PAGEPAGE5在鋼結構檢測新技術——金屬磁記憶法摘要：金屬磁記憶方法可快速發現鐵磁性金屬構件應力集中區及焊接缺陷，實現構件損傷的早期診斷。簡述了該方法的背景、原理、特點、設備、標準現狀，并展望了其在鋼結構檢測中的應用前景。關鍵詞：無損檢測；金屬磁記憶法；應力集中；焊接缺陷引言鋼結構由于材料組織缺陷、加工制作殘余應力、結構不連續性、焊接殘余應力等原因，不可避免地存在應力集中，這些應力集中部位在環境和外力的共同作用下容易誘發裂紋、疲勞損傷、應力腐蝕，進而導致構件發生脆性斷裂。傳統無損檢測方法（超聲、射線、磁粉、滲透檢測等）只能檢測構件中已發展成形的缺陷，而對于構件的早期損傷，特別是尚未成形的隱性不連續性變化，難以實施有效的評價。金屬磁記憶法(MMM)是誕生于20世紀90年代的一種新的無損檢測技術。該技術對鐵磁性金屬構件由于變形、疲勞、損傷產生的裂紋等缺陷可進行早期診斷，并且是目前唯一一種能以1mm精度確定構件應力集中區域的方法，因而在建筑、橋梁、航空、航天、鐵道、電力、特種設備等領域有及其廣闊的應用前景。金屬磁記憶檢測技術概述2.1金屬磁記憶法的產生背景傳統的無損檢測方法的發展已有上百年的歷史，但至今仍存在一些解決不了的問題。例如焊縫中焊接殘余應力的大小決定了焊縫的可靠性，但傳統無損檢測方法不能測出其大小，且無法預測焊縫缺陷的發展。以DubovAA教授為代表的俄羅斯學者在1997年第50次國際焊接學術會議上首先提出金屬磁記憶檢測技術，并立即得到學術屆的關注，逐漸發展成為無損檢測領域的一門新興學科。目前，國際焊接學會標準執行的歐洲規劃《EN-RESS-應力和變形檢測》中，已明確規定金屬磁記憶法為切合實用的設備和結構應力變形狀態檢測方法。2.2金屬磁記憶法的基本原理在地球磁場存在的條件下，承載的鐵磁性金屬構件中會產生應力集中，并在應力集中部位出現磁導率減小，構件表面的漏磁場增大的現象，鐵磁性金屬構件所具有的這一特性稱為“磁機械效應”。由于這一增強了的磁場“記憶”著構件的缺陷或應力集中位置，故又稱為“磁記憶效應”。理論與實踐研究證明，鐵磁性金屬構件缺陷或應力集中區磁場的切向分量Hp(x)具有最大值，法向分量Hp(y)改變符號且具有零值。實踐中通過檢測法向分量Hp(y)來完成檢測。Hp(y)=0Hp(y)=0Hp(x)NS應力集中線構件煮圖結1丈敞鐵磁性金屬構多件缺陷或應力悄集中區域磁場覽分布指示鞋2.象3屯金屬磁記憶法展的特點掘金屬磁記憶法薦和傳統無損檢邪測方法相比，預具有下列優點右：斗①塵是目前唯一一淚種能以高精哄度先(局1mm唯)睡檢測構件應力愚集中區域的無晌損檢測方法科。邊②劫既能檢測宏觀互缺陷又能檢測感微觀缺陷，并皆實現早期診斷研。貼③證無需專門的磁謙化裝置就能對馳鐵磁性構件進顧行可靠的檢測遇。厘④牲不需對被檢構壁件表面涂層進于行清理或其他戲預處理。至⑤鋼探頭提離效應進小（提離若20mm藥以內對檢測結液果影響不大）閑。嬌⑥綢設備輕便，自橫帶電源，有記腹錄裝置，操作學簡單，靈敏度顧高，重復性和厭可靠性好。黑金屬磁記憶檢涉測設備及標準振3.1衣金屬磁記憶檢雄測設備絨及發展疤金屬磁記憶檢吹測設備有主機萌（診斷儀）、初探頭和輔助設鉤備組成。典型沫的金屬磁記憶扣診斷儀的原理驚如僚圖味2豪所示：計算機多路開關信號放大計算機多路開關信號放大溫度傳感器鍵盤鍵盤放大濾波溫度傳感器1玻冒勸傅期水舌會在恨浮訂刃善盛適岔放大濾波溫度傳感器1顯示A/D黎趣跡誼穩旗顯示A/D放大濾波溫度傳感器2放大濾波溫度傳感器2茫遼霜悼衣打印放大濾波溫度傳感器n打印放大濾波溫度傳感器n褲忌析姥鋪DC/DC變換器DC/DC變換器接口電路可逆光電編碼器接口電路可逆光電編碼器蓬圖電池紋2爸金屬磁記憶診厲斷儀原理電池筆金屬磁記憶檢惕測儀的發展迅紹速，堂最先由俄羅斯那動力診斷公司搏開發出港了莫TSC鹿-1M戲型慧和少TSCM-2且F疤M洞型垃應力集中磁冊檢測演儀摘和河EM史IC-M葬型裂紋脂磁檢測雖儀梨（乖圖糊3檔）暑，并開發出配牌套的軟件。畝饒份箱引TSC鏡-1M謹型兔磁饅記憶豎檢測儀犬猾皺免TSCM-2金F批M迫型磁檢測儀剛堂飾潑EMIC-摟M畏型磁檢測儀申圖東3趕朽俄羅斯動力診鋸斷公司開發的或部分金屬磁記朝憶檢測儀臉我國的相關儀完器首先是廈門磚愛德森公司開粱發記的距EMS200欣0紋型金屬磁記憶綠診斷儀及改進爽的努EMS200遷3旨型智能磁記廟憶祝/皇渦流檢測儀戀（鈴圖份4置）今，清華大學研夕制的磁阻檢測名系統。盡管各邊家檢測裝置不慣同，但檢測方址式相似。碎EMS200趟0索型金屬磁記憶伸診斷壽儀鳥途漫倦規褲EMS200瓶3顧型智能磁記飲憶薪/依渦流檢測儀艦圖簽4荷昂愛德森腥公司開發的部訴分金屬磁記憶槐檢測儀體3.購2并金屬磁記憶檢瓦測的標準現狀捉目前，俄羅斯賊、烏克蘭、保男加利亞、波蘭遍等國已制定了終相應的金屬磁欲記憶檢測方法盾和儀器標準。適印度和澳大利麥亞也正大力推剃廣該技術。兩200欺3勞年俄羅斯悅采用了兩個國糟家標準和一個義協會標準，如鼠Гост纏р剝52012-燦200愁3浩《無損檢測騙、金屬磁記憶漢方法、名詞定側義和代表符號戚》，按Гост惹р濕52005-足200俱3株《無損檢測、冷金屬磁記憶方泥法、通用規范時》轟，選стрнтс吊о瘦000-04葉《設備和結構呆的焊接，金屬鵲磁記憶方法（洗金屬磁記憶檢役測）》。活стрнтс槐о菊000-04蠻已由國際焊接令研究所建議作燒為鏈IS朽O杠國際標準。近純年來，我國也緞已經開始對這糕項技術進行研手究和應用，但歌還未出臺相應鏡的國家或行業抵標準。齊金屬磁記憶法死在鋼結構檢測飄中的應用唱4.罷1閱金屬磁記憶檢給測方案續在實際謀檢測過程中，炎金屬磁記憶檢炸測技術的實施敵可以采用以下滅方案：宜（帳1謝）對所有需要賣探傷的部位采鏈用磁記憶設備刺快速掃查，對詞其診斷出的高刻應力集中部位禁作為店常規無損檢測智的重點，以確總保重要部位不企漏檢。亮（偉2曉）呆對重點工程和析重要部位的磁界記憶診斷結果率，可存檔作為愧定期抽查的參供展依據，對在知役構件焊縫高洞應力部位鏡進行磁記憶診梨斷監控，確定尚應力是否擴展風，可代替常規襯無損檢測或作償為一種補充。事4.2曠焊縫質量言的檢測團金屬蓋磁記憶方法能撤用漏磁場參數柱對焊縫質量進陵行定性和綜合睡評估，用漏磁領場梯度和應力林集中強度系數閣來查找焊縫缺巧陷。純4.2析.1噴檢測步驟菌（踐1變）儀器校坊準駕傅先對儀器進行估歸一化處理，藝以消除地磁場牢對檢測結果的舅影響蒼。亮（仆2哈）拉掃查檢測由盡將探測器垂直肯置于焊縫表面境，分別沿焊縫黨金屬周邊移動正，然后再橫切沒焊縫移動，當燈檢測到漏磁場戚的法向有過零竹值點，且存在送較大的漏磁場釀梯度時，在該本處作好標記。動（堡3咸）但缺陷復協檢驅典用超聲、射線訓、磁粉、滲透兆等方法對作好單標記的焊接接幣頭部位進行復卻查翁，記錄檢測結校果。閱4.2領.2陵檢測結果處理冤焊縫質量用漏煩磁捉場塔H座p摘沿焊縫表面及期熱影響區的分散布特性加以評輔估。漏磁場短戒程多次跳變和菜過零值是我們蜂要查找的應力底集中區。相鄰望兩檢測點間的豬漏磁場變化值幕│Δ姨Hp員│阿即漏磁場的梯同度值稱為應力題集中強度系數潤。覽繼賞森賄歷為兔喊衫(悼1)龍式中析—批傳感器取樣長意度炮，剝mm垮。咳從福式控(1哪)組中找出最大值務，表示焊縫的誰最大應力－應克變區。接著求摟出焊縫上漏磁讀場變化梯度的環平均值知，即執道俘蓬盆豬級螺壤先(疊2)尾式中聾—錫在足區間上兩巨相鄰檢測點之揭間磁坊場婦H罷p踩的變化；衡大n林—馳應力集中區的菊數目。拉通常把焊縫質辟量分為兩類，駕即合補格帥(買Kinma弟x遣≤捕N欣k宮av蒼)避和不合格容（聰Kinma抄x羊≥馳N鍋k醫av鬧）蘋。拼N車值表征焊縫金合屬的強度性能累，它由焊接工軍藝，鋼材牌號濃及焊接接頭規哲格種類決定，界其取值范圍啄為后1垃～掀5拾。表為了查明焊縫援橫向上的應力納應變狀態，要蜂對比兩個熱影需響區磁場的梯襖度值，補充求徒出在焊縫寬度完的基準距離上權磁場的最大變忙化。翻4.笨3蠅螺拴質量的檢頃測盈鋼結構耳中應力集中比陵較嚴重的緊固召螺栓，可能存純在磁粉、滲透志等方法不能檢黎出的缺陷，磁推記憶法可檢測乓出螺栓最大應智力集中部位，社及時處理應力劣集中比較嚴重諒的緊固螺栓，幼預防脆性斷裂腔事故。句緊固螺栓的磁輛記憶掃查檢測椅通常如下進行乖：氧首先，沿螺栓梅表面母線掃查貪，若發現螺栓該中存據在瘡H應p冊符號向相反方呼向變化，找到批一些零值點，仔對螺栓表面青上六Hp=上0室的點作好標記哨。如果發現螺歇栓表面存在一腦、兩辮個別Hp=票0碧的點，必須對抬螺栓進一步檢艙驗。丘其次，進一步柿檢驗沿著螺栓越的橫截面圓周欄展開。橫截面開周向檢測時，攀必須三個以上傘的剖面測量剩暴余磁化強度，師傳感器沿橫截賀面圓周掃查，精測袖出喬Hp=誠0建的點，