GB-T 47756-2026《无损检测 铁磁性材料磁声检测方法》

1GB/T47756-2026《无损检测铁磁性材料磁声检测方法》本文件描述了铁磁性材料磁声检测方法，规定了磁声检测原理、检测工艺规程、检测设备、检测程序、检测结果和检测记录与报告。本文件适用于在高温和持续应力作用下铁磁性材料表面和近表面产生蠕变损伤等的磁声检测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2039金属材料单轴拉伸蠕变试验方法GB/T15822.1无损检测磁粉检测第1部分：总则GB/T26644无损检测声发射检测总则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。磁声信号magneticacousticsignal铁磁性材料在交变磁场作用下发生磁畴壁位移和磁畴转动引起内部应变，该应变以弹性波形式释放能量进而产生的声发射脉冲信号。注：典型的磁声信号波形图见图1。横坐标为时间，纵坐标为磁声信号幅度，通常用电压幅值进行表征。标引说明：1——磁声信号波形；A1——磁声信号幅度。图1磁声信号波形图2均方根值root-mean-squarevalue磁声信号电压幅值平方平均数的算术平方根。能量energy观察时间区间内磁声信号电压幅值平方的积分或平方和。过零率zero-crossingrate单位时间内磁声信号通过零点的次数。振铃计数ringingcount磁声信号电压振动过程中其瞬时幅值超过设定阈值的次数。包络线envelope连接磁声信号波形峰值点的连续曲线。蝶形图butterflyplot以励磁电流幅值为横坐标，对应时刻磁声信号电压幅值平方包络线的幅值为纵坐标，显示两者变化对应关系的图形。注：磁声信号蝶形图见图2。标引符号说明：A2——励磁电流幅值；A3——磁声信号电压幅值平方包络线的幅值。图2磁声信号蝶形图4检测原理磁声检测通过对铁磁性材料主动施加交流磁化激励，使得材料内部磁畴的取向和结构发生周期性变化，产生磁致伸缩效应并激发出声发射信号。在铁磁性材料蠕变过程中，位错、析出物及孔洞等微观组织演化改变了材料的磁畴壁运动行为，引起了信号特征变化，该特征变化中包含有蠕变损伤的演化信息。磁声检测基本工作原理见图3。在被检件表面设置U形磁轭，磁轭上绕制励磁线圈并通入交流电3流，在由U形磁轭与被测材料构成的闭合磁路中产生交变磁场，进而在材料内部激发出磁声信号，利用声传感器采集该磁声信号，经前置放大器放大输出后，对信号开展后续处理与分析。标引序号说明：1——被检件；2——U形磁轭；4——声传感器；5——耦合剂；7——磁声信号。图3磁声检测基本工作原理5检测工艺规程从事铁磁性材料磁声检测的人员应按本文件的要求制定检测工艺规程，其内容应至少包括以下要素：a)被检件的名称和描述；b)本文件编号；c)检测人员要求；d)检测设备，包括仪器型号、供应厂家；e)参考试件要求；f)励磁参数设置；g)被检区域和传感器位置；h)被检件表面状态及处理；i)背景噪声水平和排除干扰噪声的方法；j)检测工艺参数和信号处理；k)检测结果；1)检测记录、报告和资料存档；m)工艺规程的编制、审核和批准人员；n)编制日期。6检测设备6.1设备构成磁声检测设备构成见图4。检测设备至少包括检测仪器和探头。必要时，检测设备宜具有位置记4录装置。信号接收单元计算机信号分析软件图4磁声检测设备构成6.2检测仪器6.2.1信号发生单元信号发生单元的功能是产生指定的激励信号，信号发生器经过功率放大器驱动励磁线圈产生相应频率的磁场。宜根据被检件材质、尺寸、传感器类型等选择合适的激励信号波形、频率及电流幅值。激励信号应满足以下要求：a)激励信号波形选择正弦波、三角波或方波等；b)根据被检件材质与厚度选择励磁频率，励磁频率范围为5Hz～30Hz;c)综合励磁器、功率放大器的载流能力和被检件的尺寸等因素，选取激励信号幅值。6.2.2信号接收单元信号接收单元的功能是将声发射传感器采集到的信号通过前置放大器进行放大、滤波等调理，通过模数转换将信号传输至计算机中。6.2.3信号分析软件信号分析软件应包含以下功能：a)实时显示磁声信号时域波形和傅里叶变换图；b)对磁声检测数据进行滤波、小波变换、识别等分析处理；c)对磁声信号特征进行提取，如均方根值、能量、过零率、振铃计数等；d)绘制磁声信号平均包络线、蝶形图。6.3.1励磁器励磁器的功能是产生交变磁场并使被检件激发出磁声信号，由U形磁轭和缠绕在其上的励磁线圈组成。磁轭通常采用硅钢片或铁氧体等高磁导率材料，磁化过程符合GB/T15822.1的规定。励磁线圈的线径、匝数、励磁电流等参数的选择宜保证对检测区域进行充分磁化。6.3.2声发射传感器按照GB/T26644确定的方法，声发射传感器满足以下要求：a)声发射传感器的响应频率范围宜为20kHz～400kHz,当选用其他响应频率的检测传感器5时，确保所选频带范围内能有效接收损伤特征信号；b)声发射传感器屏蔽无线电波或电磁噪声干扰；c)声发射传感器在工作频带内的灵敏度峰值不宜小于60dB;d)声发射传感器在响应频率和工作温度范围(-10℃~50℃)内灵敏度变化不大于3dB;e)声发射传感器的输出阻抗宜与前置放大器的输入阻抗相匹配；f)在被检件尺寸较小的情况下，声发射传感器的安装位置对磁声信号检测结果的影响较小，但为了减少随机因素的影响，声发射传感器与励磁器的相对位置保持固定。6.4耦合剂耦合剂应能在检测期间内保持良好的耦合效果，应根据设备状态和被检件材质选用无气泡、黏度适宜的耦合剂，如真空脂、凝胶耦合剂。6.5参考试件参考试件用于对检测设备功能进行测试、灵敏度校准和检测结果对比分析，并用于建立磁声信号特征与蠕变损伤状态的对应关系。参考试件应采用与被检件性能相同的材料制作，试件为板状试件，见图5。试件平行段横截面形状为矩形，平行段通过过渡弧与试件夹持端连接，试件夹持端的形状应和试验机的夹持端相适应，试件的形状和尺寸符合GB/T2039的规定，也可按以下要求加工：a)试件平行段宽度不小于磁声检测设备中声发射传感器的宽度；b)试件平行段长度不小于磁声检测设备中励磁器长度的2倍；c)试件平行段厚度不小于1mm。参考试件应按照GB/T2039开展蠕变试验。获取在不同蠕变阶段下的参考试件，用蠕变寿命百分比对试件的蠕变损伤状态进行描述，蠕变寿命百分比宜至少为0%、20%、40%、60%、80%、100%。参考试件的制备宜采用与实际工况相近的应力和温度条件，或根据试验周期需求开展加速蠕变试验。标引序号说明：1——试件平行段；3——试件平行段横截面；4——过渡弧。图5参考试件1)在实际使用过程中，检测人员根据蠕变试验需求制作不同的夹持形状。66.6检测设备核查制定书面规程，对检测设备进行周期性核查。核查包括以下内容：a)励磁输出的稳定性；b)信号采集通道的增益、带宽和噪声水平；c)探头外观完好性；d)连接线缆、接口及屏蔽接地的完好性；e)信号显示和数据存储功能的有效性。每年或设备维修后至少对检测设备进行1次性能核查。应采用参考试件进行核查，在相同测试条件下测量参考试件的磁声信号特征参数，包括：均方根值、能量、过零率、振铃计数、包络线等，并与该试件首次测量得到的基准数据进行比对分析。当磁声信号特征参数与基准数据对比，出现明显差异时，对设备进行检修并重新开展性能核查。7检测程序7.1检测前准备7.1.1资料审查资料审查宜包括以下内容：a)被检件类型及结构特征；b)被检件化学成分、金相特征、力学性能等；c)被检件表面及热处理状态；d)被检件检测区域；e)被检件运行参数、工作介质、载荷变化情况和运行中的异常情况等；f)历史检测报告；g)修理和改造的文件资料等。7.1.2检测设备准备检查仪器设备和探头外观、线缆连接情况、信号显示是否正常。检测前应对磁声检测的设备进行功能性检查和调试，确认激励波形、频率和幅值符合设定要求，并检查信号输出的稳定性。采用6.5规定的参考试件，对检测设备的探头外观、线缆连接可靠性、设备功能进行核查。7.1.3现场准备磁声检测前，应进行以下准备工作：a)被检件温度处于探头的工作温度范围内。若被检件处于高温工况，则停机待其温度降至探头的工作温度范围内后进行检测。b)在检测前对被检件现场进行勘察，找出可能影响检测结果的因素，如内部或外部铁磁性金属附件、无线电波或电磁噪声等潜在影响因素。检测时避免这些因素的干扰。c)对被检件的检测区域表面进行清洁处理，确保表面平整，无油污、锈蚀、氧化层及附着物。77.2检测数据采集在检测前，进行背景噪声测量，找出存在的噪声源，并进行去噪处理。在采用相同的参数设置检测同一区域时，应连续采集多个周期(不少于20个周期)的磁声信号，以确保信号的稳定性和代表性。在检测仪器部件更换时进行核查。检测过程中，检测仪器的操作条件应保持不变。核查结果与基准数据存在差异时，记录检测情况和相应的处理措施，并写入检测报告。发生以下任一情况应对检测设备进行复核：a)检测设备出现故障时；b)检测仪器、探头或参数设置发生变化时；c)检测人员发生变化时；d)检测过程中每隔4h;e)检测结束时。8检测结果8.1波形和频谱显示按照被检件发生蠕变损伤后可能形成的磁声信号频率设置适当的分析频率范围，可采用模拟或数字滤波、小波变换等方法提高检测信号的信噪比，对检测到的信号进行波形和频谱显示。8.2检测结果解释检测结果包括磁声信号的均方根值、能量、过零率、振铃计数等特征参数，并绘制磁声信号包络线和蝶形图。检测完成后，应以列表形式或图像方式给出检测结果。8.3蠕变损伤状态评估利用参考试件在相同的励磁条件下进行检测(连续采集不少于20个周期的磁声信号),提取并计算磁声信号的均方根值、能量、过零率、振铃计数等特征参数的平均值作为特征值，进而建立特征值与蠕变寿命百分比之间的映射关系曲线。该映射关系仅适用于与参考试件材料性能、组织状态相同的被检件。在相同的检测条件下对被检件进行测量，提取对应的特征值。将实测的特征值与预先建立的映射关系曲线进行比对，进而评估被检件当前的蠕变损伤状态。P92钢参考试件磁声检测示例，见附录A。9检测记录与报告9.1检测记录应按照检测工艺规程的要求记录检测数据和有关信息。89.2检测报告检测报告应至少包括以下要素：a)检测单位；b)被检件标识、材质、规格等；c)本文件编号；d)检测设备；e)检测参数设置；f)参考试件信息；g)检测结果；h)检测人员和审核人员签字；i)检测日期和地点。9(资料性)P92钢参考试件磁声检测A.1参考试件参考试件用于建立磁声信号特征参数与蠕变寿命百分比的映射关系，用于核查检测设备的功能、灵敏度校准，并作为判定被检件蠕变损伤状态的对照依据。参考试件选用同一生产厂家和同一批次的P92钢。参考试件的规格和尺寸见图A.1,其平行段的宽度为10mm,长度为100mm,厚度为3mm。单位为毫米图A.1P92钢参考试件制备蠕变寿命百分比依次为0%、20%、40%、60%、80%至100%的蠕变损伤参考试件，在A.2检测程序A.2.1检测前准备对参考试件表面进行清洁处理，确保表面平整，无油污、锈蚀、氧化层及附着物。A.2.2检测实施检测实施按照以下步骤进行：a)设置励磁参数，采用频率为10Hz、电流幅值为0.3A的正弦励磁电流；b)对于每个参考试件，将探头稳定耦合在试件平行段指定位置，调整压力、方向和接触条件等，在不同试件间尽量保持一致；c)对于每个参考试件，连续采集不少于20个周期的磁声信号；d)对于每个参考试件，重复开展不少于3次的磁声检测，并记录磁声检测数据。A.3检测结果检测结果主要包括磁声信号特征和磁声信号特征与蠕变寿命百分比之间的映射关系。上述检测结果的获取与分析按照以下步骤进行：a)采用带