多探头磁记忆检测装置的设计与研制

　　1　引言

　　应力或者微裂纹扩展是管道失效的重要因素,金属磁记忆是1997年国际焊接学术会议上俄罗斯无损检测专家提出的一项新兴无损检测技术,具有很多优点,如方便地应用于现场,无需对管道表面进行去除涂层、打磨等预处理,检测效率高,可实现非接触检测,对微损伤和应力集中敏感;利用地球磁场,无需专门的磁化装置[1]等;关于磁记忆检测系统软件和硬件的设计有许多探讨[2～4],针对实际检测中对于大型零件如大面积平板件和大管道类零件采用单探头检测效率较低的问题,我们设计了相应的多探头检测装置并开发了相应的软件。

　　2　磁记忆方法原理和应用

　　机械产品构件在制造或使用过程中所产生的局部应力集中是其失效的重要因素,在应力集中区域,腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展速度很快;在微观缺陷区域,也往往存在较大的应力集中现象。因此,应力变形状况,特别是导致损伤的临界应力变形状况便成为评价零件结构强度以及可靠性的一个重要依据。利用磁记忆仪器通过测定铁磁性构件表面磁场强度HP(y)量的变化便可准确地推断构件内部残余应力的大小和区域:

　　式中　HP(y)—试件表面磁场强度垂直分量

　　△σ—材料内部应力变化值

　　λH—磁弹性效应的不可逆分量

　　μ0—真空磁导率

　　磁记忆信号在应力集中区域,其切向分量HP(x)具有最大值,而法向分量HP(y)则改变符号,并具有零值点。

　　3　硬件结构

　　3.1　系统总体

　　多通道磁记忆检测系统硬件结构如图1所示,具有脉冲消磁电路和磁屏蔽装置的5路弱磁检测传感器在管道类及圆筒类零件或平板类零件上进行扫描检测,5路传感器通过扫描架固定在探伤小车上,是通过脉冲编码器实现扫描的等步距空间采样,采样模拟信号通过16位A/D转换电路转变为数字信号,传至计算机进行信号处理与显示。该多通道检测系统可以实现管道类和平板类零件的大面积检测,能够有效提高磁记忆检测效率。

　　3.2　多通道磁记忆信号采集装置设计

　　为实现对管道类和平板类零件的检测而设计的多通道磁记忆检测系统如图2所示,从图中可见通过调节探架高度螺母5,实现类似于千分尺原理的螺纹高度调节功能。其优点是:

　　(1)探头架连杆相对于小车连杆的高度改变,从而各探头提离高度改变,保证探头装置能适应各种大小的管径;

　　(2)可以通过类似于千分尺原理读出提离高度I∶I=n·△l,其中n为旋转圈,△l为螺栓节距,从而实现提离值的参数化。