CN103954684B - 一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，属于无损检测技术领域。本发明先利用直流或永磁激励产生一个强度较小的静态磁场对待测铁磁性材料进行磁化。待测铁磁性材料在该磁化场的作用下产生静态偏置，并达到浅磁化状态。再对待测体铁磁性材料施加一个低频小幅度交变励磁，利用磁敏传感器或检测线圈拾取测试点上方的交变励磁响应。该响应对应漏磁场的变化率，而与漏磁场强度无关，若该响应强度△B1大于等于设定的阈值△B，则判断该测试点存在缺陷；反之，则判断该点无缺陷。本方法利用漏磁场变化率特性作为检测手段，可避免将铁磁性材料磁化至饱和状态，减小了磁化器体积。以交变励磁响应作为检测信号，有利于信号放大及后续处理。

Description

一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法

技术领域

本发明涉及一种可用于铁磁性材料的无损检测技术，尤其是涉及一种直流或永磁激励的新型漏磁检测技术。

背景技术

目前的钢板检测使用的无损检测方法有漏磁检测、超声检测、远场涡流检测、射线检测等。漏磁检测法具有探头简单，较高的检测速度和准确性，易于实现自动化，检测灵敏度高，检测过程无需清理表面及使用耦合剂等优点，因此是近年来国内外使用最广泛的管道、储罐缺陷检测技术。

中国专利CN10358688A《一种直流电机驱动的可变径管道外漏磁检测仪》公开了一种直流电机驱动可变径的管道检测缺陷方法，利用永磁铁磁化场来进行漏磁检测缺陷，实现管道内、外部（表层）缺陷的检测，并可获得一定的检测效率且无污染，但是该磁化方式需要将整个截面积均磁化致饱和才能形成漏磁场。石化领域的被测对象，无论是长输管道还是储罐，普遍体积较大，要实现局部饱合磁化，必造成漏磁检测的磁化器体积亦较大，直流磁化时的电量消耗也较突出，使用不方便。同时该方法所拾取的漏磁场采样信号是直流信号，采样信号存在背景噪声、温漂、零点漂移因素的干扰，降低了信噪比，并增加了检测的复杂性和测量误差。

中国专利CN101216460A《基于交直流复合磁化的漏磁检测内外壁缺陷的识别方法》公开了一种漏磁检测内外壁缺陷的识别方法。该方法利用直流磁化场检测出待测铁磁体存在缺陷后，利用高频交流的趋肤效应区分内（外）壁的缺陷。交流漏磁检测是一个新发展，可减小磁化器的体积，但是存在趋肤效应，只能测内表面。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提供一种无损检测的方法，克服了现有检测方法中磁化器体积较大，耗能较多的缺点

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将磁化器按设定的第一提离值d1置于待测铁磁性材料上方，所述磁化器由磁轭、励磁和交流激励线圈构成；所述励磁为直流励磁或永磁励磁，所述直流励磁由直流激励线圈提供，永磁励磁由永磁铁提供；

2）利用所述励磁产生一个强度较小的静态磁场对所述待测铁磁性材料进行磁化，所述待测铁磁性材料在所述静态磁场的作用下产生静态偏置并磁化至浅磁化状态；

3）再对所述待测体铁磁性材料施加一个低频小幅度的交变励磁，使所述静态磁场产生一个预期的变化，所述待测铁磁性材料的表面产生包含交变成份的漏磁场；

4)利用检测元件以设定的第二提离值d2对步骤3)所述漏磁场进行检测，并将检测到的所述漏磁场中的交变励磁响应提取，该响应对应漏磁场的变化率；将所述漏磁场的变化率的信号强度△B1与设定的阈值△B进行比较，以判断所述待测铁磁性材料是否存在缺陷；若△B1≥△B，则说明待测铁磁性材料在检测点处存在缺陷，反之，则判断该检测点无缺陷；所述的阈值△B为标准试样测试所取得漏磁场的交变励磁响应信号强度;

5）移动磁化器，改变被测区域，重复步骤4），直至整个待测铁磁性材料表面检测完毕。

作为优选：所述第一提离值d1为0.5-3mm。

作为优选：所述浅磁化状态是指所述待测铁磁性材料磁化至饱和状态的0-50%。

作为优选：所述低频小幅值交流励磁的频率设置为5-100HZ，幅值设置为所述励磁幅值的0-20%。

作为优选：所述检测元件采用磁敏传感器或检测线圈。

作为优选：所述第二提离值d2为0.5-3mm。

由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明利用磁化曲线在浅磁化状态下有缺陷处的变化率明显大于无缺陷处的特性，且变化率大小与缺陷大小有正向关联度，通过测量漏磁场随励磁强度变化率的大小实现对缺陷的识别。上述的特性带来了如下的优越性：该方法克服了传统检测方法磁化器体积较大、耗能较多的缺点；同时该方法检测的是交变漏磁场，该信号和漏磁场强度无关，它反应的是偏置磁场条件下的漏磁场变化率；也无需检测信号的直流分量，便于信号的放大，可避免背景噪声、温漂、零点漂移等问题，是一种新型漏磁检测技术，满足工程质量评价要求，具有广泛的市场前景。

附图说明

图1为磁化器结构图；

图2为一种利用漏磁变化率进行无损检测原理图；

图3为磁化曲线图；

图4为磁导率曲线图。

具体实施方式

下文结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述。

参考图1，选择厚度为10mm的Q235钢板作为待测铁磁性材料1。磁化器由磁轭2、励磁3和交流激励线圈4构成，本实施例中，励磁3优选为永磁励磁；磁轭2选用长130*宽25*高70mm的U型铁氧体材料，永磁励磁选用长25*宽25*高10mm的钕铁錋磁铁并安装所述磁轭2的极靴处；交流激励线圈4选用线径1mm漆包线绕100匝并安装在所述磁轭2的顶侧。

进一步参考图2，将磁化器按第一提离值d1置于钢板上，本实施例中d1优选为2mm，由任意波形发生器产生一个频率为10HZ、幅值为0.3A的交流正弦波励磁信号，并将该励磁信号施加到交流激励线圈4。选用检测线圈5作为检测元件，以第二提离值d2测量钢板表面的漏磁场变化率，提取其强度△B1，本实施例中d2优选为3mm。

选取相同规格厚度为10mm的Q235钢板，并在钢板上人工加工一道深1mm*长10mm的盲槽，该盲槽为实施例中最大可接受缺陷，小于等于该缺陷视为无缺陷。作为本实施例的标准试样。在上述检测条件下对试样进行测试，提取漏磁场变化强度作为阈值△B。

将测得的漏磁场变换率的强度△B1与阈值△B进行比较。若△B1≥△B，则判断该检测点存在缺陷；反之，则说明该检测点不存在缺陷。

本发明利用磁化曲线在浅磁化状态下有缺陷处的变化率明显大于无缺陷处的特性如图3、图4所示，且变化率大小与缺陷大小有正向关联度，通过测量漏磁场随励磁强度变化率的大小实现对缺陷的识别。通过图3磁导率曲线图，可以发现有无缺陷处漏磁场变化率在浅磁化状态时区分明显，在待测铁磁性材料近饱和或饱和状态时，变化率检测缺陷的能力反而明显下降，由此可见该方法适合浅磁化条件，无需将铁磁性材料磁化至饱和状态。上述的特性带来了如下的优越性：该方法克服了传统检测方法磁化器体积较大、耗能较多的缺点；同时该方法检测的是交变漏磁场，该信号和漏磁场强度无关，它反应的是偏置磁场条件下的漏磁场变化率；也无需检测信号的直流分量，便于信号的放大，可避免背景噪声、温漂、零点漂移等问题，是一种新型漏磁检测技术，满足工程质量评价要求，具有广泛的市场前景。

以上所述仅为本发明的一个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (6)

1.一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于包括以下步骤：

1)将磁化器按设定的第一提离值d1置于待测铁磁性材料上方，所述磁化器由磁轭、励磁和交流激励线圈构成；所述励磁为直流励磁或永磁励磁，所述直流励磁由直流激励线圈提供，永磁励磁由永磁铁提供；

2)利用所述励磁产生一个强度较小的静态磁场对所述待测铁磁性材料进行磁化，所述待测铁磁性材料在所述静态磁场的作用下产生静态偏置并磁化至浅磁化状态；

3)再对所述待测铁磁性材料施加一个低频小幅度的交变励磁，使所述静态磁场产生一个预期的变化，所述待测铁磁性材料的表面产生包含交变成份的漏磁场；

4)利用检测元件以设定的第二提离值d2对步骤3)所述漏磁场进行检测，并将检测到的所述漏磁场中的交变励磁响应提取，该响应对应漏磁场的变化率；将所述漏磁场的变化率的信号强度△B1与设定的阈值△B进行比较，以判断所述待测铁磁性材料是否存在缺陷；若△B1≥△B，则说明待测铁磁性材料在检测点处存在缺陷，反之，则判断该检测点无缺陷；所述的阈值△B为标准试样测试所取得漏磁场的交变励磁响应信号强度；

5)移动磁化器，改变被测区域，重复步骤4)，直至整个待测铁磁性材料表面检测完毕。

2.根据权利要求1所述的一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于：所述第一提离值d1为0.5-3mm。

3.根据权利要求1所述的一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于：所述浅磁化状态是指所述待测铁磁性材料磁化至饱和状态的0-50％。

4.根据权利要求1所述的一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于：所述低频小幅度的交变励磁的频率设置为5-100HZ，幅值设置为励磁幅值的0-20％。

5.根据权利要求1所述的一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于：所述检测元件采用磁敏传感器或检测线圈。

6.根据权利要求1所述的一种利用漏磁变化率进行无损检测的方法，其特征在于：所述第二提离值d2为0.5-3mm。