安全检测与监控（82页)ppt课件

1、安全检测与监控主讲：樊建春六、结构完整性检测内容简介一、结构完整性检测概述二、超声检测与声发射检测技术三、射线检测技术四、电磁检测技术五、渗透检测技术六、红外检测技术六、结构完整性检测1. 结构完整性 ( Structural Integrity)6.1 结构完整性问题 反映组成工程系统的构件安全可靠服役的能力。完整性良好意味着： 构件在物理上和功能上是完整的； 构件处于受控状态； 存在持续性措施防止构件在运行阶段发生事故； 结构完整性与构件设计、制造、安装、施工、运行、维护、检修和管理的各个过程密切相关。 结构完整性着重研究安全工程系统中机的问题及其影响因素。六、结构完整性检测6.1 结构完

2、整性问题 结构完整性不足或丧失，意味着： 结构出现损伤（缺陷），难以保证安全可靠服役； 构件功能部分或完全丧失； 运行阶段所采取的措施不足以预防失效事故的发生。 受各种复杂因素的影响，工程系统的构件在运行过程中的结构完整性实际上是动态变化的，对结构完整性适时进行检测与评价，是结构完整性管理的核心任务之一。六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 结构完整性检测与评价的主要工作内容：1、系统工况分析，确定被测对象的检测条件要求；2、依据条件要求，选择合适的检测方法；3、确

3、定检测实施方案；4、检测方案实施，采集数据；5、检测数据处理；6、检测结果分析、解释；7、结构完整性评价：剩余工作能力、建议措施、预测 六、结构完整性检测6.1 结构完整性问题 常用结构完整性检测方法：1、电磁检测技术（磁粉、漏磁、涡流、磁记忆）；2、超声检测技术；3、声发射检测技术；4、射线检测技术；5、渗透检测技术；6、红外检测技术。 超声波检测主要用于检测试件的内部缺陷，它的应用十分广泛。用于探伤的超声波频率为0.425MHz。 6.2.1 超声波的发生及其性质 1. 超声波的发生和接收 压电效应：对某些物质，当沿着一定方向施加力而使其变形时，在一定表面上将产生电荷，外力去掉后又重新回到

4、不带电状态的现象。 反之，如在这些物质的极化方向施加电场，这些物质又在一定方向上产生机械变形或机械应力，当外电场撤去时这些变形或应力则随之消失，这种现象为逆压电效应。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 超声波的产生（逆压电效应）： 对压电材料施加交变电压，从而产生交替的压缩和拉伸，由此产生振动，振动频率与交变电压的频率相同，当施加在压电晶体上的交变电压频率在超声波范围内时，产生的振动就是超声波振动。如将这种振动耦合到弹性介质中，则在弹性介质中传播的就是超声波。超声波的接收： 将超声能转变为电能的过程，利用压电材料的压电效应。超声波检测所利用的探头，一方面用于发生超声波，另一方面用于接收从

5、界面、缺陷返回的超声波。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 2、超声波的种类 纵波：声波介质质点的振动方向与传播方向一致； 横波：在固体介质中传播的剪切波（质点运动方向垂直于声波传播方向）； 表面波：在固体介质表面传播的波（质点运动为椭圆形，且椭圆的主轴垂直于波的传播方向）；是一种仅沿固体表面传播的剪切波； 板波（Lamb）：在薄板中传播的波，平行于测试表面，质点运动轨迹也是椭圆形，仅当被测材料厚度为检测频率下的几个波长时，在厚度均匀的地方才会产生。 超声波检测中，直探头产生纵波，斜探头产生横波。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 波的类型

6、质点振动特点传播介质应 用纵 波质点振动方向平行于波传播方向固、液、气体介质钢板、锻件探伤等横 波质点振动方向垂直于波传播方向固体介质焊缝、钢管探伤等表面波质点作椭圆运动，椭圆长轴垂直波传播方向，短轴平行于波传播方向固体介质钢管探伤等板 波对称型(S型)上下表面：椭圆运动, 中心：纵向振动固体介质(厚度与波长相当的薄板)薄板、薄壁钢管等(6mm)非对称型(A型)上下表面；椭圆运动，中心：横向振动3、声速 声波在不同介质中的传播速度： 空气：340m/s； 水：1500m/s； 钢：5900m/s（纵波）、3230m/s（横波）、 表面波：3007m/s 声速取决于传播介质的弹性系数、密度和声波

7、的种类，与频率和晶片无关。 横波的声速大约是纵波声速的一半，表面波声速约为横波的0.9倍。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 4、波长 波在一个周期内或者说质点完成一次振动所经过的路程称为波长。 =V/f； V速度；f频率；：波长 在超声波检测中，能被检测到的最小检测体的主尺寸至少为检测频率下的半波长。如果已经知道要检测的不连续的临界尺寸，则有助于选择合适的检测频率。 例1：计算频率为5MHz的纵波在钢铁中传播的波长，设低碳钢中的波速为5960m/s。 例2：计算频率为5MHz的纵波在铝中传播的波长，设铝中的波速为6400m/s。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 5、超声场及其特

8、征量 充满超声波的空间叫做超声场，描述超声场的特征量有声压、声强、声阻抗。6、波的反射和透射 （1）垂直入射时的反射和透射 当超声波垂直地传到界面上时，一部分超声波被反射，而剩余的部分就穿透过去，这两部分的比率取决于两种介质的声阻抗。当钢中的超声波传播到底面遇到空气介质界面时，由于空气和钢中声波传播速度和密度相差很大，接近100%的超声波被反射回来，而当交接界面为钢和水时，有88%的声能被反射。声压反射率：R=(Z2-Z1)/(Z2+Z1)， Z1、Z2为两种介质的声阻抗声压透射率：D=2Z2/(Z2+Z1)， Z1、Z2为两种介质的声阻抗（声阻抗：超声场中任一点的声压与该处质点振动速度之比称

9、为声阻抗；超声场中某一点在某一时刻所具有的压强与没有超声波存在时的静态压强之差，称为该点的声压）六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 （2）斜射时的反射和透射 当超声波斜射到界面上时，在界面上会产生反射和折射。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 i1s2sL反射角和折射角的大小取决于两种介质的中声速。C1入射波声速 入射角 反射角L 纵波S 横波 7、指向性 声束集中向一个方向辐射的性质，叫做声波的指向性，探伤采用高频超声波，其理由之一就是希望它具有指向性，便于超声波探伤发现缺陷，确定缺陷位置。 8、近场区和远场区 在超声波探头的声场中，按声场变化的规律分为近场区和远场区。 在近场区

10、，声束可粗略地认为是圆柱形的，且与传感器晶片的直径相同，在近场区以外的远场区，声束会以圆锥形扩散：六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 9、小物体上的超声波反射 在超声波探伤中，缺陷尺寸的检出极限为超声波波长的一半。缺陷尺寸越大，越容易反射。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 近场区远场区幅值距离近场区远场区Y0指数规律衰减因干涉波动6.2.2 超声波检测原理及方法 超声波检测利用超声波通过两种介质的界面时发生反射和折射的特性来探测零件内部的缺陷。 由于超声波在异质界面上会发生反射、折射等现象，尤其是不能通过气体固体界面。如果金属中有气孔、裂纹、分层等缺陷(缺陷中有气体)或夹杂，超声

11、波传播到金属与缺陷的界面处时，就会全部或部分反射。反射回来的超声波被探头接收，通过检测仪器处理，可得到不同高度和有一定间距的波形，根据波形的变化特征可以判断缺陷在工件中的深度、位置和形状。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 6.2.2 超声波检测原理及方法 1、脉冲反射法 将具有一定持续时间和一定频率间隔的超声脉冲发射到被测工件上，当超声波在工件内部遇到缺陷时，就会产生反射，根据反射信号的时差变化及在显示器上的位置就可以判断缺陷大小及深度。 可以通过改变入射角的方法发现不同方位的缺陷，利用表面波可以检测复杂形状零件的表面缺陷，利用板波可以检测薄板的缺陷。六、结构完整性检测6.2 超声波检

12、测技术 1）垂直探伤法（纵波法） 当把脉冲振荡器发生的电压加到晶片上时，晶片振动，产生超声波脉冲。如果被检物是钢的话，超声波以5900米/秒的固定速度在钢内传播，超声波碰到缺陷时，一部分从缺陷反射回到晶片，而另一部分未碰到缺陷的超声波继续前进，直到被检底面才反射回来。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 脉冲发生器接收放大器探头工件缺陷TFBT发射波F缺陷波B底波 垂直探伤法能发现与探伤面平行或近于平行的缺陷，适用于厚钢板、轴类、轮等几何形状简单的工件。2）斜射探伤法（横波法） 在斜射法探伤时，由于超声波在被检物中是斜向传播的，超声波是斜射向底面不会有底面回波。 斜射探伤法能发现与探测表面

13、成角度的缺陷，常用于焊缝、环状锻件、管材的检查。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 TTFTB斜射探伤：无缺陷波形斜射探伤：含缺陷波形斜射探伤：板端反射波形 2、共振法 若某一频率的声波在被测工件内传播，当工件的厚度是超声波半波长的整数倍时，将引起共振，仪器显示出共振频率，利用相邻两个共振频率差，可确定被测工件的厚度：六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 共振法主要用于测量壁厚；依据前后检测共振点变化，可检测复合材料胶合质量、板材点焊质量、均匀腐蚀和板材内部夹层等。设备简单、测量精确。 3、透射法 利用超声波穿透工件后的能量变化来判断工件缺陷情况。六、结构完整性检测6.2 超声波检测

14、技术 当工件无缺陷时，能量衰减小，接收探头得到的信号强；当存在缺陷时，由于反射或折射导致接收探头得到的信号较弱，依据接收信号大小可判断缺陷位置及大小。发射探头接收探头 适合探测较薄工件的缺陷和超声波衰减大的匀质材料，设备简单、操作方便，速度快，对形状简单、批量大的工件易实现连续检测；不能检测缺陷深度、小缺陷，探伤灵敏度低，对探头安装位置要求高。 4、接触测量与液浸测量 接触测量利用探头与工件表面之间的一层耦合剂直接接触进行探伤。耦合剂要求有较高声阻抗且透声性好。 操作方便，但对工件表面粗糙度要求高。 液浸测量将探头与工件全部浸入液体，或将探头与工件局部充入液体进行探伤。液浸法当用水作耦合介质时

15、，称作水浸法。水浸法探伤时，探头常采用聚焦探头以保证灵敏度。 探头与工件不直接接触，检测速度高，易实现自动化检测。六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 6.2.3 超声波检测仪器 1、A型显示探伤仪：波形显示：横坐标代表声波的传播时间(或距离)，纵坐标代表反射波的幅度。由反射波的位置可以确定缺陷位置，由反射波的幅度可估算缺陷大小。 2、B型显示探伤仪：图象显示：横坐标靠机械扫描代表探头扫查轨迹，纵坐标靠电子扫描代表声波的传播时间(距离)，可直观地显示出被探工件任一纵截面上缺陷分布及深度。 3、C型显示探伤仪：图象显示：横坐标和纵坐标都是靠机械扫描来代表探头在工件表面的位置。探头接收信号幅度

16、以光点辉度表示；当探头在工件表面移动时，荧光屏上可显示出工件内部缺陷的平面图象，但不能显示缺陷的深度。 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 六、结构完整性检测6.2 超声波检测技术 6 .2.3 超声波检测的应用范围及特点1、适应范围广：金属、非金属、复合材料均可，匀质2、对工件无任何损伤，可检测微小不连续缺陷；3、单侧检验，便于复杂工件应用；4、穿透力强、灵敏度高，可检测极厚部件；5、面积型缺陷检出率高，体积型检测率低；6、检验成本低，速度快，仪器轻小，便于现场应用；7、对确定内部缺陷的大小、位置、取向、埋深、性质等有综合优势；8、对缺陷在工件

17、厚度方向上定位准确；9、对人体及环境无害。六、结构完整性检测 6.2.4 超声波检测的局限性1、接触测量对接触可靠性要求高，快速检测受影响；2、液浸测量时，对液体质量要求高，杂质会影响检测结果；3、材质、晶粒度、内部组织对探伤有影响；4、工件不规则的外形和一些结构会影响检测结果；5、不平或粗糙的表面会影响耦合和扫查，从而影响检测精度和可靠性。六、结构完整性检测 目前用于检测磁场的方法有多种，在具体选择时，着重考虑如下因素：（1）检测磁场范围；（2）灵敏度；（3）频率响应范围，能否实现高速检测；（4）抗干扰能力（如抗温度漂移的能力）；（5）检测信号的动态性能；（6）工作寿命；（7）对提离效应的敏

18、感程度；（8）检测传感器的综合成本（包括检测电路的复杂程度、使用成本等）；（9）检测传感器的尺寸和体积，能否实现高分辨率检测。六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术表2-1 不同磁敏元件的磁场检测范围磁检测技术磁场范围价格(元)10-1010-610-2102106铁磁线圈磁通门1,000-10万霍尔元件10-1万磁阻元件10-100巨磁阻10-1000SQUID*1万-100万六、结构完整性检测 磁通门和超导量子磁强计（SQUID）的体积庞大，价格高昂，一般用于特殊领域，而不适合于一般的无损检测领域。铁磁线圈、霍尔元件、磁阻元件则是磁场检测的常用手段，巨磁阻检测技术则是近年来迅速发展的新技术

19、。1.铁磁线圈 铁磁线圈传感器是在无损检测中使用最多、历史最悠久的传感器，一般由线圈和软磁芯组成，其响应函数很容易采用经典的法拉第电磁感应定律推导，在变磁场作用下，线圈中产生的电压可表示为：fNrdtdBrNVsignal22=p六、结构完整性检测其中，N为线圈匝数，r2 为线圈截面积；dB/dt 为磁场变化率，与工作频率f成正比。显然，线圈输出信号的幅度可通过增加线圈匝数加以提高，然而随着线圈匝数的增多，导线总长度增加，电阻将会提高，导致附加的电阻噪声，由此导致的线圈输出电压噪声为：这样铁磁线圈传感器的信噪比SNR与N线圈匝数无关，而与r5/2成正比： 显然，铁磁线圈传感器的信噪比随着截面尺

20、寸的减小迅速降低，或随工作频率的降低而减小.因此，这类传感器在高分辨率低频应用场合的检测效能将变得很差。rNVnosie/5frVVSNRnosiesignal2/=六、结构完整性检测2.霍尔元件 霍尔效应缘于洛伦兹力对磁场中电子轨道的的作用。在霍尔器件中，电压与通过导体或半导体载流产生的磁场成正比。霍尔传感器非常便宜且很容易在集成电路中组合。然而，霍尔器件与磁阻元件相比灵敏度要低得多,正逐步为磁阻元件所替代.霍尔传感器已成功地在无损检测中得到广泛应用，其主要缺点在于灵敏度有限，也正是由于这个原因，霍尔传感器的检测效果很容易受检测距离变化的显著影响，提离效应比较严重。六、结构完整性检测3.磁阻

21、元件（MR） 磁阻元件是利用磁阻效应感应磁场的磁敏元件。当磁性或半导体材料受到外部磁场作用时，其电阻发生变化的现象，即磁阻效应。磁阻效应的发现，推动了能够在多种场合替代应用成本较高的线圈传感器的固态测磁传感器的发展。材料的磁阻效应品质一般采用磁阻率来表示，其定义为：%100minminmax%-=RRRMR六、结构完整性检测 磁阻率反映出通过磁阻传感器可获得的最大信号强度。一般各向异性磁阻传感器（AMR）的磁阻率为1-2%，而巨磁阻元件（GMR）的磁阻率可达20-50%。 由于磁阻率较为显著，在实际磁场检测中得到广泛应用的是各向异性磁阻敏感元件（AMR），这种元件的磁致电阻变化取决于通过薄膜电

22、阻条的电流与外场磁化方向之间的夹角；当外磁场方向与电流方向平行时，磁致电阻达到最大值，而当外磁场方向与电流方向垂直时，磁致电阻具有最小值；若外磁场与电流方向之间的夹角为时，AMR磁敏元件的电阻为：)(cos20qRRRD+=六、结构完整性检测图2-1 AMR的磁阻变化机理解释 显然，AMR在外磁场与电流方向之间成45夹角时，具有最高的灵敏度且线性度最佳。因此，实际磁阻元件中AMR材料普遍作成45斜条状结构。 六、结构完整性检测图2-2 AMR的结构形式及经适当偏置时的磁电阻与磁场关系 六、结构完整性检测(a)四个AMR构成的惠斯登电桥 (b)电桥中具有不同方位结构电阻图2-3 惠斯登电桥与磁阻

23、传感器工作原理六、结构完整性检测 为减小外界环境对传感器稳定性的影响，集成的磁阻传感器芯片中一般采用四个相同的AMR电阻器制成惠斯登电桥，这样，当有外磁场作用时，不同结构方位布置的电阻器因磁化而发生关于角对称的增减（图2-3），电桥产生的输出为：在线性范围内，传感器的输出与外加磁场成正比，即： 其中，S为传感器的灵敏度，H为外加磁场的大小。磁阻传感器的其灵敏度与线性范围的大小成反比，既线性范围越宽，其灵敏度越差。 六、结构完整性检测磁阻传感器具有以下特点：（1）尺寸小；（2）高灵敏度，允许传感器距被测铁磁工件有一段较长的距离；（3）内阻抗小，对电磁噪声和干扰不敏感；（4）可靠性高；（5）可方便

24、地装入线路板中，实施成本低。 AMR磁阻传感器存在的最大问题是磁场检测范围偏低（最大10 Oe）。 六、结构完整性检测4.巨磁阻效应（GMR） GMR是法国的Baibich等人于1988年在多层薄膜中发现的一种新的磁致电阻效应，与传统的磁阻效应相比，这种效应产生的磁阻率高出一个数量级，可达20-50%。 巨磁阻元件由两层或多层铁磁性金属（如NiFe, CoFe等）膜组成，各层之间为超薄的非磁性金属隔离层。可以将铁磁层看成电子自旋的极化过滤器，隔离层可在允许电子穿过的同时，允许薄膜层的磁场方向相反。六、结构完整性检测4.巨磁阻效应（GMR） 当磁性层的按相同方向排列时，一层膜当中产生的电子可以相

25、当自由地穿过到另一层。然而，如果磁化方向相反，一层膜中产生的电子，将受到邻近层的封锁，电子的自由运动受到阻碍，导致电阻的增加。如图2-4(c)的曲线所示，当外磁场为零时，处于正反磁化方向排列的薄膜层存在大量电子散射，电子自由运动受到阻断，元件具有最大的电阻；当受到外磁场作用达到饱和时，电子可以自由地穿过隔离层，电阻最小。 六、结构完整性检测图2-4 多层膜GMR 电阻变化机理解释 六、结构完整性检测 多层膜元件的一种改进结构如图2-5所示，这种结构的巨磁阻仅由两层磁性金属薄膜组成，底层膜直接沉积在一个抗磁性固化层上。抗磁层本身不起磁，但能够保持邻近的铁磁层磁化方向固定。而另一铁磁层则可以响应外

26、磁场作用，自由改变磁化方向，这种结构的可形象地称作“自旋阀”，它可以像一个阀门一样，通过外磁场的作用改变上层薄膜的磁化方向，控制着通过元件的自旋电子流量。在一个经过适当偏置的自旋阀中，自由层的静态位置设置成与固定铁磁层垂直，以取得最大的灵敏度和信号振荡。自旋阀沿固定层方向对外加磁场的响应在相当宽的范围内呈线性。这使得磁致电阻R与磁场H之间的关系为奇函数且通过零点。六、结构完整性检测图2-5 自旋阀GMR工作原理解释 六、结构完整性检测 巨磁阻传感器一般也采用由四个电阻器构成惠斯登电桥的内部结构，其中两个电阻为巨磁电阻，另外两个为磁屏蔽电阻（电阻值不随磁场变化）。对图2-6所示的惠斯登电桥，设R

27、1为巨磁电阻，R2为磁屏蔽电阻，当受到外磁场作用时，R1因巨磁阻效应而降低，此时电桥的输出电压为：boutVRRRRV2121+-=六、结构完整性检测电流输入端R1R1R2R2输出端输出端R1R2R1R2当无外磁场作用时，R1=R2当存在外磁场作用时，R10.8T,连续无法检测部位如螺纹根部、筒内表面，分辩表面/近表面缺陷操作程序预处理磁化施加磁液检验退磁后处理操作特点通电时间0.25-1s,施加磁液2-3遍确保充分润湿；工件如在磁液中，充磁时间10-20S后取出检验优点检测效率、灵敏度、缺陷显示重复性及可靠性高，目视可达性好易实现自动化缺点近限于剩磁和矫顽力达到要求的材料，检测缺陷深度小，对

28、近表面缺陷灵敏度差，不适于干法检测，不能用多向磁化，交流磁化受断电相位影响六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术3、磁粉检测方法湿法磁粉检测定义将磁粉悬浮于载液中进行磁粉检测应用特点大批量工件检查，对表面微小缺陷检测效果好，尤其适合压力容器、宇航工件等高灵敏度要求场合操作特点采用软管淋浇或浸渍法施加磁悬液，使整个表面完全被覆盖局限性对大裂纹和近表面缺陷的灵敏度差干法磁粉检测定义以空气为载体进行磁粉检测应用特点适合于大型铸、锻、焊结构件局部检测，灵敏度要求不高；适合现场检测、对大裂纹和近表面缺陷灵敏度高，操作特点磁粉直接喷撒在被测区域，并除去过量磁粉。局限性磁粉不易回收，污染、浪费多，不能用于剩

29、磁法六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术3、磁粉检测方法橡胶铸型法磁粉探伤（MT-RC法）定义将磁粉检测显示出的缺陷磁痕“镶嵌”在室温硫化硅橡胶加固化剂后形成的橡胶铸型表面，然后对固化的磁痕进行观察分析应用特点可记录缺陷磁痕，适于剩磁法检测，可检测工件孔径3mm的内壁和难以观察到部位的缺陷；灵敏度高，可精确测量铸型上的裂纹长度，工艺稳定可靠，磁痕显示重复性好，可永久记录局限性可检测孔深受橡胶扯断强度限制，检验过程慢，不适合大面积检测，对孔壁粗糙、复杂、同心度差的多层结构，脱模难六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术3、磁粉检测方法磁橡胶法磁粉探伤（MRI法）定义将磁粉弥散在室温硫化硅化橡胶液

30、中，加入固化剂后，再倒入受检部位，磁化工件后在缺陷漏磁场作用下，磁粉在橡胶液中重新迁移和排列。胶液固化后即得含有缺陷显示的橡胶铸型。应用特点适于水下检测，可检测小孔内壁和难以观察到的缺陷，可间断跟踪检测疲劳裂纹的产生和扩展速度。局限性缺点同MT-RC法，固化与磁化时间难以控制，灵敏度比MT-RC差六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术4、磁粉检测设备磁化装置（主体装置）降压变压器式蓄电器充放电式可控制单脉冲式电磁铁式交叉线圈式附属装置：退磁装置、工件夹持装置、磁悬液喷撒装置、剩磁测定装置、缺陷图像观察装置。固定式探伤机移动式探伤机便携式探伤机类型六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术4、磁粉检

31、测设备固定式磁粉探伤机 移动式磁粉探伤机 便携式磁粉探伤仪 六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术5、磁粉检测技术总结 利用缺陷部位的漏磁效应，通过外加磁场对导磁金属进行磁化，并借助显示介质来检测缺陷特性特点适合检测铁磁工件或表面非金属涂层50m的铁磁工件；对表面或近表面缺陷（裂纹、折叠、夹层、未焊透）等敏感，可直观显示缺陷大小、位置、形状和严重程度，易定性；检测缺陷深度：交流磁化，2mm;直流磁化，6mm;局限性仅限铁磁工件的表面或近表面缺陷检测，单一磁化检测易受工件复杂几何形状影响；存在非相关显示，通电法和触头法磁化，易打火烧伤。适用范围原材料、半成品、成品及在役和使用过的铁磁工件；管、板

32、、棒等型材，铸、锻、焊件；被测表面近表面尺寸很小，间隙很小的铁磁材料，可检测0.1mm,微米级宽度的裂纹及目测不易发现的缺陷；可检测有磁不锈钢；不适缺陷：宽浅/针孔/磁力线夹角20六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术6.3.2 漏磁检测技术 指铁磁材料被磁化后，表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁场，通过检测漏磁场来发现缺陷的检测技术。 1、基本原理： 当用磁饱和器磁化被测的铁磁材料时，若材料的材质连续、均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，磁通是平行于材料的表面的，几乎没有磁感应线从表面穿出，被检表面没有磁场。但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，材料表面的缺陷或组织状态变化会使磁导率发

33、生变化，由于缺陷处的磁导率很小，磁阻很大，使得磁路中的磁通发生畸变，磁感应线会改变途径，除了一部分的磁通会直接通过缺陷或是在材料内部绕过缺陷外，还有部分磁通会离开材料的表面，通过空气绕过缺陷再重新进入材料，在材料表面缺陷处形成漏磁场。可以通过磁敏感传感器检测到漏磁场的分布及大小，从而达到检测缺陷的目的。六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术6.3.2 漏磁检测技术 2、漏磁检测系统的磁化方法： 磁化方法对漏磁检测起重要作用，会影响被检测对象的磁场信号。按磁化范围分：局部磁化、整体磁化；按所用励磁磁源分：交变磁场磁化、直流磁场磁化、永久磁铁磁化法。 交变磁场

34、磁化方法以交流电激励电磁铁进行磁化，电流频率的增高，磁化的深度减小，磁化后铁磁性材料不会产生剩磁，不需要退磁； 直流磁场磁化方法以直流电流激励电磁铁产生磁场进行磁化，磁化的强度可通过控制电流来实现； 永久磁铁磁化法以永久磁铁作为励磁磁源，其效果相当于固定直流磁化。一般采用稀土永磁，它磁能高，体积小。 直流磁化和永久磁化会产生剩磁，退磁与否根据具体要求而定，对检测速度参数没有特定的要求。磁化强度的选择一般在于以确保检测灵敏度和减轻磁化器使缺陷或结构特征产生的磁场能够被检测到为目标。六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术漏磁法检测管件纵向缺陷 漏磁法检测管件横向缺陷 六、结构完整性检测6.3 电磁

35、检测技术6.3.2 漏磁检测技术 3、漏磁检测特点： 由于漏磁场检测是用磁传感器检测缺陷，相对也磁粉、渗透等方法，有以下优点：（1）漏磁检测主要是传感器获得信号，计算机进行处理判断，易于实现自动化。（2）相对于磁粉和渗透到肉眼观察，这有更高的检测可靠性。（3）可以实现缺陷的初步量化。（4）高效、无污染、自动化检测可以获得很高的检测效率。（5）在管道检测中，在厚度达到30mm的壁厚范围内，可以同时检测内外壁缺陷。六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术6.3.2 漏磁检测技术 3、磁漏检测的主要应用领域： （1）钢铁冶金行业，对钢结构件、钢坯、圆钢、钢缆，金属棒、管、线、焊缝等等（2）石油石化行业

36、，如油气管道、储油罐底板，高压容器等（3）铁路领域，铁轨及车轮 六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术6.3.3 涡流检测技术 1、基本原理： 涡流的产生源于电磁感应现象。当将交流电施加到导体，磁场将在导体内和环绕导体的空间内产生磁场。涡流就是感应产生的电流，如果将一个导体放入该变化的磁场中，涡流将在那个导体中产生，而涡流也会产生自己的磁场，该磁场随着交流电流上升而扩张，随着交流电流减小而消隐。当导体表面或近表面出现缺陷或测量金属材料的一些性质发生变化时，将影响到涡流的强度和分布，通过检测涡流的变化情况，可以间接的知道道题内部缺陷的存在及金属性能变化。六、结构完整性检测6.3 电磁检测技术6.3.3 涡流检测技术 2、涡流检测的应用领域： 涡流作为一种NDT工具的一大优点是它能够做多种多样的检查和测量。在适当的环境下，涡流可以用于：（1）裂缝、缺陷检查 （