无损检测 微磁检测

无损检测 微磁检测

微磁学     micromagnetics      

描述和研究介观尺度下铁磁体磁化过程中磁畴(畴壁厚度和单畴粒子尺寸的范围)变化的磁学。

微磁检测 micromagnetic testing

通过应力、相变、组织、结构等特性的微磁学宏观表征，获取材料的应力分布及其状态、微观结构变化、组织结构变化的无损检测方法。

有效场effective magnetic field

作用于磁矩的所有磁场的矢量和。

等效磁导率equivalent magnetic permeability

在环境磁场或者外加磁场作用下，通过有效场方法计算出的微观结构变化、应力和组织分布不同引起的材料局部磁导率。

静态微磁检测static micromagnetic testing

在外加静态磁场或环境磁场作用下,磁体内磁矩处于平衡状态的微磁检测。

动态微磁检测dynamic micromagnetic testing

外加动态磁场时,磁体内磁矩在有效场作用下处于随时间变化状态的微磁检测。

一、检测原理

由于金属材料中应力、组织结构、微观结构等的变化，在外加磁化场或环境磁场等作用下，材料的微磁学参数发生变化，产生相对应的异常电磁信号。通过对异常信号的处理和分析，可获得应力分布(大小和方向)、材料组织结构变化(类型、程度和位置)、相变(数量和分布区域)等信息,可用于材料的力学、高低温和抗腐蚀性能的评价。

根据检测时材料磁矩是否随时间变化，微磁检测分为静态微磁检测和动态微磁检测。静态微磁检测时,被检测材料磁矩分布稳定，但在空间上不一定均匀分布;动态微磁检测时,被检测材料磁矩分布在有效场作用下随时间变化。

二、优点

以下列出了微磁检测方法的主要优点:

a)对应力不均匀分布、微观组织不均匀和相变敏感;

b) 评价材料的高低温及抗腐蚀性能;

c)实现带涂层检测;

d) 非接触检测;

e)可检测异形构件。

三、局限性

以下列出了微磁检测方法的主要局限性:

a) 易受宏观不连续的影响;

b) 对应力、微观结构、组织结构变化的共同作用不易区分。

四、应用

微磁检测方法适用干部件与设备的制造和使用过程中的检测，静态微磁检测方法还可用于在役设备的在线检测与监测。

以下是微磁检测的典型应用:

a)热处理状态的评价;

b)奥氏体-马氏体相变;

c)单轴应力的测量;

d)应力分布不均匀区域的检测;

e)组织损伤的状态评价及区域检出;   

f)亚稳态不锈钢材料腐蚀危险区域检出及其腐蚀性能的评价等。

五、通用检测工艺规程

宜按本文件的要求制定通用检测工艺规程。通用检测工艺规程至少包括以下要素:

a)适用范围;

b)引用文件编号;

c)检测人员资格;    

d)检测仪器设备,如检测仪器、探头、磁化装置(如有)和检测数据采集与分析软件等;

e)被检件的信息，如几何形状与尺寸、材质、设计与运行参数、热处理信息(可选)和相关历史数据;

f)检测方法及灵敏度确定;

g)检测覆盖范围及扫查区域确定；

h)被检件表面状态;

i)检测时机;     

j)检测过程和数据分析解释；

k)检测结果的评定;

l)检测记录、报告和资料存档;

m)编制、审核和批准人员；

n)编制日期。

六、检测

1.检测前的准备

资料审查

资料审查应包括以下内容:

a)被检件的几何形状与尺寸、材质、热处理状态(可选)、设计参数和使用环境;

b) 被检件的磁化历史和目前状态:

c)被检件的温度、腐蚀和组织不均匀状态:

d)被检件制造文件资料,如产品合格证、质量证明文件和竣工图等;

e)被检件运行记录资料，如开停车情况、运行参数、工作介质、载荷变化情况和运行中出现的异常情况等;

f)历次检验检测报告;

g)其他资料,如修理和改造的文件资料等。

现场勘察

应对被检件现场进行勘察，找出可能影响检测结果的因素，如磁化历史及其区域、内部或外部磁场源、表面涂层和温度情况等。在检测时应避免这些因素的干扰。

作业指导书或工艺卡的编制

对于每个检测工程或每套被检设备，根据使用的仪器和现场实际情况，按照通用检测工艺规程编制检测作业指导书或工艺卡，确定检测的方法、部位、磁化方式和表面条件，同时对被检件进行测绘，对检测部位进行编号，画出被检件结构示意图。检测部位应避开内部或外部磁场干扰源。

2.检测表面条件要求

被检件检测部位表面应无大面积疏松的锈蚀层、焊疤及其他金属连接结构等:被检件检测部位表面不应有磁屏蔽材料、磁性涂层或包覆层，无磁性包覆层的最大允许厚度由试验方法及检测仪器的灵敏度确定。

3.检测模式

可采用静态微磁检测、动态微磁检测或者组合检测模式。

4.检测记录

检测记录至少包括10.2规定的内容,检测记录和数据应按合同约定保存。

5.静态微磁检测

实施静态微磁检测应遵循以下步骤:

a)确定被检件表面状态，设置探头和扫查覆盖区域;

b)确定环境磁场的强度和方向，以及外加磁场(可选)形式、强度和方向;

c)探头置干被检件固定测量点,待磁化场处于稳定状态，磁场/电磁场变化率不大于1%后，可开始检测;

d)确定扫查方向和顺序.确保100%覆盖被检区域:

e)记录被检件表面完整的磁场/电磁场:

f)在被检件表面上确定存在不均匀区域的异常部位和信号畸变位置，并进行标识: g) 必要时,对上述部位进行交叉方向的扫查检测。

6.动态微磁检测

实施动态微磁检测应遵循以下步骤:

a)确定被检件表面状态，设置传感器和扫查覆盖区域；

b) 确定外加磁场形式、强度、方向和施加区域；

确定磁化加载时序和强度，将探头置于被检件的表面;

d)确定测量位置、扫查方式.确保100%覆盖被检区域；

e)记录被检件表面完整的磁场/电磁场;

f)在被检件表面上确定存在不均匀区域的异常部位和信号畸变位置,并进行标识；

g)必要时,对上述部位进行交叉方向的扫查检测。

7.检测数据的实时分析与处理

在进行检测时，应对磁场的分布、强度和时序变化进行实时分析。对干单轴应力测量应验证测量数据的可靠性和稳定性:对于非均匀性检测应标识出异常区域。