開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇微磁檢測(cè)技術(shù)在特種設(shè)備焊接中的應(yīng)用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

1前言

承壓類特種設(shè)備焊接接頭的質(zhì)量檢測(cè)，一般采用NB/T47013《承壓設(shè)備無損檢測(cè)》中規(guī)定的射線檢測(cè)、超聲檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和渦流檢測(cè)等5種方法，這5種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。承壓類特種設(shè)備的各種監(jiān)察、檢驗(yàn)規(guī)程也規(guī)定了相應(yīng)的設(shè)備應(yīng)采用何種檢測(cè)方法、何種比例等，這是保障安全的最基本的要求。21世紀(jì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的無損檢測(cè)技術(shù)也得到了很大提升，無損檢測(cè)方法也加入了很多新型計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理和信號(hào)模式識(shí)別技術(shù)的加入使現(xiàn)代無損檢測(cè)技術(shù)飛速發(fā)展，不但檢測(cè)的準(zhǔn)確性大大提升，而且檢測(cè)結(jié)果更加直觀，甚至可以量化到缺陷的大小、深度位置。對(duì)比早期的無損檢測(cè)，只能定性發(fā)現(xiàn)缺陷，現(xiàn)代無損檢測(cè)在結(jié)合損傷力學(xué)的知識(shí)之后不但能發(fā)現(xiàn)缺陷，更能對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度和使用壽命進(jìn)行評(píng)估，這使得現(xiàn)在工件的安全性能得到大幅度保障。因此，對(duì)于開發(fā)出一種新型的焊縫無損檢測(cè)的方法非常有必要，特別是在當(dāng)代便攜式移動(dòng)設(shè)備的普及，讓無損檢測(cè)的發(fā)展方向發(fā)生了很大改變。即利用簡(jiǎn)單便捷的儀器實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫快速的檢測(cè)。而現(xiàn)在簡(jiǎn)單常用的便攜儀器都是手機(jī)，所以開發(fā)出一種新型基于安卓系統(tǒng)的焊縫檢測(cè)系統(tǒng)非常有必要。目前，大部分的便攜儀器都使用安卓系統(tǒng)，基于安卓系統(tǒng)的焊縫無損檢測(cè)方法比較少，特別是基于弱磁技術(shù)的安卓系統(tǒng)焊縫檢測(cè)，對(duì)比射線檢的輻射性會(huì)導(dǎo)致工作量巨大，成本高昂。超聲雖能檢測(cè)出部分缺陷，對(duì)于表面難處理結(jié)構(gòu)復(fù)雜細(xì)小的焊縫很難檢測(cè)出來。磁粉檢測(cè)由于檢測(cè)的材料有所限制，所以磁粉檢測(cè)適用范圍相對(duì)較小。渦流檢測(cè)由于要接受缺陷反饋電流，信號(hào)接收設(shè)備較大不太適合簡(jiǎn)單快速檢測(cè)。基于上述原因，本文作者采用便攜式微磁檢測(cè)儀對(duì)承壓類特種設(shè)備的焊接接頭質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)研究。

2微磁檢測(cè)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

超聲檢測(cè)對(duì)于厚度較大的材料焊縫有非常好的效果，可以在短時(shí)間內(nèi)精準(zhǔn)地檢測(cè)出焊縫大小、形狀和所微磁檢測(cè)技術(shù)在承壓類特種設(shè)備焊接接頭近表面缺陷檢測(cè)中的運(yùn)用喻德耀（江西省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證總院特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院南昌檢測(cè)分院，江西南昌330000）摘要：焊接接頭是承壓設(shè)備中最薄弱的環(huán)節(jié)，其質(zhì)量的好壞由各種因素共同決定，容易產(chǎn)生各種不同類型的缺陷。常規(guī)的檢測(cè)方法對(duì)于近表面不開口缺陷靈敏度較差，這類缺陷也是工程人員較為頭疼的問題之一。本文作者采用微磁檢測(cè)新技術(shù)對(duì)承壓設(shè)備焊接接頭進(jìn)行檢測(cè)研究，結(jié)果表明，微磁檢測(cè)技術(shù)對(duì)于這類近表面缺陷具有較高的檢出率，是一種值得推廣使用的檢測(cè)新技術(shù)。在位置。但對(duì)于體積較小、質(zhì)地輕薄的新型材料，焊縫不能很好地進(jìn)行檢測(cè)；射線檢測(cè)因?yàn)閷?duì)焊縫結(jié)構(gòu)要求很多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件不能很好地被檢測(cè)出來，并且不便于快速檢測(cè)；渦流檢測(cè)由于只能對(duì)一定厚度的焊接板進(jìn)行檢測(cè)，所以對(duì)于焊接薄板的焊縫檢測(cè)方法還不完善，特別小型薄板材料的焊縫缺陷信號(hào)非常難以提取；磁粉檢測(cè)由于只能磁化鐵磁性材料，非鐵磁性材料就不能利用磁粉檢測(cè)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)。滲透檢測(cè)在制造廠內(nèi)對(duì)于大型工件、批量化生產(chǎn)的小工件進(jìn)行集體檢測(cè)具有較大的優(yōu)勢(shì)，但是，它對(duì)于探究缺陷的內(nèi)部形狀和深度卻無能為力。基于此，通過微磁檢測(cè)在其他工程檢測(cè)領(lǐng)域的實(shí)踐，其具有如下特點(diǎn)，能夠運(yùn)用于焊縫檢測(cè)。（1）對(duì)檢測(cè)面的光潔度要求不高，比如，檢測(cè)面通常存在的鐵銹、油污等雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果影響不大，這非常適用在役承壓設(shè)備的檢測(cè)。（2）利用地磁磁化所形成的磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，不需要專門磁化。（3）儀器設(shè)備小，攜帶方便。（4）操作簡(jiǎn)單，易于入門。

3檢測(cè)原理

所有經(jīng)過磁化后的物體都會(huì)形成磁場(chǎng)，當(dāng)工件表面光滑工件內(nèi)部連續(xù)沒有缺陷時(shí)，磁通全部從工件上通過，但是，如果工件有缺陷會(huì)使得這部分磁導(dǎo)率發(fā)生變化磁阻增加，其表面磁場(chǎng)發(fā)生異常形成漏磁場(chǎng)。微磁檢測(cè)正是通過對(duì)這種異常的磁場(chǎng)信息進(jìn)行捕捉，而達(dá)到檢測(cè)出缺陷的目的。當(dāng)材料內(nèi)部存在與磁場(chǎng)方向垂直的缺陷時(shí)，原來材料均勻統(tǒng)一的磁導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化，缺陷的磁導(dǎo)率往往較小，而其磁阻較大，此時(shí)，磁力線會(huì)先選擇通過磁阻較小部分，當(dāng)這部分磁力線飽和后，不能接受更多磁力線，這時(shí)磁力線會(huì)泄漏出材料表面。通過對(duì)泄漏出材料的這部分磁場(chǎng)信號(hào)的檢測(cè)，就是微磁檢測(cè)的基本原理。為了便于探究漏磁場(chǎng)的特性，可以采用將其分解為水平分量Bx和垂直分量By的方法，此時(shí)，微磁檢測(cè)缺陷的磁感應(yīng)強(qiáng)度就可以分為水平部分和垂直部分測(cè)量了。這樣就方便了對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)的提取。弱磁檢測(cè)的檢測(cè)原理是因?yàn)楣ぜ诩庸ぶ圃旎蚍郛a(chǎn)生多種缺陷，而這些缺陷的存在會(huì)導(dǎo)致該部分的材料的磁導(dǎo)率發(fā)生變化。為更形象地分析磁感應(yīng)線的傳播原理，此時(shí)，假設(shè)磁感應(yīng)線產(chǎn)生了折射，折射面為工件表面。在理想狀態(tài)下，工件表面材質(zhì)勻質(zhì)無雜質(zhì)，磁場(chǎng)折射率是不變的，因此磁場(chǎng)強(qiáng)度相同。假設(shè)工件內(nèi)部存在缺陷時(shí)，缺陷部分的磁導(dǎo)率和磁阻發(fā)生變化和材料其他部分不同，在缺陷位置磁場(chǎng)會(huì)形成“折射”，材料同一部分不同磁導(dǎo)率會(huì)對(duì)這種“折射”現(xiàn)象產(chǎn)生干擾，干擾后的磁力線會(huì)發(fā)生路徑的偏折，進(jìn)而其磁感應(yīng)強(qiáng)度也產(chǎn)生突變，這為微磁檢測(cè)方法檢測(cè)出這類缺陷提供了天然條件。當(dāng)工件中的磁通量穿過不同介質(zhì)時(shí)，它的量是不發(fā)生改變的。但當(dāng)兩種介質(zhì)的磁導(dǎo)率不同兩介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度不在相同，無論其磁導(dǎo)率差異是何種情況，缺陷位置的折射現(xiàn)象都會(huì)發(fā)生，對(duì)于高磁導(dǎo)率雜質(zhì)，磁感應(yīng)線不會(huì)被擠壓出工件，而是可以“借用”雜質(zhì)的傳導(dǎo)作用繼續(xù)在工件中傳輸過去；然而，對(duì)于低磁導(dǎo)率雜志，磁力線會(huì)被擠壓出工件，而從缺陷的上面通過。我們要檢測(cè)和分析缺陷，那我們只要對(duì)這部分信號(hào)進(jìn)行分析就可以達(dá)到檢測(cè)的目的。

4試驗(yàn)研究

在壓力容器制造監(jiān)督檢驗(yàn)時(shí)，讓該廠的熟練焊工焊接一塊有人工缺陷的鋼板對(duì)接焊接接頭，材料為Q345R，長(zhǎng)25cm，寬10cm，板厚5cm，對(duì)于缺陷的相應(yīng)部位，在鋼板的背面進(jìn)行了相應(yīng)標(biāo)記。用微型檢測(cè)儀對(duì)該焊板進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如下：開始檢測(cè)和結(jié)束檢測(cè)時(shí)都會(huì)發(fā)生信號(hào)有別于正常情況波動(dòng)，這是因?yàn)楹缚p的端頭會(huì)存在磁場(chǎng)聚磁效應(yīng)。對(duì)工件進(jìn)行掃查時(shí)，在工件開始和結(jié)束兩端存在加速減速過程，這種速度也會(huì)導(dǎo)致磁場(chǎng)值異常，將這種由于端頭引起的電磁場(chǎng)信號(hào)異常變化現(xiàn)象稱為端頭效應(yīng)。讀取儀器中的磁通量值我們也可以看出在上下標(biāo)準(zhǔn)線、最大值上差異比較明顯。其原因是每次使用儀器測(cè)量一個(gè)部分缺陷時(shí)，系統(tǒng)把這次測(cè)量部分材料數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值，通過平均值和這次數(shù)據(jù)最大值來計(jì)算上下標(biāo)準(zhǔn)線。對(duì)比第一次掃查結(jié)果和第二掃查結(jié)果可以看出雖然兩次掃查都有同一缺陷出現(xiàn)，但標(biāo)準(zhǔn)線卻不同其原因是系統(tǒng)計(jì)算上下標(biāo)準(zhǔn)線不是依靠材料性質(zhì)來定的，它是根據(jù)每次掃查部分和掃查速度共同決定的，哪怕兩次掃查掃查很多相部分、掃查到很多共同缺陷、掃查速度相同其上下標(biāo)準(zhǔn)線也必定不同。為了讓缺陷信號(hào)更好識(shí)別，本次研究用到了一種叫基于磁場(chǎng)梯度的方法，根據(jù)上述理論分析，把磁場(chǎng)強(qiáng)度這一矢量分解成了水平分量和垂直分量。本次研究采用的探頭檢測(cè)的信號(hào)正是其中垂直于工件焊縫表面Z軸方向上的磁場(chǎng)強(qiáng)度。從的掃查結(jié)果可以看出，焊縫表面的磁場(chǎng)信號(hào)起伏幅度較大，與工件中其他位置的磁信號(hào)截然不同。對(duì)于這種起伏不定的矢量信號(hào)，在數(shù)學(xué)中常用梯度法進(jìn)行處理，即對(duì)焊縫表面的磁場(chǎng)信號(hào)波動(dòng)量進(jìn)行放大，讓波動(dòng)量更直觀的在檢測(cè)人員的視覺感官中，磁場(chǎng)梯度可以表示為磁信號(hào)的微分。其中，B(x)表示檢測(cè)中磁感應(yīng)強(qiáng)度，x為檢測(cè)路徑，ΔB即為磁場(chǎng)強(qiáng)度沿著這一檢測(cè)路徑的梯度大小。當(dāng)工件是完整工件（無缺陷）時(shí)，磁場(chǎng)梯度變化及其微小，可以近似于一個(gè)定值。假設(shè)工件中存在缺陷時(shí)，根據(jù)式（5）可以得出該處的值將發(fā)生幅度較大的變化，這種幅度與無缺陷處相比是明顯的，此時(shí)，我們根據(jù)梯度變化特性就可以提取出工件中存在的缺陷。本次研究正是利用這一原理，對(duì)缺陷處信號(hào)進(jìn)行處理。對(duì)于本系統(tǒng)缺陷判斷是通過掃查的信號(hào)線有沒有超過上下標(biāo)準(zhǔn)線來判斷，每次采集完數(shù)據(jù)信號(hào)后系統(tǒng)后臺(tái)都會(huì)分析出每次不同的標(biāo)準(zhǔn)線從而來進(jìn)一步準(zhǔn)確判斷缺陷出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)線是每次初始數(shù)據(jù)不同而計(jì)算出來的所以每次的標(biāo)準(zhǔn)線都?jí)蚍浅Ｇ逦吹?條焊縫的出現(xiàn)，出現(xiàn)的問題就是為什么3條焊縫缺陷在儀器上掃查時(shí)出現(xiàn)位置這么相近而在我們實(shí)驗(yàn)工件上標(biāo)記的位置（圖1右）相差又比較遠(yuǎn)。原因是因?yàn)閽卟榈乃俣炔煌謩?dòng)掃查由于不能很好地均勻控制掃查速度會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。而用常規(guī)超聲檢測(cè)也驗(yàn)證了這些缺陷的參數(shù)信息。為了驗(yàn)證微磁檢測(cè)技術(shù)的可靠性，我們?cè)谝粔K焊縫中認(rèn)為的設(shè)置了三個(gè)缺陷，分別在距離工件的頂端5cm處、10cm處、15cm處。運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行掃查發(fā)在工件的頂端往下分別在4.9cm處、10.1cm處和14.8cm處出現(xiàn)異常信號(hào)。整個(gè)時(shí)間過程方便快捷，在2分鐘內(nèi)對(duì)整條焊縫進(jìn)行了初掃和精掃，其結(jié)果可以看出，位置的最大誤差為0.2mm，這在檢測(cè)系統(tǒng)中是完全可以接受的。為了形成對(duì)比，我們采用超聲波檢測(cè)對(duì)此工件進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果是用時(shí)10min檢測(cè)出兩個(gè)缺陷，分別在從上而下）4.3cm、9.2cm，其準(zhǔn)確性和效率性都不如微磁方法。但試驗(yàn)也突出了這套檢測(cè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，這套檢測(cè)系統(tǒng)不能很好地對(duì)于缺陷的大小和深度做出一個(gè)估算，僅僅只能判斷缺陷存在位置，這也是要改進(jìn)的地方。并且缺陷深度對(duì)于裝置掃查有非常大的影響，特別是在近表面和表面之間差別很大。

5結(jié)語

綜合上述理論和試驗(yàn)結(jié)果，我們可以得出以下結(jié)論：（1）微磁檢測(cè)技術(shù)能夠檢測(cè)出承壓設(shè)備焊接接頭中的缺陷。（2）對(duì)于近表面未開口缺陷具有較強(qiáng)的檢出率。（3）缺陷深度對(duì)于檢測(cè)結(jié)果具有較大的影響，深度越深，檢出率越低，深度越淺，檢測(cè)率越高。

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作者:喻德耀 單位:江西省檢驗(yàn)檢測(cè)認(rèn)證總院特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究院南昌檢測(cè)分院