金属磁记忆方法

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

俄罗斯“动力诊断技术”公司国际机械科技发展研究会

金属磁记忆方法——这是一种新型无损检测方法，其基本原理是记录在工作载荷作用下设备和金属结构局部应力集中区域中产生的漏磁场。

这时，被检测对象漏磁场的量值反映导磁率张量，而这一张相当于荼载荷作用下形成的变形和应力张量。

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。

零件、制品和焊接接头磁化强度沿着工作载荷造成的主应力作用方向的不可逆变化以及它们在地球磁场中制造和冷却后的残余磁化强度，我们称之谓金属的磁记忆。而基于利用这一记忆功能的新型检测方法，我们冠以金属磁记忆方法的名称。“磁记忆”这一术语以往就曾得到应用和普及，例如在矿石原始磁性研究方面。在实验室和工业试验中都已提示出金属对于拉伸、压缩、扭曲和周期载茶的磁记忆效应。磁记忆方法的特殊之点在于，其原理是基于利用在工作戴荷作用下形成之金属稳定位错滑移带区域中所产生的自有漏磁场。自有漏磁场作为铁磁材料各向异性的外部条件下对工作结构进行人工磁化，都不可能得到像自有漏磁场这样的信息源。只有在地球磁场这样的小强度外部磁场中，随受载荷结构的奕形能量才能大幅度超过外部磁场能量，也才能形成并获得这样的信息。

我们认为，金属磁记忆方法是技术诊断领域的全新方向。这是继场发射之后第二次利用结构自身发射信息的方法。同时，除可早期发现已发展缺陷之外，金属磁记忆方法还能补充提供关于被检测对象实际应力——变形状况的信息，并找出应力集中区域——损伤发展根源的形成原因。

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较具有一系列重要优点。它不要求对被检测对象表面做专门准备（清理、打磨等），也不需要专门的人工磁化装置，因为可以利用设备和金属结构在制造和使用过程中的自磁化现象；可实现早期诊断，防患于未然；可完成大体积、大长度结构的检测。

人们知道，工作结构发生损坏的根源是应力集中区域，在这时腐蚀、疲劳和蠕交的发展最为剧烈。由此可见，判断应力集中区域是设备和金属结构诊断方面的一项重要任务。运行损坏发生之前的过程，是应力集中区域中金属性能的改变。相应地，反映设备和金属结构实际应力一变形状况的金属磁化强度也随之变化。

采用磁记忆方法进行设备和金属结构诊断的基本定性准则，是漏磁场法向分量零值所表征的应力集中区域。

为了对应力集中水平进行定量评估，要确定通过应力集中线（HP=0线）时的磁场Hp法向分量梯度（变化强度）

式中：K -由诮力集中区域中金属磁性变化强度表征的，因而也是由磁场H 变化强度表征的。应力强度磁秕数 --位于H =0线两侧同等线段L 上两检测点之间磁场H 的差数模量。

这时，，线段L 应垂直于H =0线。线段L对于H =0线的垂直位置，是由于这些线段同最大的拉应力方向相重合所决定的。

人们知道，任何一种新的无损检测方法在成为工业应用方法之前，都要经过几个发展阶段。大部分已知无损检测方法发展的第一阶段，一般须通过实验室条件下的试验，以确定其物理原理。后续阶段则包括：开发技术手段；制订检测方法；编制检测结果评价准则，并进而制订技术规范文件。

积极发展金属磁记忆方法的第一阶段可追溯到80年代中期。当时，按照发明人的建议，在甘斯科电力公司系

统的一系列电厂对锅炉管子在使用过程中出现的磁化现象组织了工业试验。这些试验的成果已在专著中加以阐述。发展的第一阶段是在工业条件下走过的，这也是磁记忆方法区别于其他方法的独特之处。

在工业试验过程中，判明了发电设备管子以及其他部件应力变形状况同其残磁分布状况和漏磁场之间的联系，而残磁和漏磁场在设备表面是容易测出的。

目前，在俄罗斯动力、石油化工、天然气等工业部门，以金属磁记忆方法为基础已制订并实际应用20多种指导性文件和检测方法。这些指导性文件和方法，是由“动力诊断技术”公司在实验室和工业试验基础上制订的。

例如，会同俄罗斯科学院金属物理研究所，对20号钢和12XIM 钢管子进行了金属磁弹性特性的试验，对管道工作中局部应力集中区域的磁偶极子形成条件完成了计算一分析研究。

会同梅利尼柯夫研究所，在电子显微镜《TESLABS-540》上，对于沿以磁记忆方法确定的10号和CT3CN钢扁平试样应力集中线的位错组织进行了研究。

会同俄罗斯科学院数学模型研究所和巴依柯夫冶金研究所，开发了物理--数学模型，借助这些模型并采用住处处理软件便可根据测得的漏磁场判定作用于管道中的实际应力分布状况。

会同中央机械制造工艺研究院，在单轴拉伸条件下和周期载荷条件下对于10、20和12SIM 钢扁平和管状试样进行了试验。

在带板、管焊接接头的同样试样上，对残余焊接应力分布状况进行了一整套试验，以对比磁记忆方法和其他应力与变形检测方法：

——会同莫斯科钢和合金研究所，在板、管试样上对于磁记忆方法和X射线的残余应力测量结果进行了比较；

——会同化工机械研究所，在管试样上对于磁记忆方法和应变测量方法的残余焊接应力测量结果进行了比较；

——会同德国萨尔布吕肯市IZEP无损检测研究所，在板试样上对于磁记忆方法和超声方法的焊接残余应力测量结果进行了比较。

在德国马格德堡焊接研究所，以磁记忆方法对带已知焊接缺陷的管状试样焊接接头完成了试验性测试，并联合莫斯科BT 研究所对电站长期使用的蒸汽管道管子进行了研究。

会同俄罗斯金属物理研究所和莫斯科能源研究所，在专用实验装置上通过管状试验研究了高温对于金属残磁变化的影响。

“动力诊断技术”公司的专家完成了对比不同方法测量结果的一整套实验室和工业试验：磁记忆与超声波，磁记忆与厚度测量，磁记忆与应力集中区的硬度测量，磁记忆与应力集中区的金属切片金相分析。完成的研究工作表明，磁记忆方法可用于为机械试验、金属组织试验和工艺试验选取代表性金属试样。在进行设备寿命评估时，选取代表性试样的工作尤为重要。

在1990-1999年期间，“动力诊断技术”公司完成的工业性检测包括：500多台蒸汽锅炉和水管锅炉，200台汽轮机和燃气轮机，200多台容器和装置，100多公里各种用途的管道，俄罗斯50多个工厂和公司机械产品的质量检测，铁路企业铁轨和轮对、桥梁结构，起重机械以及其他技术检测对象。

针对金属磁记忆方法制订的国家标准草案有：

金属磁记忆方法。术语、定义和代表符号。采用金属磁记忆的机构试验、金属组织试验和工艺试验用代表性试样选取方法。

应当指出，当前在俄罗斯和其他国家，说明并规定各种有损和无损取样方法的标准很多。例如，俄罗斯便拥有大约20个这样的标准。这些标准可确定取样机制，即可回答“如何做试样”的总是但在这些众多的标准中，却没有一个能够回答“要从哪里做金属取样”的问题。而申报审批的国家标准草案《利用磁记忆法选取代表性试样和试件方法》恰好可以回答这一问题。在工业和实验室所获得的丰富经验以及已制订的方法、指导性文件和科技报告的基础上，形成了整套技术规范文件，可据以鉴定磁记忆方法和检测仪表，考核检测人员资格。除指导性文件和方法外，技术规范文件还包括：对于培训和考核I、II、III级检测人员的要求；对于学习磁记忆方法专家技术知识的要求；I 、II、 III级检测人员培训大纲；检测仪表说明书和技术条件；检测仪表使用规则、校验和试验方法；检测结果计算机处理软件使用指导；教材。

“动力诊断技术”公司研制和指生产的专用仪表及其软件有：

应力集中磁测ИKNM…ⅠΦⅡ；带微处理器记录装置的应力集中磁测仪（4通道的）ИKH-M-4；磁记忆方法测量结果个人计算机处理软件，配合DOS和Windows95/98。

上列仪表已经过俄罗斯标准委员会批准。

在国家公务人员进修学院（莫斯科市）系统设有Ⅰ和Ⅱ级磁记忆方法检测人员培训和考核中心（许可证12K-2000/3769）。在教学中，特别着后果基于磁记忆原理的新检测方法和传授。目前，来自俄罗斯各个工业部门的250位专家接受了这一新检测方法的培训。其中许多人在相应工业部门设备检测中正在独立地发展着磁记忆方法。

在1997年美国旧金山市召开的50届国际焊接会议上，金属磁记忆方法得到认可，并同声发射、射线等方法一道被推荐用于设备和金属结构应力-变形状况的评估。

1999年2月，由“动力诊断技术”公司发起，在莫斯科召开了第二届国际“设备和金属结构磁记忆诊断方法”会议。会议的组织者还有俄罗斯焊接学会和国家公务人员进修学院。会议的举办也取得俄罗斯换损检测和诊断学会的支持。会议资料曾在国际焊接学会专题委员会上审议（里斯本，1999年7月22日），会议总结记载在国际焊接学会N0 XI-714/99文件中。

根据俄罗斯焊接学会的建议，在国际焊接学会第五委员会设立了金属磁记忆方法工作组。会同德国无损检测研究所（萨布吕肯市），制订了“应力与变形”课题的欧州研究计划ENRESC。该计划提出一项任务是考查金属磁记忆方法的有效性并同已知的应务和变形检测方法进行比较。现已同德国检测研究所签订了按照欧州标准对磁记忆方法和仪表进行认证的协议。

磁记忆方法和仪表在俄罗斯200多个企业得到推广。除俄罗斯之外，这一方法还在乌克兰、波兰、保加利亚、奥地利、南斯拉夫、中国和印度的一些企业得到应用。

在多次技术交流和现场检测试验基础上，中国电力系统的研究机构和电厂已从俄罗斯“动力诊断技术”公司引进数套仪表并接受了人员培训，当前仪表使用情况良好。筹组磁记忆方法培训和推广中心问题正在积极落实之中。在其他工业部门，这项技术也有推广应用的良好前景。

利用金属磁记忆方法评估电站设备状况（服役寿命）的构想

俄罗斯“动力诊断技术”公司总经理杜博夫

根据火电站锅炉和汽轮技术改造问题全俄会议的决定，建议动力公司和电站公司在1999-2000年组织发电设备技术状况的调查工作。

根据调查结果，对已达到服役寿命之电力设备确定延长其使用寿命的可能性，并制出可以保证电站可靠运行的延长发电设备寿命的构想。

“动力诊断技术”公司对于已达到服役寿命的考纳柯夫电站发电机组，提出了调查其技术状况的下列构想： 1、利用金属磁记忆方法对发电设备的全部部件状况进行百分之百的普查。磁记忆方法可实现损伤的早期诊断并找出应力集中区域——损伤发展的主要根源。磁记忆方法属于快速诊断方法，可以在不对表面进行任何预处理的情况下在1.5-2个月内完成发电机组全部部件的检测，并作出结论。根据磁场记忆方法所做调查，编制反映发电设备所有元件状况的数据库。磁记忆检测方法采用的带微机仪表可实现检测结果的文件化。

2、对于磁记忆方法所发现的应力集中区，采用无损检测和有损检测方法（超声、涡流、金相、内窥镜等）进行补充检测。

3、分析损伤（依据电站现有统计资料）和总结设备运行经验，制订保证其可靠性的措施。

4、综合发电设备调查结果和保证其可靠性的措施，制订濒临损坏之物理磨损部件的更换时间表。

上述构想的基础是实际不寿命的评估，因为这样的评估可以实现运行经验（损伤统计）同将要发生之损伤的早期诊断的最理想的结合。

这一构想已征得考纳柯夫电站的同意，并在2000年加以实施。全套调查方法将在专门文件中阐述（总结报告、数据库存、检测规范等）

整理成文件的全套方法可能作为实现技术改造计划的一种模式，应用于其他电站。

建议把上述构想列入火电站运行管理局工作计划并为开发实现这一构想的全套方法拨出资金。部分资金可由加入“俄罗斯统一电网”股份公司的有关电站加以解决。

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。

金属应力集中磁检测仪

产品名称：金属应力集中磁检测仪 /金属磁记忆检测 (诊断)仪 产品型号：HAD-SG1026 金属应力集中磁检测仪 /金属磁记忆检测(诊断)仪型号:HAD-SG1026 金属应力集中磁检测仪主要用于金属工件应力集中及疲劳缺陷的检测，防患于未然。各行业中在役的钢铁零部件断裂，95%以上的原因归结于金属的疲劳裂损，而疲劳裂损的发生是金属应力的集中表现，若能够有效的检测出金属应力集中大小而采取有效的措施，就能杜绝此类事故的发生；因此金属应力集中磁检测仪在完成此项工作中担任重要角色并有出色的表现。 检测原理概况及应用 ____21世纪早期诊断新技术——金属磁记忆技术，它能有效地应用于在役设备早期损伤检测。目前常规无损检测方法都以裂纹、气孔及夹杂等缺陷为搜索目标，它们对于金属构件的早期损伤，难以实施有效地评价，而金属磁记忆检测技术为此提供了新的检测方法，它是集常规检测方法、应用结构力学、金相组织分析法等多科领域中的应用技术，该技术（方法）具有无须对工件表面进行专门预处理等等优点，已迅速地在国内外各行业（航空、石油、压力容器、冶金、电力、铁路等部门）中推广和应用。 ____金属磁记忆就是铁磁金属在工作过程中，发生具有磁致伸缩性质磁畴组织的定向及不可逆的重新取向。掌上型工业级金属应力集中磁检测仪，是根据金属磁记忆特性原理，采用了计算机技术、应用电子技术、组合程序开发技术和磁记忆检测技术研制而成的新一代检测仪器，此检测仪器不但能够检测出应力集中分布及疲劳裂纹的区域，还能检测出已生裂纹发展的走向。金属的磁记忆方法能够快速、准确地对设备进行诊断，从而达到设备疲劳损伤早期预警控制的目的。因此金属应力集中磁检测仪是实现早期诊断，防患于未然的利器。 特点和技术参数 1、检测灵敏度高、速度快，重复性和可靠性好。 2、零点无须校准和自动复位功能、报警提示。 3、传感器无提离效应，无需与工件表面严格耦合。 4、被检测工件表面不需预处理，应用领域广泛；在役设备早期损伤诊断、评估功能（可实现在线检测） 5、可存储200多幅检测曲线；任意图形回放功能，并与上微机网络管理功能。 6、仪器体积小、重量轻、便于携带；智能化波形显示，自动跟踪功能；背磁拟制功能增减。

俄罗斯金属磁记忆标准

附录1 ΓOCT P 52081-2003 俄罗斯联邦国家标准 无损检测 金属磁记忆方法 术语与定义 正式出版物 俄罗斯国家标准委员会 莫斯科 提供标准：俄罗斯《动力诊断技术》公司 翻译：《技术刺激仪检测技术》专家组

ΓOCT P 52081-2003 前言 1. 本标准由TK 132《技术诊断》标准化技术委员会制定。 2．本标准根据俄罗斯国家标准委员会2003年6月10日No_191-ST决定实施。 3.本标准系第一次实施。 引言 本标准中规定的术语系按金属磁记忆无损检测方法领域的概念系统排序。 每一概念规定一个标准术语。 所列定义必要时可以改动，引入衍生的特征，扩展其所使用的术语涵义，指明与一定概念相关的对象。但是这种改动不应违背本标准确定的概念范畴和内容。 标准术语用黑体字排印，而缩写用一般字体。 内容 1.适用范围 2.术语与定义 3.术语的字母索引

ΓOCT P 52081-2003 俄罗斯联邦国家标准 无损检测 金属磁记忆方法 术语与定义 Non-destructive testing Method of metal magnetic memory Terms and definitions 实施日期：2003年6月10日 1．适用范围 本标准规定金属磁记忆无损检测方法的术语和概念定义。 本标准所规定的术语强制适用于金属磁记忆无损检测方法领域有关标准化工作和(或)使用其工作成果的一切类型的文件和文献 2.术语与定义 1.金属磁记忆；MMM：表现为制品和焊接接头金属残余磁性的一种后效，形成于在弱磁场中制造和冷却的过程，或者表现为制品由于工作载荷造成的在应力集中和损坏区磁性的不可逆变化。 注：弱磁场-地磁场和其他外部磁场。 2.制品的自有漏磁场；SMLF：由于工作应力或者残余应力的作用产生于制品表面的位错滑移稳定带区或金属组织最大不均匀区域的漏磁场。 注-SMLF为MMM的表征。 3.金属磁记忆方法；MMM方法：以对制品表面的SMLF进行分析为基础确定金属和焊接接头的应力、缺陷及组织不均匀集中区为目的的一种无损检测方法。 4.磁位错滞后；由于弱磁场中位错集聚处磁畴边界的固结而引起的磁滞。 5.制品壳体局部稳定性破坏区的临界值(ｌcr)：制品壳体在载荷作用下丧失稳定性而产生的金属层两个最近滑移稳定带之间的最小距离。 注-制品表面壳体的临界值由两个最近的SMLF极值之间的距离表示，该极值与壳体尺寸成倍数关系。 6.SMLF的强度：用金属磁记忆方法在制品表面测得的漏磁场强度的参数。

金属磁记忆诊断法有哪些优点

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（MMT）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。 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（x）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（MMT）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。

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

应力集中引起的金属磁记忆现象的研究

中国矿业大学学报第３３卷 ｆ 暑 ● Ｓ ＼ 赵 骠 辫 擅 测点编号（ａ）１通道各载荷下磁场分布 测点编号 （ｂ）２通道各载荷Ｆ磁场分布 测点编号 （ｃ）３ＮＮ各载荷下磁场分布图３各个通道在各载荷下的磁场分布 Ｆｉｇ３Ｉｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｖｅｒｙｃｈａｎｎｅｌｕｎｄｅｉｓｏｍｅｌｏａｄｓ ＋０ｋＮ；十９８０ｋＮ：，十１９４３５ｋＮ；＋２９３０６ｋＮ；＊４５８３９ｋＮ；＋５３３７８ｋＮ；＋６０９１２ｋＮ，：－－－Ｏ－－６８０５６ｋＮ；一一６９４５０ｋＮ ２．２各载荷下测量区域表面的磁场分布 为了形象表示不同载荷下试样整个测试表面的磁场分布状况，下面给出一些载荷下的测量表面的磁场分布图．图４表示各测点组成的测量区域的磁场分布图．图４中３个坐标轴分别表示测量通道、测点在通道的位置和磁场强度的大小． 由图４可见，加载后试样表面磁场重新分布，并随着载荷的增而增大，当载荷６９．４５０ｋＮ时，可以看出每个通道前３个点的磁场增加，后３个点下降的趋势，原因在前面已经作了介绍．越靠近Ｕ形凹口的通道，磁场越大，中间一个通道最小并且磁场分布较为均匀． （ａ）０ｋＮ测量送域表面磁场强度分：ｆ｝ｊ（ｂ）１９，．４３５ｋＮ测量区域表面磁场强度分布 （ｃ）４５．．８３９ｋＮ测量区域表面磁场强度分布（ｄ）６９４５０ｋＮ测量区域表面磁场强度分布 图４测量区域表面磁场强度分布 Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｎｓｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｇｉｏｎｕｎｄｅｒｓｏｍｅｒｏａｄｓ２．３断裂前整个试样表面磁场测量结果 为了获取整个试样表面的磁场分布状况，取试 样长度方向上中间２００ｍｍ范围进行测量，也是图 １所示的５个通道，长度方向每隔１ｍｍ采一个点． 图５是以４５．８３９ｋＮ为例的测量区域的磁场分布 图，其它载荷下的曲线形状和４５．８３９ｋＮ时基本 相同，不在重复列出． 从图５中可以看出，在长度方向上Ｕ形口位置附近的磁场值比其他位置要大的多，即以Ｕ形 图５试样中问２００ｍｍ长度范围内的磁场分布 Ｆｉｇ．５Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｎｓｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｔｈｅｍｉｄｄｌｅ２００ｍｍｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅ 狮脚瑚啪姗Ⅲ脚ｍ∞ ∞

金属磁记忆信号随检测时间和空间变化规律的研究

https://www.wendangku.net/doc/fd12157898.html, 金属磁记忆信号随检测时间和空间变化规律的研究1严春妍1，李午申1，邸新杰1，薛振奎2，白世武2，刘方明2 1天津大学材料科学与工程学院，(300072) 2中国石油天然气管道科学研究院，(065000) E-mail:yanchunyan1982@https://www.wendangku.net/doc/fd12157898.html, 摘 要：金属磁记忆技术可以准确检测出被测对象上以应力集中区为特征的危险部件和部位，是迄今为止对金属部件进行早期诊断唯一行之有效的NDT方法，但目前国内外对磁记忆信号特征及规律的研究尚未深入，导致该技术只能对设备和结构进行定性的评估，不能进行定量检测。本文对有预制裂纹的对接焊板件进行不同时间和不同部位的检测，得出了磁记忆信号不随检测时间改变但受空间因素的影响的规律。 关键词：无损检测；金属磁记忆；检测时间；空间因素 1. 引 言 1997年在美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上，俄罗斯科学家提出了被誉为21世纪的NDT新技术——金属磁记忆（Metal Magnetic Memory简写为MMM）技术［1］。MMM检测技术克服了传统无损检测方法无法进行早期诊断的缺点,可以准确探测出被测对象上以应力集中区为特征的危险部件和部位，是迄今为止对金属部件进行早期诊断唯一行之有效的NDT方法。与现有的漏磁检测方法相比，磁记忆方法利用构件或设备在地磁场中的自磁化现象而不需要专门的磁化设备，不须对被检工件的表面进行清理或其他预处理，提离效应的影响很小，设备轻便、操作快速便捷、灵敏度高，重复性与可靠性好,可快速确定应力集中区域，适用于大面积的普查［2～5］。 MMM检测技术一经提出，就得到了各国无损检测研究者的关注，他们相继在金属磁记忆的原理和应用方面进行了大量的研究[2]。但是，到目前为止，对磁记忆信号特征及规律的研究尚处于探索阶段，导致该技术只能对设备和结构进行定性的评估，定量检测时还需要采用其它无损检测方法进行确认，这就限制了金属磁记忆检测方法在工业检测中的应用。因此，对金属磁记忆信号进行更深入的分析和研究具有重要的工程实用价值。本文对磁记忆信号进行了一定的研究，并设计了相应的实验方案，得出了磁记忆信号随检测时间以及空间位置变化的规律。 2.实验方案的设计 本次试验的测试设备选用TSC-1M-4型金属磁记忆检测仪，试验材料为针状铁素体型的高强高韧性的X70管线钢。4块试板尺寸均为200mm×400mm×21mm，选用纤维素焊条 1本课题得到国家自然科学基金（项目编号：50475113）和高校博士点基金（项目编号：20030056002）资助

金属磁记忆检测法常见问题

金属磁记忆检测法常见问题解答 1. Method of Metal Magnetic Memory Method of Metal Magnetic Memory is method of a nondestructive inspection based on registration and analysis of distribution of self-magnetic leakage fields (SMLF) arising on products and equipment in stress concentration zones (SCZ) and metal defects. At that, SMLF reflect irreversible change of a magnetization in a direction of maximal stresses action from working loads. Also SMLF reflect structural and technological heredity（遗传性）of products and welded joints after their manufacturing and cooling in a weak magnetic field (as a rule, magnetic field of the Earth). A natural magnetization and aftereffect, which appears as magnetic memory of metal to actual strains and structural changes in products and equipment metal, are used in the MMM method. 2. Physical fundamentals of MMM method: Magneto-elastic and magneto-mechanical effects. Effect of formation of domains and domain boundaries on dislocations clusters in stress concentration zones (magnetoplasticity). Effect of magnetic field leakage by structural and mechanical heterogeneities at metal natural magnetization. 3. Magnetic parameters used at inspection: Normal and/or tangential component of proper magnetic leakage fields Нр. Magnetic field gradient on leng th (dНр/dx) or on base between measurement channels. 4. What is inspected in metal and welded joints by MMM method? Stressed-strained state (SSS), structure heterogeneity and progressing defects. 5. What is determined by MMM method? Stress concentration zones – basic sources of damages development. Micro and macro-defects on the metal surface and in deep layers of metal. 6. Advantages of MMM method: Any special preparation (metal dressing and the like) of the object to be examined is not required. Special magnetization is not required because the natural magnetization formed at manufacturing and working of products is used. MMM method can be used both at operation of the object to be examined and at its repair. MMM method is unique NDT method to detect stress concentration zones and defects on the surface and in the deep layers of metal within 1mm in express-inspection mode. At the inspection by MMM method the small-size instruments having self-contained supply, recording device, microprocessor and up to 32MB memory unit are used. MMM method allows to carry out 100% quality control of engineering products and their sorting in mass line production. Increasing of inspection efficiency and reliability at combination of the MMM method with conventional NDT methods. 7. Differences from conventional NDT methods (ultrasonic inspection, magnetic

不同应力状态下金属磁记忆检测信号特征

第30卷第3期　2007年3月 合肥工业大学学报 (自然科学版) J OU RNAL OF H EFEI UN IV ERSIT Y OF TECHNOLO GY Vol.30No.3　 Mar.2007　 收稿日期:2006203203;修改日期:2006205215作者简介:张　静(1971-),女,江苏南京人,南京农业大学讲师. 不同应力状态下金属磁记忆检测信号特征 张　静1,　周克印2 (1.南京农业大学工学院,江苏南京　210032;2.南京航空航天大学无损检测中心,江苏南京　210016) 摘　要:文章介绍利用金属磁记忆无损检测技术研究了构件在单向拉伸应力状态和纯剪切应力状态下的磁记忆检测信号特征,并对此进行了对比和分析。通过试验发现,磁记忆检测信号与构件的损伤状态之间具有明显的相关性,通过检测法向磁场的过零点可以实现对构件早期损伤的检测。关键词:磁记忆;铁磁性构件;无损检测 中图分类号:T G 115.28 文献标识码:A 文章编号:100325060(2007)0320381203 Analysis of the characteristics of the metal magnetic memory signal under different stress states ZHAN G Jing 1,　ZHOU Ke 2yin 2 (1.Engineering College ,Nanjing Agricultural University ,Nanjing 210032,China ;2.The Center of Nondestructive Testing ,Nanjing U 2niversity of Aeronautics &Astronautics ,Nanjing 210016,China ) Abstract :The metal magnetic memory (MMM )testing technique is applied to st udy t he characteristics of t he MMM signal produced under t he uniaxial tensile st ress state and t hose under t he p ure shear st ress https://www.wendangku.net/doc/fd12157898.html,parison and analysis of t he test result s are carried out.It is found t hat t he MMM sig 2nal has apparent relationship wit h t he damage ,and t hat by t he zero value of t he MMM signal ,t he hidden damage in t he ferromagnetic compo nent can be detected. K ey w ords :magnetic memory ;ferromagnetic st ruct ure ;nondest ructive testing 在现代工业中,大量的铁磁性金属构件,特别是锅炉压力容器、管道、桥梁、铁路、汽轮机叶片、转子和重要焊接部件等,在使用过程中会不同程度承受疲劳载荷,从而引发疲劳裂纹,出现频率损伤失效。由于疲劳裂纹大多萌生于表面或近表面的微观缺陷所带来的应力集中区域,故有效地实施构件表面及近表面的应力检测,对铁磁性材料构件的安全使用具有非常重要的意义。目前常用是无损检测方法都以裂纹、气孔及夹杂等缺陷为搜索目标。它们对于金属构件的早期损伤,难以实施有效地评价,金属磁记忆检测技术为此提供了新的检测方法[1] 。 金属磁记忆就是铁磁性金属在工作过程中,发生具有磁致伸缩性质磁畴组织的定向及不可逆的重新取向,载荷卸除后这种磁效应会有所保存,而且其程度与结构损伤有关[2-4] 。 本文研究了构件在单向拉伸应力状态和纯剪切应力状态下的磁记忆检测信号特征,并对此进行了对比和分析。 1　试 验 试件选用A3钢制成,直径为10mm ,如图1所示。每次加载完毕,将试件缓慢卸载,沿其圆周上均分的4根母线,用EMS 22000智能磁记忆诊断仪测量其表面磁场法向分量,并记录不同载荷下试件每根母线的法向磁场分量。 试件外表面沿轴线方向的法向磁场的分量(即磁记忆信号)及法向磁场过零点位置,见表1所列。其中法向磁场强度值H 分别对应图1中的左端点和右端点,法向磁场过零点的位置L 对

容器和装置的金属磁记忆快速诊断方法

“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；

金属磁记忆方法

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 俄罗斯“动力诊断技术”公司国际机械科技发展研究会 金属磁记忆方法——这是一种新型无损检测方法，其基本原理是记录在工作载荷作用下设备和金属结构局部应力集中区域中产生的漏磁场。 这时，被检测对象漏磁场的量值反映导磁率张量，而这一张相当于荼载荷作用下形成的变形和应力张量。 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。 零件、制品和焊接接头磁化强度沿着工作载荷造成的主应力作用方向的不可逆变化以及它们在地球磁场中制造和冷却后的残余磁化强度，我们称之谓金属的磁记忆。而基于利用这一记忆功能的新型检测方法，我们冠以金属磁记忆方法的名称。“磁记忆”这一术语以往就曾得到应用和普及，例如在矿石原始磁性研究方面。在实验室和工业试验中都已提示出金属对于拉伸、压缩、扭曲和周期载茶的磁记忆效应。磁记忆方法的特殊之点在于，其原理是基于利用在工作戴荷作用下形成之金属稳定位错滑移带区域中所产生的自有漏磁场。自有漏磁场作为铁磁材料各向异性的外部条件下对工作结构进行人工磁化，都不可能得到像自有漏磁场这样的信息源。只有在地球磁场这样的小强度外部磁场中，随受载荷结构的奕形能量才能大幅度超过外部磁场能量，也才能形成并获得这样的信息。 我们认为，金属磁记忆方法是技术诊断领域的全新方向。这是继场发射之后第二次利用结构自身发射信息的方法。同时，除可早期发现已发展缺陷之外，金属磁记忆方法还能补充提供关于被检测对象实际应力——变形状况的信息，并找出应力集中区域——损伤发展根源的形成原因。 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较具有一系列重要优点。它不要求对被检测对象表面做专门准备（清理、打磨等），也不需要专门的人工磁化装置，因为可以利用设备和金属结构在制造和使用过程中的自磁化现象；可实现早期诊断，防患于未然；可完成大体积、大长度结构的检测。 人们知道，工作结构发生损坏的根源是应力集中区域，在这时腐蚀、疲劳和蠕交的发展最为剧烈。由此可见，判断应力集中区域是设备和金属结构诊断方面的一项重要任务。运行损坏发生之前的过程，是应力集中区域中金属性能的改变。相应地，反映设备和金属结构实际应力一变形状况的金属磁化强度也随之变化。 采用磁记忆方法进行设备和金属结构诊断的基本定性准则，是漏磁场法向分量零值所表征的应力集中区域。 为了对应力集中水平进行定量评估，要确定通过应力集中线（HP=0线）时的磁场Hp法向分量梯度（变化强度） 式中：K -由诮力集中区域中金属磁性变化强度表征的，因而也是由磁场H 变化强度表征的。应力强度磁秕数 --位于H =0线两侧同等线段L 上两检测点之间磁场H 的差数模量。 这时，，线段L 应垂直于H =0线。线段L对于H =0线的垂直位置，是由于这些线段同最大的拉应力方向相重合所决定的。 人们知道，任何一种新的无损检测方法在成为工业应用方法之前，都要经过几个发展阶段。大部分已知无损检测方法发展的第一阶段，一般须通过实验室条件下的试验，以确定其物理原理。后续阶段则包括：开发技术手段；制订检测方法；编制检测结果评价准则，并进而制订技术规范文件。 积极发展金属磁记忆方法的第一阶段可追溯到80年代中期。当时，按照发明人的建议，在甘斯科电力公司系