漏磁检测技术的影响因素与发展趋势分析张生浪

张生浪

摘要：随着经济的发展，石油天然气管道长度不断增加，因此对石油天然气管道的检测需求也不断加大，对管道检测要求也越来越高。本文将重点介绍一种经常应用于石油管道的重要无损检测技术管道漏磁检测技术的发展趋势与影响检测结果的因素，具有很大的借鉴和参考价值。

关键词：漏磁检测；发展趋势；影响因素

1概述

漏磁检测（MFL）是最常用的在线检测技术之一，广泛应用在役压力管道检测中。漏磁检测采用磁传感器对缺陷漏磁场进行检测，形成电信号进行显示，得到了较快的发展[1]。漏磁检测可以借助各种数学和物理工具进行计算，达到对缺陷进行定量分析的目的。漏磁检测的检测效率高、稳定性强、自动化水平高。

当用磁化器磁化被测铁磁材料时，若材料的材质是连续、均匀的，则材料中的磁感应线将被约束在材料中，磁通是平行于材料表面的，几乎没有磁感应线从被检表面穿出，被检表面没有磁场。但当材料中存在着切割磁力线的缺陷时，由于缺陷的磁导率很小，磁阻很大，磁感应线将会改变途径，这种磁通的泄漏同时使缺陷两侧部位产生了磁极化形成所谓的漏磁场。漏磁场的形成原理可用磁介质的边界条件或方程解释。

目前制造钢管漏磁探伤设备的厂商主要集中在国际上几家知名的大型无损检测设备制造公司，国内对漏磁探伤技术尚处于了解、认识、引进使用阶段，在工业化实用设备的开发制造方面还刚刚起步。

2漏磁检测技术

2.1漏磁检测的分类

从磁化的范围划分，可分为局部磁化和整体磁化。局部磁化漏磁检测具有检测装置体积小、能源消耗小、成本低的特点。整体磁化能够容易得到均匀磁化的效果。对于管道漏磁检测，从磁化的方向划分，可分为轴向励磁和周向励磁。由漏磁检测的基本原理可以得出，外界磁化磁场的方向垂直于缺陷时，产生的漏磁场强度最大，因此会获得较好的检测效果。因此，当检测物体的纵向缺陷时，应该应用周向磁化，当检测物体的轴向缺陷时，应该采用轴向磁化。

从磁化的激励源划分，可分为永磁激励和电流激励。

2.2漏磁检测的优点与局限性

漏磁检测具有可靠性高、可进行缺陷量化、自动化程度高、检测效率高等优点。同时漏磁检测又具有一些局限性，如检测灵敏度较低、被检测物体只能为铁磁性材料，对被检测物体的形状有限制即不适合检测复杂形状的物体等。

2.3漏磁检测流程

漏磁检测的基本流程如图1所示。

图1漏磁检测流程图

3漏磁场的影响因素

真实的缺陷具有比模拟缺陷复杂得多的几何形状，况且它们千差万别地存在于不同的工件中，要计算其漏磁场是很难的。在检测中，要使它们的漏磁场达到足以形成明确显示的程度是很有意义的，这里，必须考虑影响缺陷漏磁场强弱的各种因素[2]。影响缺陷漏磁场的因素主要有三个方面。

3.1磁化场对漏磁场的影响

（1）当磁化程度较低时，漏磁场偏小，且增加缓慢；

（2）当磁感应强度达到饱和值的80%左右时，漏磁场不仅幅值较大，而且随着磁化场的增加会迅速增大；

（3）漏磁场及其分量与钢管表面的磁感应强度大小成正比；

（4）漏磁场及其分量与磁化场方向和缺陷侧壁外法向矢量之间的夹角余弦成正比。

3.2缺陷方向、大小和位置对漏磁场的影响

（1）缺陷与磁化场方向垂直时，漏磁场最强；

（2）缺陷与磁化场方向平行时，漏磁场几乎为零；

（3）缺陷在工件表面的漏磁场最大，随着离开表面中心水平距离的增加漏磁场迅速减小；

（4）缺陷深度较小时，随着深度的增加漏磁场增加较快，当深度增大到一定值后漏磁场增加缓慢；

（5）缺陷信号的幅值与缺陷宽度对应，缺陷长度对漏磁信号几乎没有影响；

（6）缺陷宽度相同时，随深度的增加，漏磁场随之增大；

（7）材料中20%～90%的间隙缺陷，它们较大的线度垂直于主磁场都能被可靠的探测到并进行正确地分类。

3.3工件材质及工况对漏磁场的影响

钢材的磁特性是随其合金成分（尤其是含碳量）、热处理状态而变化的，相同的磁化强度、相同的缺陷对不同的磁性材料，缺陷漏磁场不一样，主要表现为以下三点：

（1）对于几何形状不同的被测物体，如果表面的磁性场相同而被测物体磁性不同，则缺陷处的漏磁场不同，磁导率低的材料漏磁场小；

（2）被测材料相同，如果热处理状态不同，则磁导率不一样，缺陷处的漏磁场也不同；

（3）当工件表面有覆盖层（涂层、镀层）时，随着覆盖层厚度的增加，漏磁场将减弱。

3.4缺陷形态对漏磁场的影响

（1）紧密而凹凸不平的裂纹漏磁场强；

（2）宽的、平滑的凹坑漏磁场弱；

（3）边缘不规则的缺陷，其长度与磁场垂直，这种缺陷的漏磁最强；

（4）漏磁场与缺陷宽度与缺陷深度的乘积成比例。

4漏磁检测技术发展趋势

随着现代科学、社会的进步，漏磁检测技术有着愈来愈大的发展和应用空间，尤其是处于飞速发展的我国工业应用领域随着市场需求的进一步扩大和全民安全意识的提高，给漏磁检测技术的发展及无损检测工作者提供了一次难得的机遇和挑战。目前，漏磁检测技术理论需要进一步研究开展的工作有：漏磁场信号与缺陷特征之间的对应关系；不同类型的缺陷漏磁场理论模型复合材料的漏磁场形成机理研究等。笔者认为随着现代各领域技术的相互交叉融入各种技术相互促进发展，漏磁检测技术的应用研究也必将朝着更趋于成熟，完善的方向发展，其发展趋势有以下几个方面：

（1）更高的处理速度；

（2）高性能传感器及智能传感器；

（3）仪器的智能化，小型化；

（4）专家系统的融入；

（5）多信息融合技术；

（6）高可靠性和稳定性；

（7）界面更为友好直观；

（8）操作更为简易快捷；

（9）在线，离线检测的机电一体化；

（10）网络技术的融入；

（11）在役设备检测信息管理跟踪分析的研究。

参考文献：

[1]陈海英，李华桃.常用无损检测方法的特点及应用选择.无损探伤，2009，33（5）：23-24.

[2]蒋奇，隋青美，高瑞.管道缺陷漏磁场和缺陷尺寸的关系.物理测试，2004，6：11-13.