漏磁自动无损检测技术与应用研究进展

漏磁检测技术广泛应用于石油化工、煤矿、汽车等行业，但自动检测速度不高，精度和可靠性低。对此，制造装备数字化国家工程研究中心、仪器科学与技术系康宜华、武新军、徐江、孙燕华、丁劲锋等开展了漏磁自动无损检测理论、技术及应用研究，开发出系列电磁无损检测仪器与装备。

研究项目“高速漏磁检测的磁后效及其作用机理研究”、“基于多维正交磁化的钢管超高速漏磁检测原理研究”获得国家自然科学基金支持；研究项目“脉冲涡流金属腐蚀检测技术研究与设备研制”、“带保温层管道腐蚀电磁导波检测技术研究与设备研制” 获得国家科技支撑专项支持；研究项目“斜拉索锚固区磁致伸缩导波检测关键技术研究” 获得863计划支持；项目组主持和参与了中石油、中石化、国家质量监督检验检疫总局等的多个项目。

图1铁磁性材料形貌的电磁表征

研究工作主要进展有：

1.提出了一种基于磁表征的表面形貌识别方法，如图1所示。相关研究发表在Appl. Phys. Lett.（APL）、华中科技大学出版社，专利号：201410054636.4。

2.提出了一种开环式磁化方法，如图2所示。相关研究发表在J. Appl. Phys.、IEEE Sensors J. ；专利号：ZL201210006900.8。

图2开环式电流的电磁聚控方法

3.提出了一种永磁扰动无损检测方法，如图3所示。相关研究发表在Sensors and Actuators A、NDT&E Int。

图5  钢管高速漏磁探伤系统

在技术上，提出了一种基于聚磁和磁真空吸附的漏磁场增强方法并研发了测量装置，提高了检测灵敏度；研发了厚壁管的高强磁化装置，提高了内伤探伤灵敏度；研发了多方法复合探伤系统，提高了内外伤和不同类型缺陷的分辨精度；研发了高速探伤的扫描跟踪机构与控制系统，提高了自动化探伤的稳定性和可靠性。如图5、6、7所示。

系列探伤装置具有以下优势：

（1）高速：钢丝绳12m/s，油井管和输油管道3m/s；

（2）高探伤灵敏度：内壁缺陷深度≥ 管道壁厚的5%；

（3）钢管最大壁厚：25mm；

（4）钢管内外伤区分率：≥95%；

（5）探靴寿命：≥150万米；

（6）误报率≤1%，漏报率≤0.5%，覆盖率≥120%；

（7）易维护。

图6 钢管漏磁探伤180机组

图3永磁扰动无损检测方法

4.提出了磁真空的漏磁信号增强方法，如图4所示。相关研究发表在NDT&E Int. 、Sensors and Actuators A.机械工程学报等。

图4 磁真空吸附漏磁信号增强方法

5. 提出了钢管高速漏磁探伤方法；相关研究发表在IJAEM、机械工程学报等。

图7 钢管漏磁探伤340机组

该技术与装置先后获得中国国家生产安全局科技进步奖二等奖（1996年）、湖北电力公司科技进步奖二等奖（2000年）、湖北省技术发明奖一等奖（2012年）。

项目组围绕该技术与装置获得17项中国发明专利、10项中国软件版权。项目组起草制定国家标准1项（GB/T 26832-2011，脉冲涡流检测国家标准）和国家工业标准2项（SY/T 858.2-2012, SY/T 858.1-2012）。

目前该技术与装置已广泛应用于铁磁性管道、输油管道和钢丝绳的实时质量控制和无损检测，500多套设备销往全球共421家客户，新增产值人民币1.6亿元。产品包括石油行业的油井管检测成套设备、钢铁行业的无缝有缝钢管的成套检测设备、煤炭行业的钢丝绳监测设备、汽车行业轴承、曲轴成套检测设备、电磁超声检测仪器、可视化磁粉探伤设备、高速轴承内外圈和滚子检测设备等。

2014年4月2日至9日，在瑞士日内瓦举行的第42届国际发明展览会上，项目组“高速高精恒磁磁化自动无损检测设备”成果获得银奖。

日内瓦国际发明展览会（Salon International des Inventions de Genève）创办于1973年，是一年一度由瑞士联邦政府及日内瓦市政府所赞助的大型国际展览，也是世界上规模和影响最大的发明展览会之一。中国代表团共计有25项发明亮相日内瓦。

（供稿：康宜华、孙燕华）