力集中区；
无需切割专门的试样，就能作出应力集中区金属状态的评定；
与其它无损检测方法相配合能更加有效地进行探伤；
能检测设备，容器以及管道部件的制造和修理工艺质量；
由于不要求清理金属，和其它方法相比，显著地减少了检测的费用开销；
在查明应力集中区的基础上，该方法能更加客观地评定容器及设备的强度，及时地制定和采取措施以提高其可靠性。
2.5. 使用磁机械应力指示器去确定应力集中区。
“动力诊断”科研生产联合体制造的
检测仪表部件清单列于附件1。
3. 快速诊断方法
3.1. 确定行将破损的部位即机械应力集中区的方法。
检测高度到5米的容器可不搭脚手架，可用活动梯子架在地面或楼板上。
使用的扫描式仪表探头有加长杆和远距离装置，能在距被检测表面3.5m以内操作。
当容器的高度大于5m时检测人员可使用升降平台或搭脚手架。
需要去掉被检测容器表面上的保温层，但不要求清理金属表面。
本检测方法由图1示意且操作如下：
首先沿容器（塔）按高度的几个断面周长上测量残余磁场强度分布状况。
应该检测所有断面（环型）焊缝以及大体处在刚性部位中间的断面，例如焊缝及绑带环之间的断面，图1上作为例子标示出1-1，2-2，3-3，4-4，5-5，7-7和断面焊缝（I-I，II-II，III-III，Ⅳ-Ⅳ），沿这些周长建议进行检测。
这里也标出了需要检测的有断面安装焊缝的截面。
用箭头表示带探头的扫描装置的运动方向。
由二个操作员做检测。
一个操作员用探头扫描，另一个操作员注视仪表屏幕上被测参数的变化。
在良好的检测条件下，也可以由一个操作员做检测。
如果容器直径超过1.5m，可将被检测的周长分成若干个段，每段推荐长度为4-5米。
为了提高检测速度，可加大段长，但记录（指被检测点间的标定距离）的不一致性也会增加。
将被检测容器周长分成若干段是为了便于将检测的记录写入仪表存储单元。
假设段的标号（编码）用仪表键盘上的某些数字，那就建议用第一个数字（或前边两位数字）表示被检测截面的顺序号，例如编码112表示被检测截面为11，第2段。
当Hp符号和值跳变时，在被检测表面该部用粉笔或油漆作上标记。
随后将检测结果写入仪表的存储单元。
用这种方法沿容器高度在所有标出的截面上检测。
所有截面沿周长扫描的起始点都要从容器的同一母线开始。
所有被检测截面上沿周长扫描的方向也必须是一致的。
扫描的起始点和方向以及将被检测段划分长度的条件，都要标明到容器的检修表上，以便进一步去处理检测的结果。
根据沿容器标出的每一截面周长的检测结果找出最大的应力集中区，该区的特点是，沿被检测段长ℓk，Hp有最大的斜率值。
图2是用容器一个截面周长检测的结果去确定最大应力集中区的实例。
容器高低方向上的检测，要依箭头方向，如图1所，示至少要沿四条母线从上到下（或相反）去进行。
类似于沿容器圆周长上的检测将母线分成若干段。
各段的编号登录到容器的检修表中。
按照在母线上检查的结果去确定其最大的应力集中区。
3.2.检测焊缝
容器所有的横向和纵向焊缝，以及在连接管道的接头焊接连接处都应进行检测。
图3是使用“扫描”型仪表的双通道探头扫描检测容器焊缝的示意图。
有条件地将那些焊缝长度分割成一些单独的检测段，并将其登录到容器检修表中，焊缝的编号也应和表中一致。
计算机数据处理系统再加上双通道探头能自动地确定被检测磁场∆Hp/∆ℓk的斜率值并在仪表屏幕上显示该值图形。
图4是在应力集中区部位上焊缝的实际检测结果片段。
由图4可见，在应力集中区部位两个通道上被测的Hp值同时出现跳变。
必须要区分由于违反焊接工艺造成的应力集中区和由容器外壳丧失稳定性造成的应力集中区。
这些应力集中区既可在制造容器时出现，也可以在工作荷载作用下出现。
加深焊缝损坏最危险的部位是焊接工艺制造和壳体丧失稳定性这两者相吻合的应力集中区。
图5是在容器壳体丧失稳定性部位形成应力集中区的例子，显然在焊缝形成的应力集中区沿着容器侧部的母线扩展。
容器长期运行时沿着图5上所标出的应力集中线会生成裂纹。
用扫描式仪表检测了全部断面和纵向焊缝后，还建议在应力集中区部位做可查清其中缺陷项目的检测。
找出裂纹类的表面缺陷得要使用磁裂纹指示仪（见附录1）。
这时不要求清理金属和其它准备工作。
在MIC-1M仪表说明书里给出了检测的示意图。
要想查出应力集中区中焊缝的内部缺陷，建议使用УД2-12型仪表做超声探伤。
3.3.用检测结果评定容器的工作状态
在焊缝或应力集中区查出具体缺陷时，就要对容器金属进行修补以消除该缺陷。
用磁记忆法检测的结果，在容器检测表中画出Hp值按母线高度以及在所有被检测截面沿周长的分布状况图，指明容器丧失稳定性和最大的应力集中区，紧接着做容器应力--变形状况分析。
最大应力集中区里沿应力集中线，建议修补以加强容器外壳。
例如沿应力集中线用钢板修理堆焊或另加绑带。
为了按国标（ГОСТ）评定容器的使用寿命，建议对容器强度进行核算。
这时，要评价金属状况，建议从应力集中区取“试样”（或依破坏性试验的方法去切取试样）。
4. 操作人员的技术熟练程度
4.1. 容器和装置的磁检测要想得到可靠的结果，在很大程度上取决于操作人员的技术熟
练程度，经验和责任心。
只准许那些经过金属物理无损检测方法培训，跟随有经验的操作人员实习不少于两个月的人去检测。
4.2. 给从事磁检测的操作人员，按企业中现行的安全规程，发给检测许可证。
4.3. 容器磁检测工作的总领导由企业的熟练工程技术人员负责。
允许那些事先研究过被
检测部件损坏原因和部位的且了解该部件结构和运行特性的工程技术人员去领导检测工作。
工程技术人员和操作人员同样对检测的可靠性以及检测时遵守安全操作规程负有责任。
5．安全技术
5.1. 参加检测的人员要通晓和遵守对该企业工作人员规定的安全技术规程。
5.2 在允许检测容器之前，所有参与工作的人员要经过相应的安全技术培训。
每次改变生产工作条件时要做指导。
对操作人员负责指导的是工程技术人员中的领导者。
5.3. 从事磁检测的人员必须配载安全帽，穿该企业的工作服。
5.4. 在高于2m的设备上进行检测时要搭脚手架，架设梯子或吊篮。
脚手架，梯子及吊
篮的结构应符合安全技术标准和规程。
图1，检测容器的示意图
图2，沿容器一断面周边按测得的残余磁场确定最大应力集中区的例子
图3，用仪表的双通道传感器检测容器焊缝时的示意扫描图
1,2-扫描装置的传感器；3-测长计；记录和处理测量数据的装置。
图4, 在应力集中区检测焊缝的结果反应在仪表屏幕上的曲线图形
图5，在容器外壳丧失稳定性的部位生成应力集中线的例子。