1.范围
本标准规定了用于快速发现构件中存在截面损失的磁致伸缩超声导波检测方法。
本标准适用于检测温度为-20℃～550℃、直径为10mm～1000mm、壁厚为0.5mm～80mm管状,直径为10mm～80mm棒状和直径为10mm～185mm束状等构件的表面和内部缺陷。如果合同各方同意,也可适用于上述构件的对接焊缝或其他构件的检测。
本标准未建立评价判据,具体的判据由合同各方协商确定
本标准没有完全给出进行检测时的安全要求,使用本标准的各方有义务在检测前建立适当的安全和防护准则。
2.规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 9445 无损检测 人员资格鉴定与认证(ISO 9712:2005,IDT)
GB/T 12604.1 无损检测 术语 超声检测(ISO 5577:2000,IDT)
GB/T 12604.6 无损检测 术语 涡流检测
GB/T 15822.1 无损检测 磁粉检测 第1部分:总则(ISO 9934-1:2001,IDT)
GB/T 19943 无损检测 金属材料X和伽玛射线照相检测 基本规则(ISO 5579:1998,IDT)
JB/T 4730.2 承压设备无损检测 第2部分:射线检测
JB/T 4730.3 承压设备无损检测 第3部分:超声检测
JB/T 4730.4 承压设备无损检测 第4部分:磁粉检测
3.术语和定义
GB/T 12604.1和GB/T 12604.6界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1 磁致伸缩效应 magnetostrictive effect
磁致伸缩
铁磁性材料受外磁场作用时,其尺寸、形状发生变化的现象。
3.2 逆磁致伸缩效应 inverse magnetostrictive effect
逆磁致伸缩
铁磁性材料在受到(长度方向)轴向外力时,其内部磁场状态发生变化的现象。
3.3 超声导波 ultrasonic guided wave
受构件边界条件(如构件几何尺寸、受力状态等)约束的、能够较长距离传播的某些特定频率范围的超声波。
3.4模态mode
导波在传播过程中的特定运动形式,在管、棒等中有纵向、扭转和弯曲三种模态：
a) 纵向模态——以压缩伸长运动形式在构件中传播的导波模态;
b) 扭转模态——以扭转运动形式在构件中传播的导波模态;
c) 弯曲模态—一以弯曲运动形式在构件中传播的导波模态。
3.5 截面损失 cross sectional area loss
被检构件缺陷处横截面减少的面积。
3.6 截面损失率 ratio of cross sectional area loss
被检材料或构件缺陷处横截面减少的面积与其公称横截面总面积的比值。
3.7 频散 dispersion
波速随频率而变化的现象。
3.8 频散方程 dispersive equation
根据特定边界条件、满足弹性动力学特解的方程。
3.9 频散曲线 dispersion curve
求解频散方程得到的波速与频率的关系曲线。一般横坐标表示波的频率、波长或周期,纵坐标表示群速度或相速度。
3.10 有效检测距离 effective testing length
在一定灵敏度条件下仪器可达到的最大检测距离。
3.11 磁致伸缩带 magnetostrictive filn
具有较强磁致伸缩效应的材料制成的带材,如镍合金带、铁钴硬磁合金带、 Terfeno1-D合金带等。
4.方法概要
4.1 概述
磁致伸缩超声导波检测方法,是利用磁致伸缩效应在构件中产生的超声导波,对构件实施检测的一种方法。
磁致伸缩超声导波检测方法分为直接法和间接法两种。
4.2 直接法
本方法利用材料自身的磁致伸缩效应在构件中直接激励和接收导波,只能适用于被检对象为铁磁性材料的检测,其检测原理如图1所示。这种方法的(磁致伸缩)传感器包括激励线圈检测线圈和提供偏置磁场的磁化器三个部分。两种线圈为与被检铁磁性材料构件同轴的螺线管,用于实现交变磁场和应力波之间的能量与信号转换。偏置磁场沿轴线方向,其作用主要有两方面,一是提高磁能与声能的换能效率,二是选择导波模态,偏置磁场可以采用电磁或永磁方式加载。在进行检测时,首先向激励线圈通入大电流脉冲,产生交变磁场;激励线圈附近的铁磁材料由于磁致伸缩效应受到交变应力作用,从而激励出超声波脉冲；超声脉冲沿被检构件轴线传播时，不断在构件内部发生反射、折射和模式转换，经过复杂的干涉与叠加，最终形成稳定的导波模态。当构件内部存在缺陷时，导波将在缺陷处被反射返回；当反射回来的应力波通过检测线圈时，由于逆赐致伸缩效应会引起通过检测线圈的磁通量发生变化，检测线圈将磁通量变化转换为电压信号；通过测量检测线圈的感应电动势就可以间接测量反射回来的超声波信号的时间和幅度，从而获取缺陷的位置和大小等信息。
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