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磁记忆检测周:专家谈发展进程
发布:kittyll   时间:2016/11/29 9:26:46   阅读:2332 
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本期专家简介: 任吉林,1945年出生,南昌航空大学教授,博士生导师,国务院政府特殊津贴获得者。长期从事电磁无损技术的研究和智能化电磁检测设备的研制工作。
 
        
金属磁记忆检测技术是一种绿色环保的无损检测新技术,它是利用铁磁性金属材料的磁记忆效应来检测工件的应力集中部位和应力集中程度,为工件中出现缺陷或者损伤的预诊断及使用寿命预测提供依据,进而能够保障在役工件的安全。
 
自金属磁记忆检测技术诞生以来,受到了国内外业界人士的广泛关注,目前,在检测机理、试验研究、应力集中定量问题和工程应用等方面均取得了一定的研究成果。
 
 
磁记忆检测技术的兴起与进展
 
1994年,俄罗斯A.A Doubov教授在“Metal magnetic memory”一文中首次提出了金属磁记忆概念。
 
1998年,在美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上,以Doubov教授为代表的俄罗斯专家首次提出了“金属应力集中区-金属微观变化-磁记忆效应”相关学说,以及相应的一套全新无损检测技术——金属磁记忆(Metal Magnetic Memory, MMM)技术,在无损检测学界引起了强烈反响。
 
此后,针对该项检测技术,俄罗斯联邦工程监督部门陆续通过了30多项指导性文件,如:pπ10-262-98,pπ153-34.1-17.421-98中含有《火力发电厂锅炉、汽轮机管道主要部件金属检测和延长使用寿命典型规程》;pπ03-380-00《储存可燃气体压力球罐和气罐检测规程》等,并相继在各工业部门得到应用。
 
2007年,经18个IIW国际焊接学会会员国和超过10个ISO委员会国的肯定投标而获批准了金属磁记忆检测法的国际标准ISO 24497《无损检测 金属磁记忆》等。
 
在对磁记忆检测技术的机理研究工作中,美国爱荷华州立大学的Jiles专家对铁磁材料的力-磁效应做了深入研究,有力地促进了漏磁检测技术的发展。
 
美国德克萨斯州的Sablik通过建立力-磁效应的简单模型,计算了磁化率且得出磁畴壁的不可逆偏转。
 
1995年,D.C.Jile在其发表的一篇关于磁机械效应理论基础的文章中,通过介绍实验中观察到的现象,定义了磁机械效应,提出了无磁滞磁化过程的接近定律,讨论了应力和磁化强度以及磁致伸缩的关系,建立了理论模型。这些模型对以后应力与磁化强度关系的研究具有非常重要的意义。
 
1996年,M.K.Devine和D.C.Jile在研究中发现,在拉应力或者压应力作用下时,磁化强度是以负值的变化量变化的,拉应力作用下比压应力作用下磁化强度的变化大,因为拉应力作用下无磁滞磁化强度增加,压应力作用下减小,并且碳的含量在很大程度上会影响磁机械效应的幅值。
 
2000和2001年,D.C.Jile等对外加扭矩作用下磁感应强度的变化以及磁机械效应和磁致伸缩两者间的关系进行了研究。在测量研究磁致伸缩时发现,压磁系数在低磁场环境下决定着磁感应强度对扭矩的敏感程度。同时发现各向异性的磁致伸缩比决定着磁感应强度对应力的敏感程度。
 
2001年,D.C.jile等从能量以及磁畴的角度出发,建立了应力与磁特性的微磁模型,通过模型研究了外应力作用下磁矩的变化规律。
 
2002年,日本人Sukegawa通过对带小孔的平板试件进行疲劳实验,研究了在没有磁场以及不同磁场作用下磁导率的变化规律,波兰人Kaleta通过对纯镍平板进行疲劳试验,在无磁场的情况下检测试件感生出来的磁信号的变化,得出了应力和磁场强度以及磁感应强度之间的关系。
 
2006年,英国人John W.Wilson等人在对磁记忆检测技术的应力检测研究中引入残余磁场技术。因为该技术包括了对磁场模式及其变化率的分析,对复杂试件的检测有很大的作用。
 
2007年斯洛伐克的J.Pal’a对静载拉伸过程中低碳钢磁导率的变化进行了研究,同时对其微观组织进行了观察。
 
2008年,波兰的M. Roskosz通过对试件静载加载后的磁信号进行测量,发现应力大小和漏磁场法向磁信号之间存在一定的关系等。这些研究均为磁记忆检测方法的机理研究提供了相应的理论依据。
 
 
磁记忆检测技术的国内发展状况
 
在国内,自1999年俄罗斯A.A Doubov教授在第七届全国无损检测学术年会暨国际学术研讨会上发表有关磁记忆检测技术的文章以来,很快引起我国无损检测界的重视,很多专家、学者及工程技术人员随即对该检测技术开展了深入的研究和探索。当年,东北电力科学研究院就从俄罗斯动力诊断公司购置了TSC-1M-4 型金属磁记忆应力检测仪,在电站锅炉管道检验中开始了国内首例金属磁记忆检测。
 
2000年5月,林俊明等在西安热工院召开的火电厂寿命管理与延寿国际学术会议上发表了第一篇金属磁记忆文章,并展示了由爱德森公司研发的我国第一台磁记忆诊断仪,并在电力、锅炉、航空、机械等领域开始了磁记忆检测技术的实际应用;同年12月,任吉林、林俊明等人合作出版了首本关于金属磁记忆检测技术的专著《金属磁记忆检测技术》。
 
2001年8月,由全国无损检测学会和国家质监局锅炉和压力容器检测研究中心主办,爱德森公司发起并协办了我国首届金属磁记忆检测技术学术研讨会,会议首次汇集出版了国内各工业部门与科研单位有关磁记忆检测技术的研究和应用成果。
 
值得指出的是,从2003年起,一大批关于磁记忆检测方法的研究课题得到国家自然科学基金的资助。分别开展了下述研究,对磁记忆检测技术机理进行了探讨:
  • 地磁场分布对磁记忆检测的磁场数值的影响
  • 应力集中与金属磁记忆信号之间的关系及金属磁记忆信号特征
  • 金属磁记忆信号的本质及对疲劳裂纹萌生和疲劳裂纹扩展寿命的影响
  • 地磁场与应力集中导致的畸变磁场幅度之间的关系
  • 应力集中和局部塑性变形与磁记忆信号变化的对应关系
  • 疲劳裂纹尖端磁记忆信号梯度Kmax值和应力强度因子之间的关系
  • 利用法向及切向分量实施磁记忆二维检测定量评价分析
  • 基于金属材料内部磁畴演化模型的磁记忆定量评价分析
  • 铁磁材料受应力作用时的磁化反转现象的磁记忆效应
  • 高压管材料的冲蚀磨损的磁记忆在线检测 
到2010年5月,我国电力部门参照俄罗斯联邦国家及俄罗斯焊接学会标准CTPHTC000-04《设备和结构焊接接头金属磁记忆方法》,并结合我国电力行业实际应用情况,发布了电力行业磁记忆检测标准DL/T1105.4 《电站锅炉集箱小口径接管座角焊缝无损检测技术 导则 第4部分 磁记忆检测》(亦是我国首个磁记忆检测标准);更是为该项技术在我国的发展和应用起到了良好的推动作用。
 
可以说,由于磁记忆检测具有的独特优点,在我国虽然只有短短十余年的发展历程,该技术在铁磁构件早期诊断与寿命预判方面的应用前景,已得到了业界专家学者的普遍认可。
 
 
本文图片来源于网络
 
节选自《无损检测》2016年第38卷第11期
 
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