1.引言
鋼結構(gòu)由於材料組織缺陷、加工製作殘餘應(yīng)力、結(jié)構不連續性、焊接殘餘應力等原因(yīn),不可(kě)避(bì)免地存在應力集中,這些應力集(jí)中部位在(zài)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(shēng)脆性斷裂。傳統(tǒng)無損檢測方法(超聲、射線、磁粉、滲透檢測等(děng))隻能(néng)檢測構件中已發展成形的缺陷,而對於構件的早期損傷,特(tè)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(shēng)於20世(shì)紀90年代的一種新的無損檢(jiǎn)測技術。該技術對鐵磁性金屬構件由於變形(xíng)、疲勞、損(sǔn)傷產生的裂紋等缺陷可進行早期診斷,並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(jiàn)築、橋梁、航空、航天、鐵道、電(diàn)力、特種設備等領域有(yǒu)及其廣(guǎng)闊的應(yīng)用前景。
2.金(jīn)屬磁記憶檢測(cè)技術概述
2.1金(jīn)屬磁記憶法的產生背景
傳統的無損檢測方法的發(fā)展已有上百年的曆史,但至(zhì)今仍存在一些解決不了的問(wèn)題。例(lì)如焊縫中(zhōng)焊接殘餘(yú)應力的大小決定(dìng)了(le)焊(hàn)縫的可靠性,但傳(chuán)統(tǒng)無損檢測方法不能測(cè)出其大小,且無法預測焊縫缺陷的發展。
以Dubov A A教授為代表的俄羅(luó)斯學者在1997年第50次國際焊(hàn)接學術會議上首先提出金屬磁記憶檢測技術,並立即得到學(xué)術屆的關(guān)注,逐漸發展成為無損檢測領域的一門新興學科。目(mù)前,國際焊接學會標準執行的歐洲規劃《EN-RESS-應力和(hé)變形檢測》中(zhōng),已明確規定金(jīn)屬磁記(jì)憶法為切合實用的設備和結(jié)構應力變(biàn)形狀態檢測方法(fǎ)。
2.2金(jīn)屬磁記憶法的基本原理(lǐ)
在地球磁場存在的條件下(xià),承載的鐵磁性金屬構件中會產生應力集中,並在應力集中部位出現磁導率減小,構件表麵的(de)漏磁場增大的(de)現象,鐵磁性金屬構件所具有的(de)這一特性稱為“磁機械效應”。由於(yú)這一增強了(le)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(jí)中區磁場的切向分量Hp(x)具(jù)有最大值,法(fǎ)向分量Hp(y)改變符號(hào)且具有零值。實踐中通過檢(jiǎn)測法向分量Hp(y)來完成檢測。
2.3金屬磁記憶法的特(tè)點
金屬磁記憶法和傳統無損檢測方法相比,具有下列優點(diǎn):①是目前唯一一種能以高精度(1mm)檢(jiǎn)測構(gòu)件應力集中區域(yù)的無損檢(jiǎn)測方法(fǎ)。②既能檢測(cè)宏觀缺陷又能檢測微觀(guān)缺陷,並實現早期(qī)診斷。③無需(xū)專門的磁化裝置(zhì)就能對鐵磁性構件進行可靠的檢測。④不需對(duì)被檢構件表麵塗層進行(háng)清理(lǐ)或(huò)其他預處理。⑤探頭提離效應(yīng)小(提(tí)離20mm以內對檢測結果影響不大(dà))。⑥設備輕便,自帶電(diàn)源,有記錄裝置,操作簡單,靈敏度高(gāo),重複性和可靠性好。
3.金屬磁(cí)記憶檢(jiǎn)測設備(bèi)及標(biāo)準
3.1金屬磁記憶檢測設備及發展
金(jīn)屬磁記憶檢測設備有主機(診斷儀(yí))、探頭和輔助設備組成。
3.2金屬磁記憶檢測的標準現狀
目前,俄(é)羅斯、烏(wū)克蘭、保加利亞、波蘭等國已製定(dìng)了(le)相應的金屬磁記憶檢測方法和儀(yí)器(qì)標準。印度和澳大利(lì)亞也正大力推廣該技術。2003年俄羅斯采用了兩個國家標準和一個協會標準(zhǔn),如Гостр52012-2003《無(wú)損檢測、金屬磁記憶方法、名詞(cí)定義和代表符號》,Гостр52005-2003《無損檢測、金屬磁記憶方法、通用規範》,стрнтсо000-04《設備和結(jié)構的焊接,金屬磁記憶方法(金屬磁記憶檢(jiǎn)測)》。стрнтсо000-04已由國際焊接研(yán)究所建議作為ISO國(guó)際標準。近年來,我國也已經開始(shǐ)對這項技術進行研究和應用,但(dàn)還未出台相應的國家(jiā)或行業標準(zhǔn)。
4.金屬磁記憶法在
鋼結構檢測中的應用
4.1金屬磁記憶(yì)檢測方案
在實際檢測過程中,金屬磁記憶檢測技術的(de)實施可以采用以下方案:
(1)對所有需要探傷的部位采用磁記憶設備快速掃查,對其(qí)診斷(duàn)出的高應力(lì)集中部位作為常規無損檢測(cè)的重點,以確保重要部位(wèi)不漏檢。
(2)對重點工程和重要(yào)部位的磁記憶診斷結果,可存檔(dàng)作(zuò)為(wéi)定期抽查的參展依據,對在役構件焊縫高應力(lì)部位進行磁(cí)記憶診斷監(jiān)控,確定(dìng)應力是(shì)否擴展,可代替常規無損檢測或(huò)作為一種補充。
4.2焊縫質量的檢測
金屬磁記憶方(fāng)法能(néng)用漏磁場參(cān)數對焊縫質量進行定性和(hé)綜合評估(gū),用漏磁(cí)場(chǎng)梯度和應力集(jí)中(zhōng)強度係數來查找焊縫缺陷。
4.2.1檢測步驟
(1)儀器校準 先對儀器進行歸一化處理(lǐ),以消除地磁場對檢測(cè)結果(guǒ)的影(yǐng)響。
(2)掃(sǎo)查檢測 將探測器垂(chuí)直置於焊縫表(biǎo)麵,分別沿焊縫金屬周邊移動,然後再(zài)橫切焊縫移動,當檢測到漏(lòu)磁場的法向有過零(líng)值(zhí)點,且存在較大的漏(lòu)磁場梯度時,在(zài)該處作好標記。
(3)缺陷複檢 用超聲、射線、磁粉、滲透等方法(fǎ)對作好標記的焊接接頭部位(wèi)進行複查,記錄檢測結果。
4.2.2檢(jiǎn)測結果處理(lǐ)
焊縫質量用漏磁場Hp沿焊縫表麵(miàn)及熱影響區的分布特性加以評(píng)估。漏(lòu)磁(cí)場短程多次跳變和過零值是(shì)我們要查找(zhǎo)的應力(lì)集中區。