Page 106 - 无损检测2022年第五期

张 贺,等:
外磁场下三轴弱磁应力检测信号定量化分析

验, 并在拉伸钢条外叠加不同方向和强度的外界磁
场, 进行不同外磁场下弱磁应力检测特性的验证。
4.1 试件及试验方法
试 件 为 X80 型 管 道 钢 的 截 取 钢 条, 尺 寸 为

450mm×50mm×18.6mm ( 见 图 6 )。 在 试 件 中
部制作一处裂纹, 在外部载荷作用下, 裂纹处会产生
严重的应力集中, 进而产生弱磁信号。

图 6 试件及裂纹局部放大图
试验设备外观如图 7 所示。利用拉力机将试件

沿长 度 方 向 进 行 轴 向 拉 伸, 拉 力 从 0kN 增 加 至
90kN 。利用永磁铁分别对钢条进行轴向和径向励

磁, 外磁场的变化范围为 0~60 μ T ( 间隔为 20 μ T )。

在试件上贴上金属应变片进行应力采集, 将三轴弱
磁探头固定在试件裂纹上部, 采集试件裂纹处的三
轴弱磁信号。
图 8 试件的轴向励磁特性曲线
磁化强度矢量趋于拉伸方向( 轴向) 重新排列, 进而导
致轴向弱磁信号线性增大, 而周向与径向弱磁信号减
小, 且趋近于零。这与外磁场下弱磁信号磁力学特性
的计算结果吻合。随轴向励磁场增强, 轴向弱磁信号
增大, 而周向、 径向弱磁信号不发生波动, 这说明轴向
励磁场对其垂直方向弱磁信号的影响较小。
4.2.2 径向励磁特性分析
利用径向励磁下采集的三轴弱磁信号和对应的
拉力值, 绘制得到径向励磁弱磁信号特性曲线( 见
图 9 )。
由图9可知, 在径向励磁场的作用下, 径向弱磁
图 7 试验设备外观 信号增加, 而轴向、 周向弱磁信号不发生波动, 这说明
4.2 励磁特征分析 径向励磁场同样对其垂直方向弱磁信号的影响较小。
4.2.1 轴向励磁特性分析 4.2.3 励磁强度特性分析
利用轴向励磁下采集的三轴弱磁信号和对应的 分别提取拉力为 70 MPa 下, 轴向励磁时的轴

应力值, 绘制得到轴向励磁弱磁信号特性曲线( 见 向弱磁信号和径向励磁时的径向弱磁信号, 绘制弱
图 8 )。 磁信号磁化特性曲线( 见图 10 )。
由图8可见, 在轴向拉伸应力作用下, 磁畴自发 由图 10 可 知, 随 励 磁 强 度 的 增 加, 弱 磁 信 号
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2022 年 第 44 卷 第 5 期

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