Page 100 - 无损检测2021年第二期

冯 搏, 等:

高速漏磁检测方法的发展

10 圈后, 裂纹端部与非缺陷区域温度差随裂纹走向
变化的曲线。从图13 可以看出, 不同走向缺陷形成
了有明显差异的温度场分布, 其中纵向裂纹形成的畸
变温度场最为明显, 斜向裂纹次之, 横向裂纹最弱。
因此, 在进行钢管动生涡流热成像检测时, 为实现不
同走向缺陷的全覆盖检测, 需要设计多维外激励磁场
进行激励。
图 10 基于永磁体旋转的动生涡流产生原理及其
热成像检测装置布置示意
字磁轭上的 4 个永磁体在钢管内部高速旋转, 根据
法拉第电磁感应定律以及欧姆定律微分方程, 钢管

中会产生动生涡流环路。当涡流行经缺陷附近时,
其分布会随之发生变化, 并在裂口两端形成涡流密
集分布区域。检测装置布置如图 10 ( b ) 所示, 在变
频电机驱动下, 阵列磁场旋转速度连续可调, 红外热
像仪用 于 拾 取 钢 管 表 面 缺 陷 区 域 的 温 度 场 变 化。

图 11 所示为永磁体以转速为 1500r · min ( 永磁 图 13 裂纹端部与非缺陷区域温度差随裂纹走向
-1

体线速度约为 120km · h ) 旋转 10 圈后, 钢管纵向 变化的曲线
-1
裂纹区域的温度场热图。从图 11 可以看出, 动生涡 4 结语
流焦耳热量集中在裂纹两端, 与非缺陷区域形成了
明显的温度场差异, 说明利用动生涡流作为激励的 近年来, 在高速检测需求的驱动下, 漏磁检测领
热成像检测方法具有可行性。图 12 所示为不同旋 域出现了许多新的研究成果, 尤其是磁化滞后效应的
转速度下裂纹端部与非缺陷区域温度差随时间变化 研究, 揭示了影响高速漏磁检测信号一致性的深层原
的曲线。从图 12 可以看出, 旋转速度越快, 差值增 因。在此基础上, 通过理论建模与试验得到的磁化滞
加速度越快, 因此更高的运行速度有利于缺陷检测。 后时间被用于设计高速检测时的励磁装置, 有效地减

-1 的 转 速 旋 转 弱了磁化滞后效应对高速漏磁检测的影响。在动生
图 13所 示 为 永 磁 铁 以1500r · min
涡流的相关研究中, 通过有限元仿真, 明晰了管壁内
的动生涡流分布及其对管道磁化以及漏磁场的影响。
在对动生涡流研究的基础上, 一种基于动生涡流扰动

磁场的电磁检测新方法也在近年被提出。
随着生产 技 术 的 进 步 和 新 应 用 对 象 的 出 现,
漏磁检 测 技 术 将 面 临 更 高 检 测 速 度 的 挑 战。 未
来, 可在以下几个方面开展高速漏磁检测研究, 以
图 11 钢管纵向裂纹的温度场分布( 永磁体转速为
适应新的高速检测需求。 ① 从 磁 化 角 度 出 发, 进

-1
1500r · min )
一步优化 励 磁 装 置, 设 计 合 适 的 空 间 恒 磁 场 抑 制

磁化滞后效应的影响。 ② 试件从进入磁化区到离
开的过程中, 内部磁场一直处于动态变化中, 从漏
磁场拾取 角 度 出 发, 探 究 传 感 器 排 布 对 检 测 效 果
的影响, 并使用新型传感器, 提高弱磁信号获取能
力。 ③ 从信号处理角度出发, 通 过 数 据 融 合 与 机

器学习等 新 算 法 对 信 号 进 行 处 理, 保 证 不 同 速 度

时检测信号的一致性。 ④ 从 检 测 原 理 出 发, 在 漏
图 12 不同转速下裂纹端部与非缺陷区域温度差随 磁检测的 基 础 上 探 索 新 的 检 测 方 法, 例 如 在 目 前
时间变化的曲线 对动生涡 流 检 测 方 法 的 研 究 中, 发 现 涡 流 强 度 以

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2021 年 第 43 卷 第 2 期
无损检测