漏磁检测技术及发展现状研究

　　1　前言

　　漏磁检测方法通常与涡流、微波、金属磁记忆一起被列为电磁(EM Electromagnetic)无损检测方法。该方法主要应用于诸如输油气管、储油罐底板、钢丝绳、钢板、钢管、钢棒、链条、钢结构件、焊缝、埋地管道等铁磁性材料表面和近表面的腐蚀、裂纹、气孔、凹坑、夹杂等缺陷的检测,也可用于铁磁性材料的测厚。漏磁无损检测技术在钢铁、石油、石化等领域应用较广泛。我国各工业领域对漏磁检测技术尚处于了解、认识、引用的初级阶段,在工业上实用探伤设备的开发制造还刚刚起步,而随着质量控制技术的发展与进步我国对于漏磁探伤设备的市场需求将越来越大。因此,缩小同国外先进的无损检测设备制造水平的差距是当前我国无损检测业界同仁的重要且紧迫的任务。

　　2　漏磁检测的原理及其特点

　　当用磁化器磁化被测铁磁材料时,若材料的材质是连续、均匀的,则材料中的磁感应线将被约束在材料中,磁通是平行于材料表面的,几乎没有磁感应线从表面穿出,被检表面没有磁场。但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时,材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发生变化,由于缺陷的磁导率很小,磁阻很大,使磁路中的磁通发生畸变,磁感应线会改变途径,除了一部分磁通直接通过缺陷或在材料内部绕过缺陷外,还有部分的磁通会离开材料表面,通过空气绕过缺陷再重新进入材料,在材料表面缺陷处形成漏磁场。如果采用磁粉检测漏磁通的方法称为磁粉检测法,而采用磁敏传感器检测则称为漏磁检测法。

　　采用漏磁探伤的过程是:首先对被检铁磁性材料进行磁化;然后测量其漏磁场信号,通过分析判断,给出检测结果;最后根据实际情况选择退磁与否。漏磁检测只限于检测铁磁性材料,主要是铁磁性材料的表面及近表面的检测。该方法具有探头结构简单、易于实现自动化、无污染、检测灵敏度高、不需要耦合剂、检测时一般不需要对表面进行清洗处理、可以实现缺陷的初步量化等特点。

　　3　漏磁检测技术的现状

　　随着现代科学技术的发展,尤其是计算机技术的发展,仪器的体积越来越小、处理速度越来越快、功能越来越强大。漏磁检测理论研究及探伤系统的传感器性能、数据处理等方面也都有很大的进步。下面就漏磁场的理论计算、各种因素和缺陷漏磁场之间的关系、漏磁检测的磁化方法、采用的传感器种类、检测方式和信号处理技术分别作简要的归纳。

　　3.1　漏磁场的理论计算[1][2]

　　漏磁场分布的计算主要采用解析法和数值法。解析法的实质为解方程的解。磁偶极子模型是漏磁场简单的解析方程。国内仲维畅采用磁偶极子模型研究了有限长、无限长带偶极子的漏磁场分布问题[3]。但磁偶极子模型在缺损形状复杂的情况下无法确定偶极子的分布。漏磁理论分析的数值法主要是采用了有限元法[6][11][31],可以对非线性的、具有复杂边界和形状的缺陷漏磁场问题进行求解。麦克斯韦方程是电磁场的理论基础,也是有限元分析的理论依据,用解析法解出在三维空间内麦克斯韦方程时变问题,几乎不可能,而采用数值法可以通过不同单元的划分,容易给出边界条件,所得的代数方程组具有对称正定的系数矩阵,线性方程组的求解过程得以简化。