金属磁记忆检测技术在机械设备早期故障诊断中的应用概述

金属磁记忆检测技术(Metal Magnetic Memory Testing)是一种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的无损检测方法。它能够对铁磁金属构件内部的应力集中区,即微观缺陷、早期失效和损伤等进行诊断,防止突发性的疲劳损伤。金属磁记忆检测技术是迄今为止对金属部件进行早期诊断唯一行之有效的一种无损检测新方法。选择适当的特征值对磁记忆信号进行分析,可以准确可靠地探测出被测对象上以应力集中区为特征的危险部位。介绍了金属磁记忆技术理论,并总结了用于机械设备早期故障诊断的特征值。     

基于金属磁记忆的宏观焊接裂纹识别方法

为研究焊接裂纹和其他缺口效应造成的应力集中对金属磁记忆信号的不同影响,利用小波分解的方法提取金属磁记忆信号的细节部分,对细节部分做离散Fourier变换后得到其幅值,该幅值是被测材料应力集中程度的一种反映。研究表明,通过反映应力集中水平的金属磁记忆信号特征,可以实现焊接裂纹金属磁记忆检测信号的自动识别及焊接裂纹的检测。     

金属磁记忆检测技术在电站锅炉内部检验中的应用

金属磁记忆检测技术是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。本文简要介绍了磁记忆检测技术的基本原理和检测仪器,通过在电站锅炉内部检验中应用磁记忆检测的实例,讨论了将磁记忆检测技术应用于电站锅炉内部检验的可行性及局限性。     

金属磁记忆检测的原理及应用

金属磁记忆检测技术是一种新型无损检测方法。文章介绍了磁记忆的原理及与传统无损检测方法相比金属磁记忆的主要特点,通过几个应用实例的介绍,表明金属磁记忆检测方法对电站锅炉、压力容器管道及紧固螺栓等构件由应力集中所造成的早期损伤进行检测具有可行性,并可望在实际工程检测中得到推广应用。     

基于金属磁记忆三维曲面相似度的疲劳损伤定量评估

金属磁记忆检测与评价技术通常对二维磁记忆信号曲线特征量进行分析,具有不错的应力集中或者缺陷表征能力。磁记忆信号三维曲面,具有更充分地信息量,能够更加客观充分地反映材料损伤和应力集中情况,因此,重点分析三维磁记忆信号曲面相似性随疲劳加载的变化规律。研究表明,应用金属磁记忆信号曲面相似系数来评估疲劳损伤程度是可行的。     

Q235钢材料拉伸时磁记忆效应的试验研究

铁磁性金属材料广泛应用于锅炉、球罐等压力容器以及其他工业设备中,为了探讨金属磁记忆技术应用于典型铁磁特性材料时表现出的磁记忆特征,探索该技术在弱磁性材料上的工程实用性,对Q235钢材料试件拉伸过程进行了磁记忆检测试验。利用金属磁记忆方法对Q235钢材料拉伸过程的不同阶段进行磁场检测,得到该材料在不同阶段的磁信号,分析磁记忆曲线并确定材料的应力集中情况,从而验证了金属磁记忆检测方法的可行性。     

助基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明：磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

42CrMo钢压扭动载下的疲劳寿命预测

对42CrMo钢缺口试件施加压扭复合动态载荷,进行疲劳试验和金属磁记忆在线检测。试验结果表明,金属磁记忆检测技术在压扭动载疲劳损伤检测中是可行的。采集的磁记忆信号切向分量能够表征整个疲劳过程中试件各部位的应力集中程度及其变化趋势。提取了磁记忆信号特征参量k max,通过对特征参量k max的分析,实现了对试件缺口附近的应力集中程度的定性与定量表征。建立了k max的疲劳损伤模型,对试件的疲劳寿命进行了初步预测,为钻具的工况检测提供试验依据。     

42CrMo钢压扭动载下的疲劳寿命预测

对42CrMo钢缺口试件施加压扭复合动态载荷,进行疲劳试验和金属磁记忆在线检测。试验结果表明,金属磁记忆检测技术在压扭动载疲劳损伤检测中是可行的。采集的磁记忆信号切向分量能够表征整个疲劳过程中试件各部位的应力集中程度及其变化趋势。提取了磁记忆信号特征参量k max,通过对特征参量k max的分析,实现了对试件缺口附近的应力集中程度的定性与定量表征。建立了k max的疲劳损伤模型,对试件的疲劳寿命进行了初步预测,为钻具的工况检测提供试验依据。     

基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明:磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

压力气瓶焊缝的磁记忆检测研究

金属焊接引起的残余应力分布的不均匀程度是影响设备寿命的重要因素。采用磁记忆无损检测方法可以检测出应力集中区。对乙炔气瓶的环向焊缝进行了磁记忆方法检测,并通过预制缺陷的管件焊接试验,说明磁记忆方法对于检测焊接的结构组织不均匀和焊接缺陷均有效。     

Quantitative metal magnetic memory reliability modeling for welded joints

Metal magnetic memory(MMM) testing has been widely used to detect welded joints. However, load levels, environmental magnetic field, and measurement noises make the MMM data dispersive and bring difficulty to quantitative evaluation. In order to promote the development of quantitative MMM reliability assessment, a new MMM model is presented for welded joints. Steel Q235 welded specimens are tested along the longitudinal and horizontal lines by TSC-2M-8 instrument in the tensile fatigue experiments. The X-ray testing is carried out synchronously to verify the MMM results. It is found that MMM testing can detect the hidden crack earlier than X-ray testing. Moreover, the MMM gradient vector sumKvs is sensitive to the damage degree, especially at early and hidden damage stages. Considering the dispersion of MMM data, theKvs statistical law is investigated, which shows thatKvs obeys Gaussian distribution. SoKvs is the suitable MMM parameter to establish reliability model of welded joints. At last, the original quantitative MMM reliability model is first presented based on the improved stress strength interference theory. It is shown that the reliability degree R gradually decreases with the decreasing of the residual life ratioT, and the maximal error betweenprediction reliability degreeR1and verification reliability degreeR2 is 9.15%. This presented method provides a novel tool of reliability testing and evaluating in practical engineering for welded joints.     

压力容器封头处磁记忆信号特征分析

采用金属磁记忆检测方法对CNG储气瓶和乙炔气瓶的封头及筒体处进行检测,发现对应应力集中状态的磁信号有异常变化。用有限元分析软件Ansys对两种不同形式的封头及其与筒体的连接部位进行应力仿真分析。考察了磁信号的变化特征与有限元分析应力间的关系,为磁记忆的定量研究提出一个有效的方法。     

基于奇异值分解的磁记忆信号特征提取方法

针对金属磁记忆信号容易受到环境噪声影响,使得缺陷信号可检测性降低的情况,首先,利用传统的奇异值分解方法对场桥主梁磁记忆信号进行分解和重构,发现尽管可以取得较为理想的降噪效果,但如何自适应确定重构时的奇异值个数仍存在困难;然后,将磁记忆信号按照二进递推方法构造矩阵,重复进行奇异值分解可以获得具有不同分辨率的近似信号和细节信号,从而形成多分辨奇异值分解,其中细节信号对应磁记忆中的噪声成分,近似信号为去除噪声之后的有效磁记忆信号,从而实现了磁记忆信号的降噪。将该方法用于某场桥主梁磁记忆信号的处理,有效地提高了重构信号的信噪比,准确地判断出了该主梁的应力集中区域,为评估其应力状态和早期故障诊断奠定了基础。     

基于磁-声结合的特殊螺纹油管密封检测方法研究*

针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。     

基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别

金属磁记忆是一种可对铁磁材料早期微观损伤进行有效诊断的无损检测技术。为消除磁记忆信号不确定影响因素,提高损伤状态识别的准确率,引入了磁梯度张量和磁场垂向特征分析方法。首先,利用磁梯度张量测量方法获取磁场完整的变化信息,为克服检测方向选取对检测信号的影响,利用磁场不变特征量-总梯度模量来判断损伤及损伤区的边界位置;然后,通过测量不同高度下总梯度模量的平面分布,得到总梯度模量的垂向分布特征;最后,分析了不同损伤的边界处总梯度模量的垂向分布特征差异。理论分析和实验结果表明,在提离高度逐渐增大过程中,裂纹边界处的磁梯度张量振幅的衰减速度和幅度远大于应力集中作用的结果,根据磁记忆信号的垂向特征,可有效地识别损伤状态。     

一种磁记忆检测定量分析的新方法

金属磁记忆检测技术是利用磁记忆效应对铁磁性材料的应力集中区进行无损检测的新方法.磁记忆效应的特征是应力集中部位表面的漏磁场的切向分量最大、法向分量存在过零现象.在目前的研究工作中,研究方法主要是以测量磁记忆法向信号过零点位置来判断应力集中,从而割裂了切向与法向之间内在的关系.探讨了采用法向切向联合检测的方法,利用一种新型的磁阻传感器HMC1002,设计组装了高精度的二维弱磁场测量传感器.通过对拉伸试件进行2种方法检测的对比实验,结果表明,此方法比单一的法向磁场分量过零值点的检测更有效,可望在磁记忆检测定量分析研究中有很好的实际应用价值.     

基于高阶累积量的齿轮裂纹故障检测与识别

介绍了高阶累积量理论,分析了它提取复杂耦合信号和非线性特性的理论基础。在此基础上将高阶累积量方法应用于机械齿轮故障特征分析诊断之中,对无故障齿轮和故障齿轮受力激振后的振动耦合信号进行了分析和特征提取,从而成功地实现了对不同裂纹类故障的识别与诊断,通过与传统的功率谱等方法的比较,说明了高阶累积量方法在齿轮故障诊断中的可靠性和有效性。