磁记忆检测技术原理

1 ．什么叫磁记忆效应?在具有外磁场（地球磁场）存在的条件下，承载的铁磁部件中会产生应力集中，并在应力集中部位出现导磁率减小，工件表面的漏磁场增大的现象，铁磁性金属部件所具有的这一特性称之为“磁机械效应”。

由于这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，故又称“磁记忆”效应。

2 ．什么叫金属磁记忆检测？金属的磁记忆检测（M MT ）是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。

该方法对铁磁性部件由于疲劳、形变、损伤而产生的微裂纹可进行早期诊断。

3 ．简述磁记忆检测的原理。

工程部件由于疲劳、形变而产生的微裂纹会导致出现应力集中，研究表明：承载铁磁性金属部件存在着磁记忆效应，其表面的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系，因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件进行诊断。

x 理论与实践研究证明，铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Ｈｐ（）具有最大值，法向分量Ｈｐ(y) 改变符号且具有零值。

实践中，我们通过检测法向分量Ｈｐ (y) 来完成对部件的检测工作。

4 ．适合用磁记忆法（MMT ）检测的对象有哪些？金属磁记忆法（M MT ）检测仪器适用于对铁磁金属制件的早期快速诊断。

该仪器配备不同形式的探头，可对管道、容器、汽轮机和燃汽轮机叶片、转子、叶轮，飞机机体、起落架以及各种不同形状构件、焊接头进行检测。

MMT 检测方法不要求对被检测部件表面进行处理，可直接检测，方便操作。

5 ．金属磁记忆诊断法有哪些优点？金属磁记忆诊断方法和传统的检测方法相比，具有下列优点：①既可检测出宏观缺陷又可检测出微观缺陷，并能进行未来危险的预报。

②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠的检测。

③不需对被检金属表面进行清理或其它预处理。

④提离效应影响很小。

⑤设备轻便、自带电源、有记录装置，操作简单、灵敏度高、重复性与可靠性好。

⑥在检测过程中确定零件的应力集中线，实现早期诊断。

6 ．简述《磁记忆检测数据分析软件》的用途。

金属磁记忆检测技术机理、概况及应用2006年6月2日摘要：介绍金属磁记忆检测技术的机理、发展、现状、目的和意义，用一个应用实例初步评价了磁记忆检测技术的有效性，提出了磁记忆技术发展的近期和远期目标，展望了应用前景。

金属磁记忆检测技术可以准确可靠地探测出铁磁构件以应力集中为特征的危险部位，是迄今为止对金属构件进行早期诊断的唯一可行的无损检测方法。

金属磁记忆检测法利用处于地球磁场中的铁磁性金属的磁性能在应力和变形集中区内产生不可逆变化，在金属与空气边界出现磁导率跃变，其表面产生漏磁场，测试该漏磁场便可无损、快速、便捷、准确地确定铁磁性金属结构上的应力和变形集中区即设备上最危险的区段和部位，进行强度和寿命的诊断。

这种技术弥补了传统无损检测方法的不足，具有以下显著的特点，①是一种能以高准确度确定检测对象上以应力和变形集中区为标志的最危险区域的唯一无损检测方法，可以通过早期诊断较为准确地评价设备的安全性。

②对设备外露部分的检测无需设备停止工作。

③无需对被检测对象表面进行去除涂层、打磨等预处理，降低了成本。

④原理可靠，特征信号明显，去除人为因素，结果准确性高。

⑤能够实现快速检测 (1OOm／h)和检测自动化，以便对设备进行 i00 快速扫查，提高效率，避免漏检。

⑥利用地球磁场，无需专门的磁化装置，从而使检测设备体积小、重量轻、成本低，同时能改善劳动条件，降低劳动强度。

金属磁记忆检测技术的机理磁记忆原理可以表述为：处于地磁环境下的铁构件受工作载荷的作用，其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，并在应力与变形集中区形成最大的漏磁场 H的变化。

即磁场的切向分量 H (z)具有最大值．而法向分量 H (y)改变符号且具有零值点。

这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保留。

从而通过漏磁场法向分量 H (y)的测定，便可准确推断工件的应力集中部位。

磁记忆检测原理可以由拉伸试验得到验证。

研究证明，产生金属磁记忆的原理是磁弹性效应。

金属磁记忆检测技术的发展现状及其在石化企业中的应用探析（中国石化集团北京燕山石油化工有限公司锅炉压力容器检验所北京 102500）[摘要]金属磁记忆检测技术作为无损检测领域里的新兴技术，能快速准确的检查出仪器故障，近年来被广泛应用于各行各业中。

本文通过参阅国内外相关的文献报道并结合自己的工作实践对金属磁记忆检测技术的基本原理、发展现状及其在企业中的应用和发展趋势进行了归纳分析，以期为相关工作者提供参考。

[关键词]金属磁记忆检测无损检测发展现状企业应用发展趋势中图分类号：tg115.284 文献标识码：a 文章编号：1009-914x （2013）08-005-02随着现代科技的快速发展和企业规模的不断扩大，越来越多的大型设备被应用到企业的日常生产中来。

其中，有很大一部分的设备具有一定的危险和不可预测性。

基于这一问题，国内外的很多研发人员在金属磁记忆检测原理的基础上进行了更加深入的探究，逐步的将该技术应用到了企业的日常生产检测中并起到了很好的实际效果。

金属磁记忆检测技术比传统的无损检测方法可以更快速和准确的诊断故障。

而且，该技术没有电磁和化学污染，完全符合我国目前正在构建中的环境友好型社会的基本要求。

1 金属磁记忆检测技术的基本原理铁磁性金属构件在生产和运转的过程中，在工作载荷和地磁场双重作用下，机器设备应力和变形集中的区域会有磁致伸缩性质的磁畴区域定向和不可逆转的重新取向的现象发生，产生的这种磁性状态在工作所承受载荷消除后不仅不会消失，还和最大作用应力有一定关系。

有着微观缺陷或者应力集中的区域就会磁场“记忆”，就是所说的磁记忆效应[1]。

当处在地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用的情况下，在应力集中区域会产生漏磁现象，该漏磁部位有固定的结点，进而产生磁极，形成退磁场，此处铁磁金属的导磁率变得最小，在金属表面形成了漏磁场。

该漏磁场强度的切向分量hp（x）具有最大值，而法向分量hp（y）改变方向并具有零值。

华中科技大学硕士学位论文金属磁记忆检测方法及试验研究姓名：王欢申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：康宜华;武新军20050429摘 要设备的零部件和金属构件发生的损坏，80％是由于各种微观和宏观机械应力集中所导致的疲劳失效。

金属磁记忆检测方法可以实现对铁磁性构件应力集中损伤的早期诊断，对防止突发性的疲劳损伤事故具有非常重要的意义。

本文首先总结了铁磁性构件的各种应力检测方法，对比了国内外的相关研究现状，且从铁磁性材料的磁化理论和基本现象出发研究了磁记忆检测的原理，并在此基础上介绍了用于本课题试验研究的磁记忆检测系统；然后根据金属磁记忆检测原理可以由拉伸试验得到验证的理论，预制了一批钢棒试件进行静拉伸试验过程中的磁记忆信号分布变化与应力场关系的初步定性研究，总结其磁记忆现象的特点，并通过试验分析了磁记忆检测的影响因素；由于钢丝绳受力和结构制造等的复杂性其疲劳检测一直以来很难开展，最后建立了模拟钢丝绳的实际工作状态的试验装置，尝试检测三个不同工作段疲劳循环过程中的磁记忆信号，通过MATLAB软件进行去噪处理后进行分析比较，得到钢丝绳疲劳循环过程中的磁记忆现象的特点。

通过试验可以发现，磁记忆检测根据磁性的变化来判断应力集中和缺陷的存在，大部分零值点和磁场畸变处均对应了应力集中和缺陷。

因此，作为一种新的无损检测方法，无论从理论上还是实践中都是切实可行的。

关键词：铁磁性磁记忆检测应力集中动疲劳静拉伸 MATLABAbstractThe fatigue invalidation made by the kind of microcosmic and macroscopical mechanical stress concentrate 80% resulted in equipment part and metal components damage. The metal magnetic memory testing method can diagnose stress concentrate zone of the ferromagnetic which the damage is going to appear in advance, thus realize to predict destruction. So it is very important to avoid the unplanned fatigue failure.First, the thesis expounded the kind of stress testing of ferromagnetic part and the current developing status around the world, the devise of metal magnetic memory testing system was introduced basing on the elements of metal magnetic memory testing being studied from the quest for the magnetization theory and basic phenomenon of ferromagnetic material. Second, according to the theory of magnetic memory testing can be validated by tension experiment, a passel of steal bar had been made to primary discuss the relation of magnetic signal distributing and stress field under static tension experiment, then summarized the characteristic of magnetic memory phenomenon during the static tension course and analyzed the influencing factor. Finally, because wire ropes fatigue testing is very hard to develop for its characteristic of being forced and construct, so experiment equipment simulating wire ropes actual working estate was been set up to test the magnetic memory signal distributing of three inspected segment during the fatigue circling course at last, the yawp of signal is been eliminated by MATLAB, then attained the characteristic of magnetic memory phenomenon during the circling course by analyzing and comparing the signal .We can find that stress concentrate and flaw can be judged basing the change of their magnetism with metal magnetic memory testing by analyzing the signal, much of point of zero and exception magnetic field is corresponding to them. So metal magnetic memory testing is feasible from theory and practice as a new non-destructive testing.Keywords: ferromagnetic magnetic memory testing stress concentrate dynamic fatigue static tension MATLAB√独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

1金属磁记忆检测技术简介------21世纪的诊断方法赵传明（云天化股份有限公司，云南水富657800）摘要：简要介绍了金属磁记忆检测技术的基本原理、应用范围及用前景。

关键词：金属；磁记忆；检测众所周知，机械应力集中是各种不同用途的金属承力结构件产生疲劳破坏的主要原因之一。

因此，结构件应力的测量、应力状态的评估和早期损伤区域的确定一直是人们十分关心的问题。

如何应用检测仪器，尽早发现结构件的应力集中和早期损伤区域，并进行有针对性的探伤检查和状态监测，对于早期预防结构件断裂故障、防止发生重大事故具有重要意义。

为此，云天化集团压力容器检测站专门从俄罗斯动力诊断公司进口了一整套金属磁记忆检测仪和配套软件，以解决金属承力结构件早期损伤区域全面、快速、准确的诊断问题，并取得了很好的应用效果，从而保证了合成氨、尿素生产装置的长周期安全运行。

1 金属磁记忆基本检测原理当弹性应力作用于铁磁体时，铁磁体会产生磁致伸缩性质的应变，同时也会产生弹性应变，这种现象称为磁弹性效应。

磁记忆检测技术是基于铁磁体的磁弹性效应，是漏磁检测的一种特殊形式。

它是利用地磁场作为磁化场，而不是利用人为外加的磁化场。

铁磁结构件在运行时会受到载荷和地球磁场的共同作用，在应力和变形集中区的磁畴组织会在一定方向重新取向，局部区域产生漏磁场，而且由于内应力和变形，这种磁场是不可逆的，即在外加载荷消失后仍能够保持。

漏磁场的这种“不可逆”效应就成为磁记忆效应。

此外，在地球磁场存在的条件下，金属结构件中缺陷和夹杂物最集中的地方会出现磁畴变化，并也在表面出现漏磁场。

通过检测这种漏磁场，即可发现微小缺陷和应力集中区域。

理论分析可知，在缺陷或内应力集中的地方，金属的磁导率最小，而在表面形成最大的漏磁场。

在应力集中区内，该磁场的切向分量HP(x)具有最大值，而法向分量HP(y)改变符号（过零点）。

因此，应力集中线可根据HP(y)值的符号变化进行判断，而应力集中程度可根据HP(x) 值的大小或HP(y)值在变方向处的变化剃度来计算。

1．什么叫磁记忆效应?在具有外磁场（地球磁场）存在的条件下，承载的铁磁部件中会产生应力集中，并在应力集中部位出现导磁率减小，工件表面的漏磁场增大的现象，铁磁性金属部件所具有的这一特性称之为“磁机械效应”。

由于这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，故又称“磁记忆”效应。

2．什么叫金属磁记忆检测？金属的磁记忆检测（MMT）是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。

该方法对铁磁性部件由于疲劳、形变、损伤而产生的微裂纹可进行早期诊断。

3．简述磁记忆检测的原理。

工程部件由于疲劳、形变而产生的微裂纹会导致出现应力集中，研究表明：承载铁磁性金属部件存在着磁记忆效应，其表面的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系，因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件进行诊断。

理论与实践研究证明，铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Ｈｐ（x）具有最大值，法向分量Ｈｐ(y)改变符号且具有零值。

实践中，我们通过检测法向分量Ｈｐ(y)来完成对部件的检测工作。

4．适合用磁记忆法（MMT）检测的对象有哪些？金属磁记忆法（MMT）检测仪器适用于对铁磁金属制件的早期快速诊断。

该仪器配备不同形式的探头，可对管道、容器、汽轮机和燃汽轮机叶片、转子、叶轮，飞机机体、起落架以及各种不同形状构件、焊接头进行检测。

MMT检测方法不要求对被检测部件表面进行处理，可直接检测，方便操作。

5．金属磁记忆诊断法有哪些优点？金属磁记忆诊断方法和传统的检测方法相比，具有下列优点：①既可检测出宏观缺陷又可检测出微观缺陷，并能进行未来危险的预报。

②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠的检测。

③不需对被检金属表面进行清理或其它预处理。

④提离效应影响很小。

⑤设备轻便、自带电源、有记录装置，操作简单、灵敏度高、重复性与可靠性好。

⑥在检测过程中确定零件的应力集中线，实现早期诊断。

6．简述《磁记忆检测数据分析软件》的用途。

金属磁记忆检测技术研究1金属磁记忆检测技术金属磁记忆检测技术是上世纪俄罗斯杜波夫教授提出的一种新型无损检测技术，其基本原理是记录在工作载荷作用下铁磁性构件局部应力集中区域中产生的漏磁场，根据漏磁场来判断应力集中及损伤。

机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源是各种微观和宏观机械应力集中，在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。

机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有着直接的联系。

在地磁作用的条件下，铁磁性构件缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，称为铁磁性材料的磁机械效应。

该效应可增强铁磁性构件的表面磁场，增强的磁场“记忆”着部件缺陷或应力集中位置，称为金属的“磁记忆”效应。

理论和试验均表明，金属构件的损坏与其先天的“遗传”特性和后天的在役工作负荷相关，在缺陷的发生、发展过程中，应力集中是根源，是构件损坏的早期表现。

工程部件因为疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中。

试验研究表明：铁磁性金属部件存有着磁机械效应，其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系。

铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，法向分量Hp(y)改变符号且具有零值，如图1所示。

金属磁记忆检测技术具有以下显著的特点：①既可检测出宏观缺陷，又可检测出微观缺陷，并进行未来危险预报，准确度高，可通过早期诊断对设备的安全性进行准确评价;②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠检测;③提离效应影响小;④无需去除被检测对象表面涂层，就能检测橡胶等蒙皮下的缺陷;⑤无需对被测设备进行清洗、打磨等表面预处理，检测方便，成本低;⑥无需系统、专业的培训，原理可靠，特征信号明显，判据简单;⑦检测快速，能够实现快速检测(100m/h)，效率高;⑧检测设备体积小、重量轻，便于携带，可实现单人作业;⑨对设备外露部分检测时，无需设备停机。

在实际应用中，金属磁记忆检测技术可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件缺陷或应力集中位置进行诊断。

金属磁记忆检测原理及发展概述1无损检测――现代工业的“质量卫士”无损检测（Non Destructive Testing或 Non Destructive Evaluation，简称NDT或NDE），又称非破坏性检测，是利用材料的不同物理力学或化学性质在不破坏目标物体内部及外观结构与特性的前提下，对目标物体相关特性（如形状、位移、应力、光学特性、流体性质、力学性质等）进行测试与检验，尤其是对各种缺陷的测量。

从而判断被检测物体是否合格，进而评价其适用性。

无损检测的最大特点是既不破坏材料的原有特性，而且能在短时间内获得期望的结果，以便操作人员迅速作出判断，有利于连续生产和提高生产效率，还有利于作出正确的决策。

作为现代工业的基础技术之一，无损检测技术在保证产品质量和工程质量上发挥着愈来愈重要的作用，对于金属残余应力无损检测主要包括衍射法、超声波法、磁性法、电子散斑干涉法、金属磁记忆法。

2金属磁记忆法这是一种新型的无损检测方法。

处于地磁环境下的铁制工件受工作载荷的作用,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的取向,并在地磁环境中表现为应力集中区局部磁异常,形成所谓“漏磁场”,并在工作载荷消失后仍能保留,这是磁记忆检测的物理基础。

磁记忆无损检测方法就是在这种情况下检测出应力与变形集中区形成最大的漏磁场Hp的变化。

即磁场的切向分量Hp(x)具有最大值,而法向分量H(y)改变方向并有零值点。

这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保留,从而通过漏磁场法向分量Hp(y)的测定,便可推断工件的应力集中区。

应力集中区域的Hp 值的变化曲线如图1。

x―切向;y―法向;Hp(x)―切向磁信号;Hp(y)―法向磁信号3磁记忆探伤铁磁材料内部的各种不均匀性（如形状、结构及含有夹杂或缺陷等）往往是应力集中的部位。

应力集中将使得材料在该区域的磁畴取向发生改变，在地磁环境中表现为局部的磁场异常，形成所谓的“漏磁场”，这就是地磁场激励下应力磁检测方法的物理基础。

20：磁记忆检测基本原理（1）磁记忆原理金属磁记忆方法(MMM)–是一种无损检测方法，其基本原理是记录和分析产生在制件和设备应力集中区中的自有漏磁场的分布情况。

这时，自有漏磁场反映着磁化强度朝着工作载荷主应力作用方向上的不可逆变化，以及零件和焊缝在其制造和于地球磁场中冷却后，其金属组织和制造工艺的遗传性。

金属磁记忆方法在检测中，使用的是天然磁化强度，和制件及设备金属中对实际变形和金属组织变化的以金属磁记忆形式表现出来的后果。

（2）磁记忆效应机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源，是各种微观和宏观机械应力集中。

在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。

机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有直接的联系，在地磁作用的条件下，缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，铁磁性材料的这一特性称为磁机械效应。

磁机械效应的存在使得铁磁性金属工件的表面磁场增强，这一增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，这就是“磁记忆”效应。

（3）检测原理众所周知，铁磁性构件加工冷却硬化过程中，冷却硬化比较激烈的地方可能形成颈变，在构件形成颈变处（Hp=0的断面）会发生位错的快速趋近，并引起微裂纹──形成后来构件损坏的发源点或应力集中线。

当应力集中线与外部负荷作用力的方向垂直时，颈变引发构件断裂必定发生在应力集中线上，如果应力集中线沿构件的轴线分布或应力集中（Hp值变化强度）很小时，颈变的位置与构件的断裂往往不重合；虽然如此，但是随着负荷作用力的增加，可出现应力集中线向颈变处偏移。

因此，及时地揭露在役金属构件的应力集中线是非常重要的。

工程部件由于疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中，实验研究表明：铁磁性金属部件存在着磁机械效应，其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系，因此可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件缺陷和/或应力集中位置进行诊断。

铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Ｈｐ（x）具有最大值，法向分量Ｈｐ(y)改变符号且具有零值。

金属磁记忆检测原理1金属磁记忆检测技术概述 (1)2 铁磁性物质的磁性 (2)2.1物质的磁性 (2)①宏观物质磁性 (2)②微观物质磁性 (2)2.2铁磁性物质的磁性 (2)①铁磁性材料的基本现象 (2)②铁磁性物质磁性 (3)3 磁记忆检测原理 (4)3.1 磁机械效应 (4)3.2磁弹性效应 (5)3.3 磁记忆效应 (6)1金属磁记忆检测技术概述传统的无损检测手段，如射线检测、超声波检测、磁力检测、涡流检测及渗透检测等，虽然在质量控制、安全保障、事故预防等方面发挥着重要作用，但是每一种检测方法都有其局限性，并且它们只能有效地检测出业己成形的宏观缺陷（如裂纹、腐蚀坑等），对于在役金属设备及构件的早期损伤，特别是对于裂纹的萌生阶段，难以实施有效的评价，从而无法避免设备检修后由于意外的疲劳损伤发展而引发的恶性事故。

虽然随着新材料、新结构和新工艺的不断涌现，无损检测新技术也层出不穷，如红外热成像无损检测、激光全息无损检测、声振检测、微波检测等。

但是这些新的检测手段依然不能解决传统的无损检测手段的缺陷。

1997年美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上，以杜波夫教授为代表的俄罗斯科学家首次提出了金属应力集中区——金属微观变化——磁记忆效应相关学说。

这一被誉为21世纪NDT新技术的检测法，是集常规无损检测、断裂力学和金相学诸多潜在功能于一身的崭新诊断技术，是当前唯一可行的能够无损、快速、便捷、准确地确定铁磁性金属结构上的应力变形集中区，即工件上最危险的部位，以进行早期的结构强度和寿命诊断的诊断方法。

相对于传统的无损检测技术所存在的不足之处，金属磁记忆检测技术有如下一些突出优点：①不需要采用专门的磁化和磁化装置，而是利用构件在地磁场中的自磁化现象；②不需要对构件表面进行专门清理，可在保持金属原始状态下和设备服役情况下进行检测；③不需要采用藕合技术，特别适合外场使用；④仪器轻便、操作简单，检测速度可达100耐h或更高，在诊断过程中可快速确定应力集中点（线）；⑤检测灵敏度高于其它磁检测法，探头和零件表面的小范围间隙变化不影响检测结果。