鋼(gāng)結(jié)構(gòu)檢測之金屬磁記(jì)憶法
更新時間:2021-04-10 17:51
|
閱讀(dú)量:
1.引言
鋼結構由於材料組織缺陷、加工製作殘餘應力、結(jié)構(gòu)不連續性、焊接殘餘應力等原因,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(tóng)作(zuò)用下容(róng)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(fǎ)(超聲、射線、磁粉、滲透檢測(cè)等)隻能檢測構件中(zhōng)已發展(zhǎn)成形的(de)缺陷,而對於構件(jiàn)的早期損傷,特別(bié)是尚未成形的隱性不連續性變化,難(nán)以實施有效的評價。
金屬磁記憶法(MMM)是誕生於20世紀90年代的一種新的(de)無損檢測技術。該技(jì)術對鐵(tiě)磁性金屬構(gòu)件由於(yú)變形、疲勞、損傷(shāng)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(yǐ)1mm精度確定構件應力(lì)集中區域的方(fāng)法,因而(ér)在建築、橋梁(liáng)、航空、航天、鐵(tiě)道、電力、特種設備等領域有及其廣闊的應用前景。
2.金屬(shǔ)磁記憶檢測技術概述
2.1金屬磁記憶法的產生背(bèi)景
傳統的無損檢測方法的發展已有上百年的曆史(shǐ),但至今仍存在一些解(jiě)決不了的問題。例(lì)如焊縫中焊接殘餘應力的大小決定了焊縫的(de)可靠性,但傳統無損檢測方法不能測出其大小,且無法(fǎ)預測焊縫缺陷的發展。
以Dubov A A教授為代表的俄羅斯學(xué)者(zhě)在1997年第50次國際焊接學(xué)術會議上首先提出金屬磁記憶檢測技術,並立(lì)即得到學術屆的(de)關注,逐漸發展成為無(wú)損檢測領域的一門新興學科。目前,國際(jì)焊(hàn)接學會標準執行的歐洲規劃《EN-RESS-應力和變形檢測》中(zhōng),已明確規定金屬磁(cí)記憶法為(wéi)切合實用的設備和結構應力變形狀態檢(jiǎn)測方法。
2.2金(jīn)屬磁記憶法的基本(běn)原理
在地(dì)球磁場存在的(de)條件下,承載的(de)鐵磁性金屬構(gòu)件中會產生(shēng)應力集中,並在應力集中部位出現磁導率減小,構件表麵的漏磁場增大的現象,鐵磁性金屬構件所具有的這(zhè)一特性稱為“磁機械效應”。由於這一增強了的磁(cí)場“記憶”著構件的缺陷(xiàn)或應力(lì)集(jí)中位置,故又稱(chēng)為“磁記憶效(xiào)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(xiàng)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(jiǎn)測法(fǎ)向分量Hp(y)來(lái)完成檢測。
2.3金屬磁記憶(yì)法的特點
金屬磁記憶法和傳統無(wú)損檢測方法相比,具(jù)有(yǒu)下列優點:①是目前唯一一種能以高精度(1mm)檢測構件應力(lì)集中區域的無(wú)損檢測方法。②既能檢測宏觀缺陷又能檢測微觀缺陷,並實現早期診斷。③無需(xū)專門(mén)的磁化裝置就能對鐵磁性構件進行可靠的檢測。④不需對被檢構件表麵塗層進行清理或其他預處理。⑤探頭(tóu)提(tí)離效應小(提(tí)離20mm以內對檢測結果影響不大)。⑥設備輕(qīng)便,自帶電源,有記錄裝置,操作簡單,靈敏度高,重(chóng)複性(xìng)和可靠性好。
3.金屬磁記憶檢測設備及標準
3.1金屬磁記憶檢測(cè)設備及發展(zhǎn)
金屬磁記憶檢測設備有主機(診斷儀)、探頭和(hé)輔助設備(bèi)組成。
3.2金屬磁記憶檢測的標(biāo)準現狀
目前,俄羅斯、烏(wū)克蘭、保加利亞、波蘭等國已製(zhì)定了相應的金屬磁記憶檢測方法和儀器標準(zhǔn)。印度和澳大(dà)利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,如Гостр52012-2003《無損檢測、金屬磁記憶方法、名詞定義和代表符號》,Гостр52005-2003《無(wú)損(sǔn)檢測、金屬磁記憶方法、通用規範》,стрнтсо000-04《設備和結構的焊接,金屬磁記(jì)憶方法(金屬磁記憶檢測)》。стрнтсо000-04已由國際(jì)焊(hàn)接研究所建議作為ISO國際標準。近年來(lái),我國也已經開始(shǐ)對這項技術進行研究和應用,但還(hái)未出台相應的國家或行業標準。
4.金屬磁記憶法在鋼結構檢測中的應用
4.1金(jīn)屬磁記憶檢測方案
在實際檢測過程中,金屬磁記憶(yì)檢測(cè)技術的實施(shī)可以采用以下方案:
(1)對所有需要(yào)探傷的部位采用磁記憶設備快速掃(sǎo)查,對(duì)其診斷出的高應力集中部(bù)位作為常規無損(sǔn)檢測(cè)的重點,以確保重要部位不漏檢。
(2)對重點工程(chéng)和重要部位的磁記憶(yì)診斷結果(guǒ),可(kě)存檔作為定期抽查的參展依據,對在役構件焊縫高應力(lì)部位進行磁記憶診斷監控,確定應(yīng)力是(shì)否擴展,可代替常規(guī)無損檢測或作為一種補充。
4.2焊縫質量的檢測
金屬磁記憶方法(fǎ)能用漏磁場參數對焊縫質量進行定性和綜合評估,用漏磁(cí)場梯度和應力集中強度係數(shù)來查找焊縫缺陷(xiàn)。
4.2.1檢測步(bù)驟
(1)儀器校準 先對儀器進行歸一化處理,以消除地磁場對檢測結果的影響。
(2)掃查檢測 將探測器(qì)垂直置於焊縫(féng)表麵,分別沿焊縫金屬周邊(biān)移動,然後再橫切焊縫移動,當(dāng)檢測到漏磁場的(de)法向有過零值(zhí)點,且存在(zài)較大(dà)的漏磁(cí)場梯度時,在(zài)該(gāi)處作好標記。
(3)缺陷複檢 用超聲、射線、磁粉、滲透(tòu)等方法對作好標記的焊(hàn)接接頭部位進行複查,記錄檢測結果。
4.2.2檢測結果處理
焊縫質量用漏磁場(chǎng)Hp沿焊縫表麵及熱影響區的分布特性加以評估。漏磁場短程多(duō)次跳變和過零值是我們要查找的應力集中(zhōng)區。