金属磁记忆检测技术与磁粉检测的简单比较

摘要: 金属磁记忆检测技术和磁粉检测都是利用铁磁性材料的磁性来检测工件缺陷的无损检测方法，但是两者却有各自的特点。文章通过两种无损检测方法的检测原理、各自检测时的优缺点的阐述，对两种无损检测方法进行了简单的比较。

关键词: 金属磁记忆检测技术；磁粉检测；比较

中图分类号： TS736+.2 文献标识码： A

金属磁记忆检测技术是一种利用金属磁记忆效应来检测工件应力集中部位的快速无损检测方法。而传统的磁粉检测则是通过外加磁场、利用缺陷处的漏磁来检测工件表面及近表面缺陷的一种无损检测方法。下面我们就从这两者的原理和各自的优缺点对其进行分析。

1、金属磁记忆检测技术

1.1、金属磁记忆检测技术的原理

铁磁性金属零件在加工和运行时，由于受载荷和地磁场共同作用，在应力和变形集中区域会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会保留，还与最大作用应力有关。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置。即所谓的磁记忆效应。

当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时，在应力集中区域会产生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，从而使此处铁磁金属的导磁率最小，在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量H具有最大值，而法向分量H改变符号并具有零值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留“记忆”着应力集中的位置。磁记忆检测原理如图l所示。

图1磁记忆检测原理图

基于金属磁记忆效应的基本原理制作的检测仪器，通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况，可以对构件的应力集中程度以及是否存在微观缺陷进行评价。

1.2、金属磁记忆检测技术的优缺点

金属磁记忆检测技术的优点是不需要采用专门的磁化装置， 而是利用构件的自发磁化现象；不需要对构件表面进行专门的清理，可保持零部件在原始状态下进行检测； 探头提离效应小，采用传感器探测时可离开金属表面( 提离几mm甚至几十mm对检测结果影响不大) ，是目前唯一能以1mm精度确定应力集中区的方法；不需要采用耦合技术， 添加耦合剂，特别适合野外操作， 与其它磁检测法相比，它可快速准确测定应力集中区( 100m/ h) ，且检测灵敏度高。

其缺点是只能用它来检测铁磁性材料，再者由于它是一种弱磁信号检测方法，信号易受下列因素干扰， 如材质、缺陷大小和种类、外激励或残余磁场的大小和方向以及表面粗糙程度等。检测时只能发现缺陷可能出现的危险部位，尚不能对缺陷的形状和大小及性质进行定性定量的具体分析。

2、磁粉检测

2.1、磁粉检测原理

铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍。如果材料中存在不连续性（包括缺陷造成的不连续性和结构、形状、材质等原因造成的不连续性），磁力线便会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会使磁粉形成与缺陷形状相近的磁粉堆积，即形成磁痕，从而显示缺陷。

2.2、磁粉检测的优缺点

磁粉检测的优点在于它的检测成本低、速度快、检测灵敏度很高。磁粉检测设备不贵，压力容器常用的磁轭式磁粉探伤机和用于荧光粉探伤的黑光灯都有只有几千元，用于轴类工件直接通电检测的固定床式大功率探伤机也就几万元，至于消耗材料费用更低；如果使用交叉磁轭检测焊缝，每分钟检测速度可达2m左右，轴类工件直接通电检测，完成磁化只需数秒时间；有关理论研究和试验结果认为：磁粉检测可检出的最小裂纹尺寸大约为：宽度1μm，深度10μm，长度1mm，但实际现场应用时可检出的裂纹尺寸比上述尺寸要大得多，虽然如此，在射线检测、超声检测、磁粉检测 、渗透检测四种无损检测方法中，对表面裂纹检测灵敏度最高的仍是磁粉检测。

磁粉检测的缺点在于它只适宜对铁磁性材料进行检测，不能用于非铁磁性材料；再者它只能检出工件表面和近表面的缺陷，不能用于检查内部缺陷；其次工件的形状和尺寸有时对检测有影响，因其难以磁化而无法检测。

3、两种检测方法的简单比较

金属磁记忆检测技术实质上是从金属表面拾取地磁场作用条件下的金属工件漏磁场信息，这和磁粉检测方法有相似之处。但金属磁记忆检测技术获取的是在微弱地磁场作用下工件本身具有的“天然”磁化信息，在这种状态下。金属工件的应力分布情况可以通过磁场分布清晰地显现出来。而磁粉检测所进行的人工磁化，其强度远远地超过了零件表面的“天然”磁信息，人工磁化的同时，重重地遮盖了零件表面反映的“天然”磁信息，因此磁粉检测无法从零件表面获取应力分布情况，但人工磁化增强了缺陷处的漏磁场强度，因此，磁粉检测在检测宏观缺陷时更具优势。金属磁记忆检测技术也可以发现缺陷，但主要是应力变化较为剧烈部位的微观信息，通过评价该部位应力集中程度来发现缺陷，因此金属磁记忆检测技术的优势在于它克服了传统无损检测的缺点，能够对铁磁性金属构件内部的应力集中区，即微观缺陷和早期失效和损伤等进行诊断，防止突发性的疲劳损伤，是无损检测领域的一种新的检测手段。

金属磁记忆检测技术不需要采用专门的磁化装置进行人工磁化，且可保持工件在原始状态下进行检测，省时省力，可以达到事半功倍的效果。而磁粉检测成本低廉，同时还可以显示出缺陷的形状，从理论上讲检测灵敏度要高于金属磁记忆检测方法，是目前广泛采用的无损检测方法。

4、结束语

金属磁记忆检测技术现在还没有广泛的应用于无损检测行业，我们相信，随着无损检测技术的发展，它会越发完善，联合磁粉检测技术，一定会撑起无损检测行业的半边天。

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