交变漏磁检测在螺纹缺陷检测中的应用

　　交变漏磁检测是在漏磁检测和涡流检测基础上发展起来的一种新的无损检测方法,具备漏磁检测的信号大小与缺陷大小之间有明显对应关系的特点,又吸 取了涡流检测采用高频电流作激励的方式,因此一方面具有集肤效应,对表面裂纹可以达到较常规直流磁化的漏磁检测更好的识别效果;另一方面具有探头小型化、 多样化的特点。国内近几年也有学者对50 Hz的交流电是否适合作漏磁交流磁化的问题进行了讨论[1,2]。

　　对螺纹结构的缺陷检测,由于信号的复杂性,探头设计一直是无损检测领域的一个难点,鲜见相关的报道。以下利用交变漏磁检测技术信号简单和传感器易小型化的特点,对螺纹结构中缺陷的检测进行了研究。

　　1　螺纹检测信号的定性分析

　　文中研究的采用交变漏磁方法检测具有螺纹结构的紧固件的检测原理及其对单条裂纹检测时的漏磁场理论分析见文献[3]。

　　在交变漏磁检测系统中激励线圈以及磁测量传感器设计合理的情况下,对螺纹结构外围空间漏磁场的检测相当于检测金属板上若干相邻的具有相同结构的裂纹的磁场分布。当裂纹间距以及裂纹宽度远小于检测线圈尺寸时,在待测工件中产生的涡流可表示为[4]

　　考虑金属材料的非线性,采用迭代的方法对其内的磁力线和涡流分布进行分析。图1表示的是对一条裂纹、相邻两条裂纹和四条裂纹进行仿真的水平方向 磁感应强度(Bx)的结果[5]。文献[5-7]的仿真结果表明,利用Bz的测量值无法对多条裂纹实现裂纹个数的检测,与单条裂纹一样呈现两个极值点,因 此笔者在检测螺纹结构缺陷时主要根据Bx的测量值进行判断。

　　图1下部为工件截面图,工件中的裂纹具有相同的半无限结构(长度无限),宽0.5 mm,深1 mm,裂纹间距0.5 mm,实线表示实际测量值。通过对图1的结果进行分析可以知道:

　　(1)当没有缺陷时,测量值保持恒定。

　　(2)当传感器从无缺陷区进入缺陷区时,Bx呈现先减小(小于无缺陷处的值)后增大的趋势;当传感器移出缺陷区域时,出现与上述过程相反的现象。

　　(3)随着相邻裂纹数目的增加,Bx的峰值呈现降低的趋势;但对于同一次测量而言,Bx的峰值大小相等。

　　上述分析建立在完全磁化检测工件的基础上,即磁力线分布在工件整个检测区域(至少是整个缺陷区域),依靠移动磁测量传感器实现对缺陷的定位和识 别,所以传感器的结构一般都较为复杂和庞大,不利于小型化的设计,很难检测复杂结构的工件,因此笔者采用局部磁化的方式,只磁化待检测区域,使激励和测量 传感器同时移动,以达到检测目的。