[发明专利]一种复合型缺陷信号量化检测方法

说明书

本发明一种复合型缺陷信号量化检测方法，涉及工业无损检测技术领域，其特征在于：建立缺陷空间漏磁场，基于磁荷模型，建立三维直角坐标系；建立缺陷端面被分割的磁荷单元对应的磁荷密度，确定铁磁性材料与应力之间的关系；建立缺陷端面被分割的磁荷单元对应的磁感应强度和单位面积，建立缺陷端面总磁荷密度，磁感应强度和面积；再求解缺陷磁信号轴向分量和径向分量。本发明充分考虑应力对铁磁性材料缺陷的影响，模拟并计算出铁磁性材料在不同缺陷应力作用下磁信号的信号特征，为漏磁检测技术对铁磁性构件的缺陷评估提供一种更全面高效稳定的检测方法。

技术领域：

本发明涉及工业无损检测技术领域，特别是涉及一种复合型缺陷检测信号量化的检测方法。

背景技术：

铁磁性材料在长期工程服役中，受外界恶劣环境及人为操作不当等不利因素影响，材料自身可能存在裂纹、腐蚀、应力损伤等潜在安全隐患。一旦发生泄露、爆炸等突发危险事故，不仅会造成环境污染，能源损失，严重更会威胁到人民群众的安全。因此，保证铁磁性材料安全工作具有重大的经济和社会意义。当下主流的漏磁检测技术以均匀磁荷模型作为理论基础来计算不同缺陷尺寸的磁信号，但磁荷内部磁偶极子由于受到库仑力的影响，缺陷侧壁处对应的磁荷分布不是理想的均匀分布，导致解析值与实验测量值存在较大误差。此外，现有漏磁内检测技术未考虑应力对磁信号的影响，缺陷处应力远高于材料的平均应力，无法避免由于应力损伤而引发的突发性事故。利用现有的方法无法实现对复合型缺陷的准确判读，影响量化精度和检测效率。

发明内容：

发明目的：

本发明提供一种复合型缺陷信号量化检测方法，其目的在于解决现有技术中，由于磁荷内部磁偶极子受库仑力的影响，缺陷侧壁处对应的磁荷分布不是理想的均匀分布；此外缺陷处应力远高于材料的平均应力，现有技术中很难找到应力与磁信号间的量化关系，导致解析值与实验测量值存在较大误差，无法实现对复合型缺陷的准确判读所存在的问题。

技术方案：

一种复合型缺陷信号量化检测方法，其特征在于：该检测方法按照以下步骤进行：

(1)基于磁荷模型，以缺陷中心为原点，建立缺陷空间漏磁场三维直角坐标系，得到缺陷空间场任意一点处的磁场强度；

(2)将矩形缺陷磁荷面分割成若干个磁荷单元，得到缺陷端面处任意位置磁荷单元对应的磁荷密度；

(3)考虑到应力对缺陷端面处磁信号的影响，确定铁磁性材料相对磁导率与应力之间的关系；

(4)通过建立缺陷端面被分割的磁荷单元对应的磁感应强度和单位面积，得到作为定量描述磁场中各点特性的关键物理量磁感应强度；

(5)将缺陷侧壁每个磁荷单元对应的磁感应强度和单位面积通过矩阵的方式进行累加，得到缺陷端面处总磁感应强度和总面积；

(6)通过缺陷端面处总磁荷密度，总磁感应强度和总面积之间的对应关系，并进行一些列转换得到缺陷端面处对应的总磁荷密度；

(7)基于缺陷端面处的非均匀磁荷密度计算结果，对缺陷端面磁场进行二元积分，得到缺陷漏磁场轴向信号分量和径向信号分量；

根据上述步骤建立的方法使缺陷侧壁磁荷分布情况更接近实际工况环境下铁磁性材料缺陷侧壁磁荷分布情况。

建立缺陷空间漏磁场：基于磁荷模型，建立三维直角坐标系；设端面上的矩形缺陷磁荷面微元为dy_n，dz_n，选取空间场中任意一点P(x、y、z)，在该点产生的磁场强度可以表示为：

                       

其中：ρ为缺陷端面上形成的磁荷密度，μ₀为真空磁导率，为单位方向向量；