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大提離漏磁無損檢測方法

作者：百檢網(wǎng) 時(shí)間：2022-05-09 來源：互聯(lián)網(wǎng)

　　金屬零部件在交變載荷作用下，其中微小的裂紋容易延伸擴(kuò)展，造成零部件的斷裂失效，嚴(yán)重危害相關(guān)人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此重要的零部件需要在出廠前或服役中進(jìn)行檢測。
　　漏磁檢測是一種廣泛應(yīng)用于鋼管、鉆桿、儲油罐、汽車零部件等鐵磁性材料的無損檢測方法。相較于其他方法，其具有靈敏度高、無需耦合劑、操作方便、檢測成本低以及易于自動化等優(yōu)勢，對鐵磁性工件表面和內(nèi)部的裂紋、孔洞等缺陷的檢測效果顯著。
　　在漏磁檢測中，探頭與待檢測工件表面之間的距離稱為提離值，是漏磁檢測中*重要的工藝參數(shù)之一。通常為了保護(hù)傳感器或提高檢測穩(wěn)定性，檢測時(shí)始終會保持一定的提離值，但缺陷的漏磁場會隨提離值的增大而迅速衰減，無法有效地檢測微小裂紋或在處于復(fù)雜電磁環(huán)境下的裂紋。
　　1漏磁檢測中的提離值
　　提離值定義
　　“提離值”源自渦流檢測、漏磁檢測等電磁無損檢測方法中的提離效應(yīng)，即缺陷產(chǎn)生的擾動磁場在空氣中傳遞迅速衰減，同時(shí)導(dǎo)致傳感器在不同高度檢測到的信號差異較大。
　　提離值的影響
　　漏磁場水平分量與提離值的函數(shù)關(guān)系如圖2所示，可見漏磁場隨提離值的增大呈負(fù)指數(shù)級衰減。因此當(dāng)提離值較大時(shí)，漏磁場信號會大幅衰減，降低信噪比。另一方面，提離值也會影響漏磁信號的穩(wěn)定性。由圖2可以看出，當(dāng)提離值較小時(shí)，提離值變動Δl導(dǎo)致漏磁場變動ΔB1，而當(dāng)提離值較大時(shí)，漏磁場變動為ΔB2，可以明顯看出，ΔB1>ΔB2。也就是說當(dāng)?shù)吞犭x時(shí)，探頭對提離值的變化更加敏感，更加不穩(wěn)定；而高提離時(shí)，探頭對提離值的變動更不敏感，信號更加穩(wěn)定。
　　大提離檢測的要素
　　將無損檢測的傳感過程簡化為如圖3所示的系統(tǒng)模型。**待檢測工件產(chǎn)生信源（如光、超聲波、磁場、電場、熱場等），信源經(jīng)過傳輸介質(zhì)的傳導(dǎo)，擴(kuò)散至傳感器所在的區(qū)域，傳感器將特定的物理信號轉(zhuǎn)化為方便傳輸、識別、存儲的電信號，從而完成信號的拾取和轉(zhuǎn)換。
　　提離值主要在電磁無損檢測領(lǐng)域中使用，通常都在毫米和亞毫米尺度。而光學(xué)檢測和熱成像檢測卻可以實(shí)現(xiàn)分米級甚至米級的遠(yuǎn)距離檢測，主要原因是光學(xué)檢測通過打光使被檢測特征產(chǎn)生足夠強(qiáng)和對比度足夠高的可見光反射；熱成像檢測是通過加熱使檢測對象的熱場分布不均且對外產(chǎn)生紅外輻射，無論是可見光還是紅外輻射都是一種電磁波，電磁波在空氣中傳播能量集中，衰減很小，通過足夠高分辨率的相機(jī)或紅外相機(jī)就可以捕捉到圖像特征。
　　總之，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無損檢測，**需要信源的強(qiáng)度和信噪比足夠高，這是整個(gè)檢測過程的基礎(chǔ)；其次需要傳輸介質(zhì)協(xié)助信源的傳遞，避免信源在介質(zhì)中衰減；*后需要高靈敏度的傳感器對信號進(jìn)行拾取和轉(zhuǎn)換。
　　2大提離漏磁檢測方法
　　調(diào)整信源
　　信源是檢測的基礎(chǔ)，對于漏磁檢測來說，大提離檢測要求信源的強(qiáng)度和信噪比足夠高。通常來說，缺陷的漏磁場隨磁化場強(qiáng)度的增大而增大，*后趨于飽和，因此常規(guī)的漏磁檢測要求在飽和磁化或近飽和磁化狀態(tài)下進(jìn)行。
　　除了飽和磁化之外，SUN等研究發(fā)現(xiàn)，漏磁場不僅和磁化場、缺陷尺寸有關(guān)，還和缺陷附近的背景磁場有關(guān)，背景磁場會抑制漏磁場的傳播范圍和強(qiáng)度，導(dǎo)致大磁化反而不一定得到大的漏磁場。這就是所謂的磁壓縮效應(yīng)，基于此，孫燕華等提出了一種基于磁真空泄漏原理的漏磁無損檢測新方法，該方法使用磁屏蔽罩大幅降低背景磁場，促使工件中的磁場向上方的傳感器泄漏，擴(kuò)大了漏磁場的擴(kuò)散范圍，顯著提高了磁敏元件在大提離值下的檢測靈敏度。
　　SUN的另一個(gè)研究提出了基于磁場擾動的大提離檢測方法。常規(guī)的漏磁檢測中只有一個(gè)缺陷漏磁場R1，漏磁場的擴(kuò)散半徑僅為r1。在磁場擾動方法中，在傳感器上方增加一個(gè)附加磁源R2，磁源R2的磁場影響范圍為r2，磁源R2會與磁源R1相互作用，在r1和r2的范圍內(nèi)磁場產(chǎn)生相互擾動。這樣通過兩個(gè)磁源的相互擾動作用，就可以在磁源R2附近檢測到缺陷信號。顯然這樣布置的傳感器可以有很大的提離值，從而實(shí)現(xiàn)了基于磁場擾動的大提離檢測。
　　改變傳遞介質(zhì)
　　漏磁場被傳感器拾取需要經(jīng)過提離空間的傳遞，而在常規(guī)的漏磁檢測中漏磁場通過空氣傳播到傳感器時(shí)已經(jīng)經(jīng)過了大幅度衰減。因此如何改變傳遞介質(zhì)避免漏磁場在空氣中的衰減一直是大提離漏磁檢測的重點(diǎn)研究內(nèi)容，許多學(xué)者都在這個(gè)領(lǐng)域提出了大提離的檢測方法。
　　WU等在研究井口鉆桿漏磁檢測中提出了使用聚磁鐵芯的方法實(shí)現(xiàn)大提離檢測。聚磁鐵芯大提離檢測原理，因?yàn)榭諝獾南鄬Υ艑?dǎo)率接近于1，磁阻很大，漏磁場在空氣中傳播時(shí)衰減迅速，故使用傳統(tǒng)的感應(yīng)線圈進(jìn)行信號拾取，靈敏度較差，而鐵磁性材料的相對磁導(dǎo)率通常是空氣的成百上千倍，因此對空氣中的漏磁通就有聚集的作用。

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