目前为止,钢棒交流漏磁检测可靠性仍是困扰无损检测业界同行的疑难问题,行业人士对现行的工艺解释都局限于试验摸索和经验总结,未见确切的量化理论依据。本文深入分析交流漏磁信号获取机理,建立漏磁信号获取公式,由此找出影响漏磁检测可靠性的各种因素,进而总结归纳实际检测中可能出现的各种设备和工艺问题及其相应克服或改进措施,达到提高检测可靠性、有效控制质量风险的目的。
1 钢棒漏磁检测原理
1.1 漏磁场形成机理
漏磁检测是利用励磁源对被检工件进行磁化,在理想状态下,磁通几乎全部从工件内部通过,表面没有磁场的泄露;当工件表面或近表面存在缺陷时,缺陷处及其附近区域磁力线被压缩,密度增大,磁阻增加,磁场发生畸变,其中,大部分磁通从工件内部绕过缺陷,少部分穿过缺陷,还有一部分离开工件表面经空气绕过缺陷形成漏磁场,如图1所示。漏磁场被磁敏传感器检测到生成电信号,再经放大、滤波等处理给出波形显示和声光报警,达到检出缺陷的目的。
图1 漏磁场的形成
钢棒漏磁检测方式如图2所示,检测时钢棒直线前进,一对磁轭和探头对称排布并绕钢棒旋转,实现对钢棒表面的螺旋扫查。钢棒漏磁检测采用高频交流磁化,交变磁场的趋肤效应使被检区域极易达到近饱和状态,此时,一旦工件表面存在缺陷,磁力线即溢出表面形成漏磁通。
图2 探头对钢棒表面的扫查
1.2 漏磁检测信号获取
钢棒的漏磁检测采用线圈作为传感器,通过线圈与漏磁场之间的电磁感应获得检测信号。检测时线圈垂直钢棒表面放置,采集缺陷漏磁场的水平分量(如图3所示)。
图3 线圈与裂纹的漏磁场
2.影响钢棒漏磁检测可靠性的原因分析
2.1 钢棒表面粗糙度
线圈封装在探头耐磨靴中,理想检测状态下(钢棒表面光滑且纵向平直无弯曲、探头受到弹簧均匀的顶推压力),耐磨靴紧贴钢棒表面滑动,此时,线圈的提离h/b保持恒定,探头重复扫查钢棒上同一缺陷的信号不变。而在实际检测中,探头受到弹簧压力、旋转离心力以及钢棒粗糙表面支撑力的共同作用,耐磨靴会在钢棒表面快速跳动并发出哒哒声,如图4所示。跳动使探头产生提离效应,即由于提离h/b不同而使检测信号幅值发生变化,产生检测灵敏度波动;跳动还会带来振动噪声,使检测信噪比降低。