Page 32 - 无损检测2025年第四期

张艺潇，等：

斜拉桥索的全截面漏磁检测

置 利用漏磁检测原理，在检测过程中，强磁体使 破损可能引起磁敏元件提离波动，导致缺陷误检 [13] 。
[2]
钢索磁饱和，然后通过霍尔元件检测钢索的断丝 目前关于工程检测中护套破损导致漏磁检测信号变
和截面缺失缺陷。但大直径钢索检测装置的质量 化的研究较少。由于平行钢丝拉索的直径较大且结
可能高达200 kg，且强磁对钢丝绳具有很强的吸附 构复杂，适用于表面缺陷的传感器检测深度有限而
力，在检测过程中移动阻力较大，易引入干扰信号。 无法检测出内部缺陷，适用于内部缺陷的传感器检
CHRISTEN等 [3-4] 设计了基于漏磁原理的斜拉桥索 测效率较低、功耗大，故需要发展一种省时高效的检
检测仪器，并提出了一种基于偶极子模型的定位方 测方法。文章设计了一款基于直流和脉冲励磁的漏
法，利用该漏磁检测仪对东南亚某大桥68根直径为 磁检测传感器并搭建了试验平台，试验结果表明，该
121~167 mm的斜拉桥索进行了检测试验，结果发 检测系统既可实现表层缺陷的定位，也可实现内部
现该仪器能够实现桥索缺陷的轴向定位与缺陷在横 缺陷的检出。
截面位置的定性分析。但该仪器采用的励磁电流高 1 桥索缺陷检测系统
达100 A，长时间通电情况下线圈发热严重，难以应
用于实际工程检测。 1.1 基于直流和脉冲励磁的桥索漏磁检测传感器
SINGH等 利用巨磁阻（GMR）开发了一款基 钢索的直径较大（文章中使用的模拟桥索直径
[5]
为95 mm），且钢索表面和内部都可能出现缺陷。励
于马鞍形励磁的12通道漏磁传感器，对直径64 mm
钢索表面轴向和周向断丝型和截面缺失型缺陷均具 磁场强度是决定检测深度的关键，表面缺陷的检测
有较好的检测能力，但其单次扫查可覆盖的周向角 采用常规的直流励磁即可实现，但内部缺陷的检测
度有限。JOMDECH等 设计了多个小线圈串联组 依赖于较强的励磁场。由于永磁体励磁结构笨重，
[6]
成的线圈传感器，用于检测磁通在法向上的变化，最 现有钢索漏磁检测时以电流励磁方式为主。但通常
线圈激励电流为几安培，不足以对钢索进行饱和磁
小可以检测出宽度为1 mm，深度为2 mm的表面缺
化。若想通过直流线圈激励强磁场，激励电流需达
陷，但无法检测内部缺陷。LIU等 提出了一种偏
[7]
到几十甚至上百安培，但会导致线圈严重发热。工
置脉冲磁化新方法，基于漏磁原理研制了钢索缺陷
程中发现斜拉桥索的内部缺陷多集中在表面已有缺
检测传感器，设计了柔性可拆装的励磁线圈，使用
陷的附近，故可先利用小直流励磁方式对钢索表面
单个隧道磁阻和感应线圈实现了钢索索体表层缺陷
钢丝进行励磁，配合高灵敏度的磁敏元件检测平行
与内部3根以上断丝缺陷的检测。杨宁祥等 通过
[8]
钢丝拉索的表面缺陷；再利用脉冲励磁将钢索瞬间
建立三维磁偶极子模型分析了断丝缺陷的空间漏磁
磁化至近饱和阶段，配合感应线圈对表面存在缺陷
场分布，采用-6 dB阈值法确定了漏磁场的有效扩
的附近区域进行内部缺陷检测，其缺陷检测流程图
散角，进而确定了95 mm直径钢索环形阵列漏磁传
如图1所示。高压脉冲具有产生瞬时超高能量的特
感器磁敏元件的最少数量，研制了适用于斜拉桥索
表面断丝缺陷检测的漏磁阵列传感器，在提离距离
为8 mm的条件下实现了对钢索的扫描成像和定位。
[9]
ZHANG等 利用HMR2300型磁强计对直径35 mm
的平行钢丝束进行了12条路径的扫查检测，每条路
径间隔30°， 实现了对平行钢丝束表面缺陷的轴向和
周向定位。郭建美等 [10] 通过仿真和试验发现平行钢
丝束的填充状态对表层缺陷漏磁场具有弱化效应。
YAN等 [11] 研发了一款轻便型高能脉冲励磁磁弹仪，
磁弹仪利用大容量电容储能，通过IGBT（绝缘栅双
极晶体管）实现快速充电和放电，该励磁方式可用
于漏磁检测。
当前斜拉桥索缺陷检测普遍采用漏磁检测方
法，但桥索大多包覆HDPE（高密度聚乙烯）保护套，
造成提离距离增大，缺陷更难检出 [12] 。另外，护套 图 1 斜拉桥索全截面缺陷检测流程图
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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测