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LT-C21磁測法應力檢測儀
產品詳細介紹


  
                                                
LT-C21磁測法應力檢測儀

前言 

      金屬磁記憶檢測法是俄羅斯動力診斷公司的杜波夫教授于1994年提出的,并于近期發展起來的用來檢測材料應力集中和疲勞損傷的嶄新的無損檢測方法。其原理是利用鐵磁工件在受載工作過程中,在應力和變形區域內產生的磁場狀態的不可逆變化。在該區域內發生具有磁致伸縮性質的磁疇組織定向的和不可逆的重新取向,而且這種磁場狀態的不可逆變化在工作載荷消除后不僅會被保留,還與最大作用應力具有某種聯系。采用專門的儀器測量工件表面的磁場,即可發現工件上存在的高應力集中部位,而往往在這些部位容易產生應力腐蝕開裂和疲勞損傷,對于高溫設備還容易產生蠕變損傷。   

      金屬磁記憶檢測法于1998年由杜波夫教授介紹到我國,并于1999年開始在電力部門開展應用。目前國內一些大學和研究所已經開展了關于檢測機理方面的研究工作,并有許多檢驗單位使用俄羅斯動力診斷公司研制的磁記憶應力集中檢測儀器在鍋爐、壓力容器、壓力管道、飛機、氣輪機和一些金屬結構構件上開展了大量的檢測應用,并取得了很多成果。  

1、金屬磁記憶法的物理原理  

      金屬磁記憶法利用的是自然磁性和金屬制件的實際變形或組織變化表現出來的自身磁場的變化。其主要依據為:磁彈性效應和磁機械效應; 在應力集中區中在位錯壁上磁疇邊界形成和增長的效應;  在金屬自然磁化條件下,組織和機械不均勻性散射(漏)磁場的效應。  

2、金屬磁記憶法檢測中主要采用的參數

1)自有漏磁場Hp的法向和(或)切向分量;
2)在長度X上的磁場梯度) (dx dHp   

3、判斷金屬制件是否存在應力集中的主要依據。

      鐵磁制件的自然殘磁是在其制造過程(熔煉,鍛造,熱處理)中形成的。制件實際磁組織產生機制,是結晶后在低于居里點時,并且一般是在地球磁場中冷卻時出現的。同時,實際制件的冷卻過程一般是不均勻的,金屬表層比內層冷卻更快。制件體積上形成熱應力,由其形成晶格和磁組織。在晶格缺陷和組織不均勻性最集中的部位(如位錯滑移部位)產生磁疇邊界固結點并以漏磁場法向分量符號變更線(Hp=0線)的形式表現到制件表面。Hp=0線相當于制件有最大磁阻力的斷面并代表殘余應力最大集中區。大量的實驗研究證實Hp=0線同應力集中線是吻合的。在試樣拉力試驗中,也多次取得Hp=0線同試樣頸變和后續斷裂部位相吻合的結果。   
      用試樣作實驗還證明,如果試樣金屬組織是均勻的并且沒有明顯缺陷,則表示殘磁分布狀況的磁場Hp的分布也具有均勻性質,并取決于制件的形狀及其相對于外部地球磁場的位置。所以在采用磁記憶法檢測應力集中時很關鍵的步驟是找到制件自身磁場強度Hp=0的位置。利用儀器做到這點非常容易。可以在制件上標注出Hp=0線的位置或形狀。要評估應力集中水平,需要確定Hp=0線上磁場Hp法向分量的梯度值(變化強度)。梯度值是表示應力集中區金屬磁性變化強度的,自有漏磁場梯度值或應力強度磁系數也是由磁場Hp變化強度表示的。梯度值越大則其應力集中水平就越高。 
      如前所述,在理想狀態下,制件自身磁場Hp具有均勻分布應的性質,但由于種種原因很容易出現材料結構的變化,并表現為磁場Hp的不均勻分布。制件自身磁場的這種局部不均勻分布會表現為梯度值的變化。變化大的位置,其梯度值就高,相應的該位置的應力集中水平就高。我公司的儀器可直接計算出梯度值并以圖形的形式顯示出來。在總結了大量的檢驗數據我們發現這樣一種現象:梯度值大的位置,往往這里也是磁場Hp=0的位置,位置相同或距離上非常接近。而磁場Hp=0的位置卻不一定都伴隨著大的梯度值。我們發現梯度值能更直接的指示應力集中水平及其所在位置,而找出Hp=0線可以作為梯度值判定的有力補充。運用梯度值和Hp=0這兩種手段來進行判斷,使應力集中檢測變得十分容易。

4、對使用磁測法應力集中檢測儀的幾點建議  

1)在檢測時沒有必要一定開啟對大地磁場的補償。開啟補償雖然可以得到最接近制件自身的磁場強度值,但由于傳感器的靈敏度很高,有可能感應到制件本身的磁場,會影響補償值。而且我們需要的參數為磁場強度的變化量,是否抵消地球磁場對磁場的變化(梯度值)并無影響。可以把同來補償的傳感器調整到用來檢測的方向,這樣還能增加檢測的面積。關閉補償通道只對Hp=0的位置有影響,但可以在軟件中加以調節,使所有測量到的磁場曲線向上移動地球磁場值40A/m。 
2)檢測最關鍵的是找到梯度值大的位置,對于一般的應用可以不用考慮Hp曲線的形狀(Hp的值與制件上應力的大小沒有直接關系,Hp的值高或低不能代表應力的高低,真正有應力集中的位置是Hp值變化在很短的距離內變化大的位置)。所以在檢測前可以先在設置中把顯示方式設置為ALL dH/dx,顯示所有通道的梯度值。直接用梯度值去判斷哪里有應力集中的現象存在。
3)檢測時掃描裝置在行走時不要抖動或停頓,這樣容易造成測量錯誤,使某處梯度值變大。 
4)在檢測到有應力集中的位置時,先做標記。確認其梯度值的大小,再用探頭多重復幾次以進行驗證,避免其他原因引起的誤判。然后可以在該點附近區域多掃描幾次,把整個應力集中區都找出來,并在制件上畫出應力集中區或線。可以把有應力集中區的部位的掃描數據單獨存儲下來,以便于傳輸到計算機上分析。 
5)在對振動時效設備的結果進行驗證時,可以著重驗證有應力集中部位的振動效果。即在振動前先找到是否有應力集中,然后進行振動時效。振動后只比較有應力集中區域的測量數據。這樣不僅能減小工作量,節省大量的時間,更能使振動和檢測的結果更有說服力。

 

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