磁記憶檢測(cè)技術(shù)在壓力容器上的應(yīng)用

胡　斌,沈功田

(中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院, 北京 100029)

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磁記憶檢測(cè)技術(shù)在壓力容器上的應(yīng)用

胡斌,沈功田

(中國特種設(shè)備檢測(cè)研究院, 北京 100029)

針對(duì)磁記憶檢測(cè)技術(shù)在壓力容器檢驗(yàn)應(yīng)用過程中存在的信號(hào)識(shí)別混亂、易誤判等問題，分析了在載荷作用下，表面缺陷、埋藏缺陷等不同缺陷類型以及點(diǎn)狀、面狀和體積型等不同缺陷性質(zhì)的磁記憶信號(hào)產(chǎn)生規(guī)律,并且分析了典型缺陷的磁記憶信號(hào)特征。結(jié)果表明：面狀缺陷可以通過磁記憶信號(hào)的梯度值、幅值和曲線特征來進(jìn)行定位和判斷，其他類型缺陷的識(shí)別度較低。在載荷作用下，磁記憶信號(hào)隨缺陷擴(kuò)展端的應(yīng)力狀態(tài)而變化；在缺陷擴(kuò)展期間，磁記憶信號(hào)的梯度值和幅值與應(yīng)力值呈單調(diào)遞增關(guān)系，缺陷擴(kuò)展端應(yīng)力釋放后，磁記憶信號(hào)也隨之下降。結(jié)合不同檢測(cè)方法的結(jié)果比對(duì)，建立了以梯度值、幅值、峰峰值及環(huán)境磁場(chǎng)值為參數(shù)的磁記憶信號(hào)評(píng)價(jià)方法，明確了磁記憶檢測(cè)技術(shù)在壓力容器上的適用范圍和檢測(cè)對(duì)象為活性缺陷和應(yīng)力集中區(qū)域的檢測(cè)。

磁記憶；壓力容器；缺陷；應(yīng)力狀態(tài)

壓力容器在加工、焊接、安裝和運(yùn)行過程中，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,而存在應(yīng)力集中的部件，其材料的力學(xué)性能、抗腐蝕性能、疲勞強(qiáng)度和蠕變極限較其他區(qū)域均有大幅下降[1-2]，成為導(dǎo)致壓力容器失效的主要因素。應(yīng)力和應(yīng)力集中的檢測(cè)，是無損檢測(cè)學(xué)術(shù)界和工程界的關(guān)注焦點(diǎn)之一。X射線衍射[3]、超聲[4]、巴克豪森[5]、渦流[6]、電磁超聲[7]等多種無損檢測(cè)方法被嘗試應(yīng)用于應(yīng)力集中的檢測(cè)，這些方法都有著各自的優(yōu)點(diǎn)和適用范圍。二十世紀(jì)90年代,俄羅斯科學(xué)家提出了磁記憶檢測(cè)的概念[8]，由于其評(píng)價(jià)應(yīng)力集中的能力和無需磁化等優(yōu)點(diǎn)引起了國內(nèi)無損檢測(cè)研究人員極大的關(guān)注。

仲維暢[9]、李路明[10-12]、任吉林[13]、棃連修[14]、雷銀照[15]、徐濱士[16]、張衛(wèi)民[17]、李午申[18]、徐敏強(qiáng)[19]等研究團(tuán)隊(duì)對(duì)磁記憶現(xiàn)象的機(jī)理和應(yīng)用開展了研究；耿榮生在航空器檢測(cè)方面[20]、沈功田等在特種設(shè)備檢測(cè)領(lǐng)域[21]、鐘萬里等在電力系統(tǒng)檢測(cè)應(yīng)用方面[22]分別進(jìn)行了嘗試。筆者介紹了壓力容器常見的應(yīng)力集中、缺陷的磁記憶信號(hào)特征及其變化規(guī)律，以及磁記憶檢測(cè)技術(shù)的評(píng)價(jià)參數(shù)及流程。

1　應(yīng)力集中的磁記憶信號(hào)

鐵磁性材料在載荷和地磁場(chǎng)作用下，由于磁機(jī)械效應(yīng)的作用，在應(yīng)力集中區(qū)域會(huì)發(fā)生磁疇組織定向和不可逆重新取向的現(xiàn)象，而這種磁狀態(tài)在載荷消除后仍然存在，即為磁記憶效應(yīng)[8]。但在壓力容器的實(shí)際檢測(cè)中，在相同的載荷或者應(yīng)力集中狀態(tài)下的磁記憶信號(hào)并不相同的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，與Dubov的理論描述也存在較大的差異。這一問題導(dǎo)致磁記憶檢測(cè)方法受到工程界的眾多質(zhì)疑。針對(duì)此問題，清華大學(xué)和中國特檢院開展了相關(guān)的試驗(yàn)研究工作。

1.1磁記憶信號(hào)與應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系

通過分析盲孔法測(cè)量焊接構(gòu)件的應(yīng)力曲線與磁記憶檢測(cè)信號(hào)的關(guān)系，將相同區(qū)域測(cè)得的徑向、軸向方向的磁場(chǎng)和軸向應(yīng)力值做歸一化處理后(圖1)，發(fā)現(xiàn)材料表面磁場(chǎng)畸變中徑向、軸向方向磁場(chǎng)與相同區(qū)域的應(yīng)力分布值具有一致性，驗(yàn)證了磁記憶信號(hào)的大小與對(duì)應(yīng)的應(yīng)力之間存在著對(duì)應(yīng)關(guān)系[23]。

圖1　磁記憶檢測(cè)與盲孔法檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

1.2磁記憶信號(hào)的影響因素

通過對(duì)不同C含量的鐵磁性材料試件在地磁場(chǎng)環(huán)境下，不同載荷情況下的磁記憶信號(hào)特征(見圖2,圖中注釋表示交變載荷加載的次數(shù)及開裂狀態(tài))的分析，表明C含量的不同導(dǎo)致材料磁特性的變化是引起相同條件下磁記憶信號(hào)大小的關(guān)鍵因素，但磁記憶信號(hào)的曲線走向不受影響；環(huán)境磁場(chǎng)會(huì)影響磁記憶信號(hào)的產(chǎn)生，但對(duì)磁記憶信號(hào)的放大作用是非線性的。不同影響因素的作用各異，且為非線性疊加，是實(shí)際檢測(cè)應(yīng)用中磁記憶信號(hào)幅值各異的原因[23]。

圖2　地磁場(chǎng)下不同材料的磁記憶信號(hào)

在進(jìn)一步比較了5種不同碳含量材料應(yīng)力集中區(qū)域的磁記憶信號(hào)后，發(fā)現(xiàn)[25-28]：鐵磁性強(qiáng)的材料的退磁影響更為明顯(圖3)；環(huán)境磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)力集中磁記憶信號(hào)的影響主要在于其與主應(yīng)力同方向的磁場(chǎng)分量，而在應(yīng)力集中磁記憶信號(hào)形成過程中、檢測(cè)過程中的磁場(chǎng)有著截然不同的影響規(guī)律(圖4)。

圖3　不同材料退磁后應(yīng)力集中區(qū)的畸變磁場(chǎng)的峰峰值

圖4　載荷為800 N時(shí)不同檢測(cè)時(shí)機(jī)和加載磁場(chǎng)的磁記憶信號(hào)峰峰值

1.3壓力容器應(yīng)力集中的磁記憶檢測(cè)

壓力容器在制造、安裝和運(yùn)行過程中，由于工藝問題或介質(zhì)的作用會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，這些應(yīng)力集中區(qū)域是典型的危險(xiǎn)區(qū)。這是磁記憶檢測(cè)方法在壓力容器中的一個(gè)重要應(yīng)用方面，因此在對(duì)具體磁記憶信號(hào)的判別時(shí)，需結(jié)合上述影響因素綜合考慮，以提高檢測(cè)準(zhǔn)確率。

2　常見缺陷的磁記憶信號(hào)

金屬磁記憶檢測(cè)方法自1997年引入我國以來，就被應(yīng)用于壓力容器的檢驗(yàn)。在前期實(shí)驗(yàn)室工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的情況，對(duì)采集的磁記憶信號(hào)進(jìn)行了分類、分析，并通過TOFD、UT、MT等檢測(cè)手段予以驗(yàn)證。

2.1表面缺陷

表面開口裂紋是壓力容器最常見的一類表面缺陷，其成因也各不相同，但均存在應(yīng)力集中的區(qū)域。表面開口裂紋的磁記憶信號(hào)一般較易識(shí)別。

圖5　表面裂紋(無載荷)的典型磁記憶信號(hào)

裂紋在擴(kuò)展以后會(huì)釋放掉應(yīng)力，在裂紋的邊緣形成新的應(yīng)力集中區(qū)域，從而導(dǎo)致裂紋的繼續(xù)擴(kuò)展，這是磁記憶信號(hào)在裂紋的中心區(qū)較邊緣區(qū)小甚至是無法檢測(cè)到的原因；此外，裂紋的磁記憶信號(hào)一般存在交變特征，但由于環(huán)境因素的影響，在進(jìn)行偏置后會(huì)出現(xiàn)過零點(diǎn)現(xiàn)象。圖5為同一表面裂紋在無載荷情況下的磁記憶信號(hào)，圖5(a)的磁記憶信號(hào)峰峰值是圖5(b)的2倍。圖5中方框內(nèi)的Hp-1表示通道1的磁記憶信號(hào);Hp-2,Hp-3,Hp-4分別表示通道2,3,4的磁記憶信號(hào),下文同。

表面開口裂紋處磁場(chǎng)包括兩部分：以環(huán)境磁場(chǎng)為磁化場(chǎng)在裂紋處形成的漏磁場(chǎng)和應(yīng)力集中導(dǎo)致的磁記憶信號(hào)。表面開口裂紋的典型磁記憶信號(hào)可分為兩類，一類為靜態(tài)非受載情況下的磁記憶信號(hào)；一類為受載狀態(tài)下的磁記憶信號(hào)。其主要區(qū)別是受載狀態(tài)下，由于應(yīng)力的存在而導(dǎo)致的應(yīng)力磁化現(xiàn)象，此時(shí)測(cè)量的磁場(chǎng)信號(hào)是應(yīng)力集中導(dǎo)致的磁場(chǎng)與載荷應(yīng)力磁化場(chǎng)的矢量疊加(圖6)。

圖6　表面裂紋(承載)典型磁記憶信號(hào)

此外，壓力容器的表面凹坑也是一種常見的表面缺陷，常見于制造安裝階段，多為非擴(kuò)展性缺陷。表面凹槽的外觀及其磁記憶信號(hào)的示例見圖7。圖中dH1/dx表示通道1的磁記憶信號(hào)梯度值,以此類推,dH2/dx～dH4/dx分別表示2～4通道的信號(hào)梯度值。圖8～11同。

圖7　表面凹槽的外觀及其磁記憶信號(hào)示例

由于凹槽區(qū)域的應(yīng)力集中程度較低，多為不擴(kuò)展型缺陷，其表面磁場(chǎng)信號(hào)具有典型的漏磁場(chǎng)特征；在沒有強(qiáng)磁場(chǎng)激勵(lì)或者強(qiáng)剩磁場(chǎng)的條件下，測(cè)量的磁場(chǎng)信號(hào)非常微弱，但可以通過磁場(chǎng)畸變區(qū)域來判斷凹槽的位置和掃查方向上的尺寸。

2.2埋藏缺陷

埋藏缺陷的類型可分為面狀缺陷和體積型缺陷。

埋藏缺陷檢測(cè)面的磁場(chǎng)由兩部分構(gòu)成：一部分是以環(huán)境磁場(chǎng)為磁化場(chǎng)，由于缺陷導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)不連續(xù)的漏磁場(chǎng)傳遞到檢測(cè)面的部分磁場(chǎng)，一部分為應(yīng)力集中導(dǎo)致的磁記憶信號(hào)。同等條件下，對(duì)于面狀缺陷，由于存在應(yīng)力集中區(qū)域，其會(huì)沿著應(yīng)力集中區(qū)域的邊緣擴(kuò)展，危險(xiǎn)性較大，此時(shí)的應(yīng)力集中導(dǎo)致的磁記憶信號(hào)較漏磁場(chǎng)大；對(duì)于體積型缺陷，應(yīng)力集中值較小，磁記憶信號(hào)較弱，傳遞到工件表面的則會(huì)更小。因此，可以依據(jù)磁記憶信號(hào)的絕對(duì)值和峰峰值來判斷埋藏缺陷是否為危險(xiǎn)性缺陷。圖8中TOFD發(fā)現(xiàn)兩處缺陷信號(hào)(左側(cè)為未融合，右側(cè)為條渣)，雖然在磁記憶檢測(cè)結(jié)果中也在對(duì)應(yīng)位置發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)，但只有左側(cè)未融合的信號(hào)較為明顯。左側(cè)信號(hào)峰峰值為310 A·m-1,梯度值k為32 A·m-1·mm-1;右側(cè)的條渣雖然長(zhǎng)度較長(zhǎng)，但是在磁記憶信號(hào)顯示中只是在位置上有對(duì)應(yīng)，其峰峰值只有160 A·m-1，且絕對(duì)值最大值僅有80 A·m-1，k值則小于10，在信號(hào)判別上只屬于異常區(qū)域，一般不定義為缺陷。

圖8　TOFD-磁記憶檢測(cè)結(jié)果對(duì)比

埋藏缺陷由于形成的原因較多，且形成過程中環(huán)境磁場(chǎng)、焊接磁場(chǎng)、環(huán)境溫度等因素都對(duì)缺陷的磁記憶信號(hào)的最終曲線和幅值有影響，導(dǎo)致類似缺陷所產(chǎn)生的磁記憶信號(hào)不一致。

2.3小結(jié)

在對(duì)磁記憶信號(hào)進(jìn)行判別的時(shí)候，一方面要考慮到磁記憶信號(hào)的形成歷史，另一方面要依據(jù)磁記憶信號(hào)的絕對(duì)值、峰峰值和梯度值進(jìn)行預(yù)判是否存在損傷部位，再采用其他無損檢測(cè)手段(UT、TOFD、ET、MT)在磁記憶信號(hào)異常部位進(jìn)行復(fù)驗(yàn)來確定是否存在缺陷。一般只建議采用磁記憶方法確定面狀缺陷，而對(duì)于出現(xiàn)磁記憶信號(hào)異常但其他方法未能發(fā)現(xiàn)宏觀缺陷的，應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注。

3　在役缺陷的動(dòng)態(tài)磁信號(hào)

壓力容器的工作狀態(tài)多處于受壓狀態(tài)，缺陷在載荷作用下會(huì)出現(xiàn)一定的變化，尤其是在水壓試驗(yàn)過程中甚至?xí)霈F(xiàn)缺陷擴(kuò)展，但由于缺乏認(rèn)識(shí),在水壓試驗(yàn)過程中難以發(fā)現(xiàn)。中國特檢院團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究了壓力容器水壓試驗(yàn)過程中表面非擴(kuò)展性缺陷和埋藏缺陷在載荷作用下的磁記憶信號(hào)變化規(guī)律。

3.1表面缺欠

由于早期制造質(zhì)量和焊縫成形質(zhì)量不好的原因，焊瘤是壓力容器上最為常見一種的缺欠，在實(shí)際檢驗(yàn)過程中一般不予處理。為獲取表面缺欠在水壓過程是否存在擴(kuò)展并導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生，選取某報(bào)廢的LPG儲(chǔ)罐進(jìn)行加水壓試驗(yàn)，加壓過程中測(cè)量了焊瘤區(qū)域的磁記憶和聲發(fā)射信號(hào)，該焊瘤區(qū)域在加壓前即存在磁記憶異常信號(hào)(圖9)。

圖9　加壓前焊瘤區(qū)域的磁記憶信號(hào)

在比較整個(gè)加壓過程中的磁記憶變化規(guī)律和聲發(fā)射的監(jiān)測(cè)結(jié)果后發(fā)現(xiàn),磁記憶信號(hào)的幅值和梯度值隨著載荷的增大總體上升，在達(dá)到最大值之后(圖10)，隨著載荷的增大迅速下降(圖11)。聲發(fā)射在此期間監(jiān)測(cè)到多個(gè)定位源。試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行打磨復(fù)驗(yàn)，在焊瘤附近區(qū)域發(fā)現(xiàn)了數(shù)十條3～5 mm的裂紋[29]。

圖10　壓力為2MP時(shí)焊瘤區(qū)域的磁記憶信號(hào)

圖11　焊瘤磁記憶信號(hào)隨壓力變化的曲線

由于焊瘤區(qū)域焊接成形不好導(dǎo)致焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生，因此在LPG罐的焊瘤區(qū)域出現(xiàn)磁記憶異常信號(hào)。同時(shí)，該區(qū)域在水壓試驗(yàn)后出現(xiàn)大量的表面小裂紋，說明殘余應(yīng)力和應(yīng)力集中的存在是導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生的原因。因此，對(duì)于傳統(tǒng)檢驗(yàn)中不予考慮的表面缺欠，若存在磁記憶異常信號(hào)，應(yīng)進(jìn)行處理或重點(diǎn)關(guān)注。

3.2埋藏缺陷

了解埋藏缺陷在受壓情況下的磁記憶信號(hào)特征及其變化規(guī)律,是磁記憶檢測(cè)方法應(yīng)用于壓力容器不停機(jī)檢測(cè)的一個(gè)重要前提條件。

以HP345基氣瓶瓶身內(nèi)壁加工的狹長(zhǎng)尖角槽為研究對(duì)象，分析了磁記憶信號(hào)曲線隨載荷變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)缺陷處出現(xiàn)可識(shí)別突變磁記憶信號(hào)時(shí)的最小載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工作壓力，缺陷突變時(shí)的磁記憶信號(hào)峰峰值和最大梯度隨載荷變化的曲線劃分為三個(gè)階段[30]。

缺陷區(qū)域的磁記憶信號(hào)雖然在未加載時(shí)能夠標(biāo)識(shí)出，但由于加工和采用TOFD檢測(cè)過程中的磁污染，導(dǎo)致缺陷的磁記憶信號(hào)被掩蓋在噪聲信號(hào)中(圖12中的0 MPa曲線)，隨著載荷的加大，磁記憶信號(hào)隨缺陷擴(kuò)展端的應(yīng)力狀態(tài)而變化；在缺陷擴(kuò)展期間，磁記憶信號(hào)的梯度值和幅值與應(yīng)力值整體呈單調(diào)增加的關(guān)系(圖13)，缺陷擴(kuò)展端應(yīng)力釋放后，磁記憶信號(hào)也隨之下降。

圖12　信號(hào)幅值Hp曲線隨載荷σ的變化規(guī)律

圖13　埋藏性缺陷的Hp-p-σ曲線和dH/dx-σ曲線

3.3小結(jié)

載荷在一定程度上對(duì)缺陷區(qū)域的磁記憶信號(hào)有放大作用，對(duì)于埋藏缺陷的在線檢測(cè)，磁記憶方法具有一定的靈敏性和前瞻性，輔以其他檢測(cè)手段的驗(yàn)證，可以將可擴(kuò)展的活性缺陷篩選出來，也是磁記憶檢測(cè)方法的一大優(yōu)勢(shì)。

4　壓力容器上的應(yīng)用準(zhǔn)則

金屬磁記憶檢測(cè)方法目前已廣泛應(yīng)用于壓力容器的在役檢測(cè)和在制設(shè)備的焊接質(zhì)量抽查。通過大量數(shù)據(jù)的積累和驗(yàn)證，確定了磁記憶檢測(cè)方法的應(yīng)用準(zhǔn)則。

4.1評(píng)價(jià)參數(shù)及流程

在以上參數(shù)已經(jīng)清晰的前提下，磁記憶異常信號(hào)的評(píng)價(jià)流程如圖14所示。圖中m表示信號(hào)梯度值的最大值與平均值的比值,mref為給定的參考比值;當(dāng)所采集信號(hào)的m值超過參考值,即認(rèn)為需要對(duì)磁記憶信號(hào)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖14　磁記憶異常信號(hào)評(píng)價(jià)流程

4.2過零點(diǎn)的討論

傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，過零點(diǎn)處即為應(yīng)力集中線(點(diǎn))，是應(yīng)力集中區(qū)域的中心部位。當(dāng)應(yīng)力對(duì)稱分布時(shí)，由于應(yīng)力方向發(fā)生變化，導(dǎo)致磁疇翻轉(zhuǎn)的方向發(fā)生變化，工件表面表征磁場(chǎng)信號(hào)的符號(hào)也發(fā)生變化;過零點(diǎn)是應(yīng)力集中區(qū)域的中心部位，是應(yīng)力的集中線(點(diǎn))。在表面裂紋的邊緣處，過零點(diǎn)現(xiàn)象非常明顯。對(duì)于埋藏缺陷，由于焊接和結(jié)構(gòu)等原因?qū)е聭?yīng)力產(chǎn)生的來源多樣化,使得工件表面磁場(chǎng)的變化并不能指示出埋藏缺陷造成的應(yīng)力集中的部位，此時(shí)的過零點(diǎn)并不是應(yīng)力集中線(點(diǎn))的充要條件。

5　結(jié)論

(1) 磁記憶信號(hào)的產(chǎn)生由于受到材料、加載歷史、環(huán)境磁場(chǎng)等的影響，其信號(hào)特征及變化規(guī)律尚無法完整的用數(shù)學(xué)公式統(tǒng)一表達(dá)，但可依據(jù)影響因素的作用來優(yōu)化磁記憶信號(hào)的提取和分析。

(2) 面狀缺陷可以通過磁記憶信號(hào)的梯度值、幅值和曲線特征進(jìn)行定位和判斷，而其他類型缺陷的識(shí)別度較低。在載荷作用下，磁記憶信號(hào)隨缺陷擴(kuò)展端的應(yīng)力狀態(tài)而變化。

(3) 磁記憶信號(hào)產(chǎn)生的根源是鐵磁性材料在環(huán)境磁場(chǎng)作用下,應(yīng)力及應(yīng)力集中所導(dǎo)致的磁場(chǎng)畸變。理論上任何的應(yīng)力變化、結(jié)構(gòu)不連續(xù)、應(yīng)力非均勻分布都能引起磁記憶信號(hào)的變化，但應(yīng)力大小、應(yīng)力集中系數(shù)和結(jié)構(gòu)不連續(xù)的類型作用效果各異，是導(dǎo)致磁記憶信號(hào)各異的主要原因。因此，在同一條件下，可利用磁記憶信號(hào)判斷壓力容器上的危險(xiǎn)區(qū)域及其狀態(tài)、宏觀缺陷及其類型。

[1]馬保振.機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京:冶金工業(yè)出版社, 2005.

[2]劉一華.應(yīng)力集中與失效分析[C]∥2006全國兄弟省市理化檢測(cè)與質(zhì)量控制學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集.安徽:[出版者不詳],2006.

[3]WANG P C, CARGILL G S, NOYAN I C, et al. Electromigration-induced stress in aluminum conductor lines measured by X-ray microdiffraction[J]. Applied Physics Letters, 1998,72(11):1296-1298.

[4]NIKITINA N Y, OSTROVSKY L A. An ultrasonic method for measuring stresses in engineering materials[J]. Ultrasonics, 1998,35(8): 605-610.

[5]SABLIK M J, AUGUSTYNIAK B. The effect of mechanical stress on a barkhausen noise signal integrated across a cycle of ramped magnetic field[J]. Journal of Applied Physics, 1996, 79(2):963-972.

[6]YU F, NAGY P B. Dynamic piezoresistivity calibration for eddy current nondestructive residual stress measurements[J]. Journal of Nondestructive Evaluation, 2005,24(4):143-151.

[7]HIRAO M, OGI H, FUKUOKA H. Resonanceemat system for acoustoelastic stress measurement in steel metals[J]. Review of Scientific Instruments, 1993,64(11):3198-3205.

[8]DUBOV A A. Study of metal properties using magnetic memory technique[J]. Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, 1997,9:35-39.

[9]仲維暢.金屬磁記憶診斷的理論基礎(chǔ)-鐵磁性材料的彈-塑性應(yīng)變磁化[J].無損檢測(cè), 2001,23(10):424-426.

[10]LI L, HUANG S, WANG X. Stress induced magnetic field abnormality[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition), 2003,13(1):6-9.

[11]黃松嶺,李路明,汪來富,等.用金屬磁記憶方法檢測(cè)應(yīng)力分布[J].無損檢測(cè), 2002,24(5):212-214.

[12]李路明,王曉鳳,黃松嶺.磁記憶現(xiàn)象和地磁場(chǎng)的關(guān)系[J].無損檢測(cè), 2003,25(8):387-390.

[13]任吉林,鄔冠華,宋凱,等.金屬磁記憶檢測(cè)機(jī)理的探討[J].無損檢測(cè), 2002,24(1):29-31.

[14]黎連修.磁致伸縮和磁記憶問題研究[J].無損檢測(cè), 2004,26(3):109-112.

[15]周俊華,雷銀照.正磁致伸縮鐵磁材料磁記憶現(xiàn)象的理論探討[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)報(bào)), 2003,24(3):101-105.

[16]董麗虹,徐濱士,董世運(yùn),等.拉伸及疲勞載荷對(duì)低碳鋼磁記憶信號(hào)的影響[J].中國機(jī)械工程, 2006,17(7):742-745.

[17]張衛(wèi)民,董韶平,楊煜,等.磁記憶檢測(cè)方法及其應(yīng)用研究[J].北京理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2003,23(3):277-280.

[18]梁志芳,李午申,王迎娜,等.金屬磁記憶信號(hào)的零點(diǎn)特征[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào), 2006,39(7):847-850.

[19]徐敏強(qiáng),李建偉,冷建成,等.金屬磁記憶技術(shù)機(jī)理模型[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2010,42(1):16-19.

[20]耿榮生,鄭勇.航空無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)及面臨的挑戰(zhàn)[J].無損檢測(cè), 2002,24(1):1-5.

[21]沈功田,吳彥,王勇.液化石油氣儲(chǔ)罐焊疤表面裂紋的磁記憶信號(hào)研究[J].無損檢測(cè), 2004, 26(7):349-351.

[22]劉紅文,鐘萬里,何衛(wèi)忠,等.金屬磁記憶在末級(jí)再熱器爆管分析中的應(yīng)用[J].江西電力, 2003,27(4):15-17.

[23]王曉鳳.應(yīng)力集中引起的磁場(chǎng)畸變的初步研究[D]. 北京:清華大學(xué), 2003.

[24]HU Bin, LI Lu-ming, CHEN Xing, et al. Study on the influencing factors of magnetic memory method[J]. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 2010,33(3/4):1351-1357.

[25]ZHONG Li-qiang, LI Lu-ming, CHEN Xing. Magnetic signals of stress concentration detected in different magnetic environment[J]. Nondestructive Testing and Evaluation, 2010,25(2):161-168.

[26]LI Lu-ming, ZHNG Li-qiang, CHEN Xing. Residual stress caused magnetic field abnormal change upon arc welding joints[J]. International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics, 2010,33(3/4):1295-1301.

[27]鐘力強(qiáng)，李路明，陳钘.地磁場(chǎng)方向?qū)?yīng)力集中引起的磁場(chǎng)畸變的影響[J]. 無損檢測(cè), 2009,31(1):1-6.

[28]LI Lu-ming, ZHONG Li-qiang, CHEN Xing. Experiments of influencing factors in the magnetomechanical effect[C]∥ 7th Annual Conference of Japan Society of Maintenology. Hamaoka, Japan:[s.n], 2010.

[29]SHEN Gong-tian, WU Yan, WANG Yong. Investigation on metal magnetic memory signal of surface crack on welding scar in LPG tank[J]. Advances in Nondestructive Evaluation, 2004,270-273:647-650.

[30]HU Bin, LIU Ying-hua, LI Tao-yun. Magnetic field aberration induced by the inner surface crack during loading[C]∥The 17th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM2015). Japan:[s.n],2015.

Application of Magnetic Memory Testing Technology on Pressure Vessel

HU Bin, SHEN Gong-tian

(China Special Equipment Inspection and Research Institute, Beijing 100029, China)

Magnetic memory testing (MMT) technology has been wildly used in metal component on stress concentration and defect detection. In order to resolve the problem that it is difficult to identify the damage MMT signal and the misinformation often appears, the rules of magnetic memory signal of different types (including surface defects and inner defects) and different nature (including punctuate, planar and volumetric defects) while being under different load conditions according to the actual pressure vessel operation have been studied. The characteristics of typical defects magnetic memory signal are analyzed. The results show that the planar defects can be identified and located by the gradient, amplitude and the curvilinear character of magnetic memory signal, whereas the other types of defect is hard to distinguish. The magnetic memory signal changes with the stress situation of the defect extended edge under loads. The gradient and amplitude of magnetic memory signal increase monotonically with increasing stress value during the defect extending and fall after the stress released. Compared with the results of different NDT method, the evaluation method of magnetic memory signal of typical defect is put forward by the appraisal parameters with reference value, and the appraisal parameters including the gradient, amplitude, the peak value and the environmental magnetic field value. The application scope and object of MMT in pressure vessel are defined and limited to inspect the active defects and stress concentration zone.

Magnetic memory; Pressure vessel; Defect; Stress state

2015-10-30

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51377173)

胡斌(1977-)，男，高級(jí)工程師。主要從事電磁檢測(cè)技術(shù)的研究工作。

10.11973/wsjc201512018

TG115.28

A

1000-6656(2015)12-0075-07