金属磁记忆检测技术国内外研究现状

铁道车辆走行部各个部件在长时间的重载、高速、高寒等条件下运行时,不可避免的会发现原始裂纹缺陷扩展或者是因应力集中儿产生裂纹的问题。


1、国内研究状况

20世纪90年代末期,一次中国科学会议上迎来了一位带着新检测技术的人,来自俄国的科学家Doubov演讲了一片关于磁记忆诊断的文章,描述了俄罗斯动力诊断公司的研究成果。对于这门新兴技术,热血的中国学者开始对这门技术进行了深入研究,来验证是否能将这门技术用于现代建设之中。随后华北电力研究院引进了该公司的金属磁记忆检测仪器,并开始在锅炉管道方面率先应用。随着中国磁记忆技术的发展,2003年,中国第一台磁记忆仪器在厦门问世,其中还包括自主的分析软件和算法。为了支持磁记忆技术在实际的应用,理论研究也引起极大的重视,国内学者利用各种手段,做了大量可靠的试验去解释这一项新型检测技术的机理。郑州大学电气工程学院的周俊华和北航大的雷照银以铁磁材料的唯像论为基础,在Weiss平均分子场的理想条件下推导出铁磁性样品的有效场公式,分析了应力集中区的漏磁场强度,发现在磁致伸缩时,其切向分量达到最大值,法向分量出现零点值[3]。国内学者李午申、邸新杰等以API和X70管线钢进行拉伸实验,通过将在非线性领域认可度较高的分形知识运用于磁场的数据的处理之上,对不同载荷下的样品磁场数据进行参数量分析,并将所提取的特征值进行盒维测定,发现磁记忆特征信号的盒维数与所施加的载荷成反比例关系。证明了磁记忆信号也可以看作是分形信号,分形分析可以应用于在分析铁磁材料的受力分析上[4]。王丹,董世云等人应用由45钢组成的的轴类样品进行拉伸,然后将实验得到的表面磁场强度数据进行分析总结变化规律,发现了应力集中位置的 曲线出现突然变化的情况,且应力集中程度越高, 变化越大,应力集中部位疑似有磁记忆信号叠加, 在应力集中处不过零点也可能存在这种情况[5]。中国天然气管道通讯电力工程公司的何峰,安琳琳,姜海燕等人通过建立管道的应力集中部位的磁偶极子模型,并结合漏磁场强度和梯度,根据欧拉反演法确定应力集中位置,在石油和天然气的运输管道初期诊断提供了强而有力的方法基础[6]。塔里木油田公司和川庆钻探公司的刘念念,邓刚勇等人建立了螺栓受拉力,扭矩等不同载荷的应力集中计算模型结合金属磁记忆检测仪检测的磁场数据进行分析,发现了金属磁记忆的检测结果在时间和准确度方面都比一般的方法优[7]。

2、国外研究状况

磁记忆检测方法从诞生之初到现在都是全球各国检测领域学者的研究热点,其中俄罗斯的技术是走在前列的,俄罗斯动力诊断公司在磁记忆诊断领域拥有较为成熟的技术体系,先后研发了很多检测仪器以及配套软件,并且在多个领域的运用得到了不少国家的赏识与拥护。为了更好的推动金属磁记忆检测技术的发展,俄国开始修订统一相关标准规则。二十世纪初期,丹麦开始在焊接技术上采用金属磁记忆检测技术,并把俄国现有标准作为国内统一原则来使用。现在俄罗斯动力诊断公司的磁记忆业务办理和技术服务区在世界上的数十个国家建立,推动磁记忆技术的发展。在亚洲国家中,日本也走在金属磁记忆研究的前列,日本科学家山本[8]建立隔离地磁场的弱磁场环境,在此环境下变换材料的应力,来分析材料应力与材料内部小型磁化区域的关系。

磁记忆检测的运用目前在欧洲是比较完善的,丹麦、乌克兰等国已制定了对该方法和仪器的鉴定的国家标准,印度和澳大利亚等国家正在推广应用技术,用于锅炉、燃油管道的可靠性诊断,流水线作业的机械零件生产的质检和筛选,以及油气罐、铁路钢轨等强度和寿命评估。