Q345钢焊缝的磁记忆检测试验小论文.doc

Q345钢焊缝的磁记忆检测试验研究材料成型及控制工程 08050436 赵海滨 指导教师 张鹏林 副教授摘 要本文从机理和应用两个方面对金属磁记忆检测技术进行了较深入的探讨,从磁记忆检测基础研究出发,对Q345钢制成的光滑试样、人工预制圆孔试样在静载和拉伸状态下进行了检测,探讨了不同检测方向对磁记忆检测信号的影响。重点探讨了Q345钢焊接件磁记忆检测信号的规律及变化特点。关键词：铁磁性;磁记忆检测;应力集中Abstract More in-depth discussion of the metal magnetic memory testing technology from both the mechanism and application, basic research from the magnetic memory testing smooth specimens made of Q345 steel, artificial prefabricated hole specimens in static and pullthe stretch state detection, the detection direction of the magnetic memory signal. Focus on law and change the characteristics of the Q345 steel weld metal magnetic memory testing signal.Keywords: Q345 steel welds; metal magnetic memory testing; residual stress; weld quality.一绪论无损检测技术对保障设备在设计试验、生产制造、运行使用等各个阶段的可靠性和安全性起着重要的作用, 但传统的无损检测方法仅能发现宏观缺陷, 而绝大多数宏观缺陷都是由各种微缺陷发展而来的。微缺陷的形成常常与应力集中有关, 构件中的应力集中区域在产生可检测的裂纹或缺陷之前, 已经存在隐性损伤。相比较而言，传统的方法（磁粉、X-射线、涡流、超声波等）大都用来寻找那些业已出现了的缺陷，不能预防设备的意外疲劳损伤，而这正是运行中的设备损坏和产生事故的主要根源。金属磁记忆检测（Metal Magnetic Memory Testing，MMM）不失为一种有力的手段。在载荷的作用下，材料内部的不连续部位（如形状、结构或缺陷）会造成应力的不均匀分布，出现应力集中现象；同时，由于金属内部存在着多种内耗效应（如粘弹性内耗、位错内耗等），势必造成动态载荷消除后，加载时形成的应力集中区得以保留，并具有相当高的应力能。因此，为抵消应力集中区的应力能，磁畴壁开始位移，并改变其自发磁化方向，从而引发磁畴组织的重新取向排列而形成磁极，在构件表面产生漏磁场。金属磁记忆方法(MMM)的基本原理就是记录和分析产生在铁磁构件和设备应力集中区或缺陷区中的自有漏磁场的分布情况。和传统无损检测方法不同的是，它是一种金属疲劳损伤和濒临损伤状态的方法；也是继声发射（Acoustic Emission)之后第二个非主动的检测方法，使用的是结构自身应力集中区由位错聚积产生的自有漏磁场参数发射出来的信息，而使用其他已知的磁方法时，测量的是人工磁场在缺陷处的漏磁场。金属磁记忆方法适用于检测铁磁性构件（管道、容器、叶轮、轨道交通设备等）和焊缝的质量，还可在实验室研究金属的机械性能。在检测中，金属磁记忆方法能够确定应力集中区（破损发展的主要根源）、应力集中区中金属组织的损伤（已经出现的微观缺陷）以及金属的非致密度（宏观缺陷）。2 金属磁记忆检测机理 1 基本原理和特点设备出现运行性损坏之前,应力集中区金属组织的变化(腐蚀、疲劳、蠕变)有一个过程。相应地,金属的磁性强度也在随之变化,它反映着设备及其结构的实际应力变形状况。铁磁性材料工件,在地磁和交变载荷作用下,缺陷或应力集中部位的导磁率最小,其磁场切向分量具有最大值,而法向分量则改变符号,且具有零值点。而在工件表面会形成漏磁场,表面漏磁场“记忆”了部件的缺陷或应力集中的位置,即“磁记忆”效应。由于铁磁性材料表面上的磁场法向分量为零值时与工件缺陷或应力集中部位对应,对工件表面的漏磁场法向分量进行扫描检测,就能间接地判断出工件是否有缺陷或应力集中位置。应用金属磁记忆检测技术快速诊断扫查,然后在应力集中区采用传统的检测方法(如超声波探伤法、磁粉探伤法、超声波测厚、金属取样等)确定缺陷。金属磁记忆检测技术有以下特点:(1) 不需要对被检测工件做任何处理,不需要对被检测工件专门充磁;(2) 只适用于铁磁性的材料,检测速度快,测量准确;(3) 早期准确显示应力集中区设备危害产生的主要来源,评估设备的实际使用寿命;(4) 能测定应力集中区存在的具体缺陷,并评估其危险程度;(5) 利用测定结果可制定相应的预防措施,确保被检工件安全运行;(6) 能确定缺陷的位置,但对其定量较困难,只能依据相应的标准数据进行比较,还必须与其它无损检测方法相结合。 2 磁记忆检测技术设备介绍 根据金属磁记忆检测原理，可用于磁记忆检测的仪器最基本的有两种，一种是测量磁场强度大小的，另一种是测量磁场梯度的。三Q345钢焊缝的磁记忆检测试验研究本次试验选用的材料是Q345钢，长400mm，厚31mm。焊接方法是埋弧自动焊，采用H08MnA埋弧焊丝，规格4.0mm,焊剂HJ431。相关角焊缝大部采用二氧化碳气体保护焊采用焊条H08A，1mm4.2mm.若采用交流电弧焊时，采用焊条为J506，3.2mm，4.0mm，若采用直流电弧焊时，采用焊条为J507，3.2 mm，4.0mm。在试验过程中总共检测了10条焊缝，分别采用的无损检测方法有：磁记忆检测，超声TOFD检测，射线检测。焊缝缺陷比较典型的是6#焊缝和7#焊缝试件。 3.1 6#焊缝检测 （1）6#焊缝实貌图3.1 6#焊缝实貌 （2）磁记忆检测结果曲线图3.2 磁记忆检测结果曲线 （3）超声TOFD检测结果图3.3 超声TOFD检测结果 （4）射线检测结果图3.4 射线检测结果图3.1是6#焊缝实貌，进行磁记忆检测共发现3处缺陷，并可以确定缺陷的具体位置，但不能确定到底是哪一种缺陷（如图3.2所示）。紧接着对焊缝进行常规超声波TOFD检查和射线检测，特别是对用磁记忆检测发现的可疑处使用超声波进行重点验证，图像证明了从左到右也存在三处缺陷，依次是：未熔合，气孔，夹渣。部分超声波波形如图3.3所示，射线检测的结果如图3.4所示。 3.2 7#焊缝检测 （1）7#焊缝全貌图3.5 7#焊缝全貌 （2）磁记忆检测结果图3.6 磁记忆检测结果曲线 （3）超声TOFD检测结果图3.7 超声TOFD检测结果 （4）射线检测结果图3.8 射线检测结果图3.5 7#焊缝实貌进行磁记忆检测，共发现两处缺陷，并可以确定缺陷的具体位置，但不能确定到底是哪一种缺陷（如图 3.6所示）。紧接着对焊缝进行常规超声波TOFD检查和射线检测，特别是对用磁记忆检测发现的可疑处使用超声波进行重点验证，图像证明了从左到右也存在两处缺陷，它们是：夹渣和圆形缺陷。部分超声波波形如图3.7所示，射线检测的结果如图3.8所示。3.3 结果分析本文针对磁记忆检测技术实际特点，运用铁磁学基本理论对磁记忆检测机理进行了解释，从实验研究出发，通过一系列钢材料的静载拉伸对该技术的判别准则进行了补充与完善，明确了该技术的适用条件；以及对Q345含缺陷焊缝的金属磁记忆检测信号的分析，得出如下结论：(1) 金属磁记忆检测技术能够快速、准确的检 测铁磁性构件的应力集中部位及有效检测焊缝宏观缺陷，其检测时的异常信号范围基本上涵盖了TOFD超声检测及射线检测的缺陷；(2) 金属磁记忆检测方法对铁磁性金属构件焊缝由于应力集中所造成的损伤的检测非常可行。在具体检验过程中, 如采用磁记忆检测诊断方法对焊缝进行磁场强度及磁场梯度的测量, 可以准确判断焊缝的应力分布状况, 再辅以其他无损检测的方法对局部应力集中区进行重点检测, 可以做到既省时省力,又不放过缺陷