漏磁檢測技術的研究與發(fā)展現狀

沈功田 王寶軒 郭 鍇

（1.中國特種設備檢測研究院 北京 100029）（2.中特檢科技發(fā)展（北京）有限公司 北京 100029）

檢測技術

漏磁檢測技術的研究與發(fā)展現狀

沈功田1,2王寶軒1郭 鍇2

（1.中國特種設備檢測研究院 北京 100029）（2.中特檢科技發(fā)展（北京）有限公司 北京 100029）

漏磁檢測技術是一種用來檢測鐵磁性材料表面腐蝕、凹坑、凹槽、裂紋等缺陷的電磁無損檢測方法，已被廣泛應用于大型常壓儲罐、壓力管道及元件和鋼絲繩的檢測。本文給出了漏磁檢測技術的原理及特點；綜述了國內外漏磁檢測技術的理論研究和應用研究現狀及漏磁檢測信號的放大、濾波、處理方式和缺陷識別等處理方法；分析了影響漏磁檢測結果的磁化強度、提離、掃查速度、缺陷位置及形狀、表面狀態(tài)等各種影響因素；介紹了國內外鋼管（棒）生產線自動化漏磁檢測設備、鋼絲繩漏磁檢測儀、儲罐底板漏磁檢測儀、管道外部漏磁檢測儀、管道內漏磁檢測器等儀器設備和相應的檢測標準；最后指出漏磁檢測技術目前仍然存在的問題和發(fā)展趨勢。

漏磁 無損檢測 鐵磁性材料 綜述

漏磁（MFL，Magnetic Flux leakage）是一種電磁（EM，Electromagnetic）無損檢測方法。它廣泛應用于石油、石化、港口、鋼鐵及交通等領域，可對棒材、桿材、壓力管道、壓力容器、鋼絲繩、儲罐、起重機及鐵軌等鐵磁性構件進行腐蝕、凹坑、裂紋等缺陷的快速檢測。

1 漏磁檢測原理及特點

漏磁技術從磁粉檢測技術中發(fā)展而來[1]，起源于1906年南非的C.Mc Cann等在鋼絲繩斷絲探傷方面的研究[2]。GB/T 31212—2014《無損檢測 漏磁檢測總則》對漏磁檢測原理給出了明確描述：鐵磁性構件被磁化器磁化后，構件內會產生磁場，若構件上存在腐蝕等缺陷，磁場會泄漏到構件外部，形成漏磁場，如在磁化器中部適當位置放置—個磁場傳感器，則可探測到該漏磁場。由于漏磁場強度與缺陷相關，可以通過對漏磁場信號的分析來獲得構件上的缺陷情況[3]。

漏磁檢測受掃查速度、掃查方向、提離值、被檢工件的尺寸和電磁特性以及檢測儀器的磁化能力等因素的影響，但該方法具有的非接觸特性，使得通常情況下無需對被檢件表面進行特殊處理，具有檢測速度快、成本低的優(yōu)點，既可用于鐵磁性材料或元件制造過程中的檢測，也可用于相關設備的在役和在線檢測[3]。

根據鐵磁性材料的磁化特性和剩余磁場特性，漏磁檢測分為剩磁場檢測法和有源磁場檢測法。剩磁場檢測中，傳感器檢測的是缺陷處微弱的剩余漏磁場，因此要求傳感器的磁靈敏度較高，同時對信號的處理要求也較高。有源磁場檢測法一般采用磁化器[4]，磁化方式包括直流磁化（包括永磁體磁化）和交流磁化。為檢測出缺陷漏磁場，被檢鐵磁構件需被磁化到一定的程度。典型鐵磁材料的磁化曲線如圖1所示，一般情況將被檢構件磁化至近飽和區(qū)[5]。

圖1 鐵磁性材料典型磁化特性曲線

一般的漏磁檢測儀器主要包括傳感模塊、信號處理模塊及掃查模塊。如圖2所示，傳感模塊可磁化被檢對象，拾取原始漏磁信號并將其轉化為電信號，主要包括磁化器、磁敏元件等，目前磁化器大多采用永磁鐵與銜鐵的組合方式；信號處理模塊可處理漏磁電信號，包括放大器、濾波器、數據采集器及計算機等；掃查模塊可搭載傳感模塊對被檢對象進行掃查，包括電動、流體壓差驅動及手動掃查等方式。

圖2 漏磁檢測儀示意圖

2 國外研究現狀

目前已有多國研究人員及公司開展了漏磁檢測技術的研究，如前蘇聯(lián)Zastsepin團隊、美國Iowa State University的Y. Sonho團隊、韓國Pusan National University的H. M. Kim團隊、Queen’s University的S.Lenard團隊、德國Foster公司、美國Tuboscope公司、英國Silver Wing公司、英國Brtisih Gas公司、加拿大諾蘭達礦業(yè)有限公司等。國際上對漏磁技術的研究主要在漏磁理論、應用、影響因素及信號處理等方面。理論方面提出了磁偶極子模型和數值解方法；應用方面針對鋼棒、鋼絲繩、管道、儲罐等開發(fā)并研制了相應的設備與系統(tǒng)。

2.1 理論研究現狀

前蘇聯(lián)學者Zastsepin等[6，7]提出了用于計算缺陷漏磁場的磁偶極子模型，成為漏磁檢測解析法的基礎理論之一。Shcherbinnin等[8]采用該模型得出了試件有限長開口裂紋的磁場分布。Edwards等[9]研究了缺陷形狀參數與漏磁場之間的對應關系，推導了裂紋缺陷的表達式，得出漏磁場強度與缺陷深度近似呈線性關系。

Hwang和Lord[10]將鐵磁性材料磁導率與漏磁場進行了關聯(lián)分析。1988年，Atherton[11]利用有限元法，研制了檢測裝置對漏磁場做了具體分析，得到了漏磁信號與裂紋缺陷的關系。H. M. Kim團隊[12]利用三維有限元分析方法對軸向裂紋的漏磁檢測進行了研究。Y. Sonho等研究了漏磁場的影響因素，推導出了關于漏磁場的矢量偏微分方程[13]。

2.2 應用研究現狀

Zuschlug[14]提出了利用磁敏元件進行漏磁檢測。Tuboscope公司研制了Amalog、Wellcheck等漏磁檢測裝置，應用于無縫鋼管及井口的檢測。Silver Wing公司研發(fā)了儲罐和管道漏磁掃查裝置，如FIOORMAP 2000儲罐底板檢測裝置[15]。

1973年Brtisih Gas公司采用MFL-PIG對天然氣管線進行了在役檢測[16]。ICO公司的EMI漏磁探傷儀用于檢測管體的橫向和縱向缺陷，并結合超聲測厚技術，提供綜合檢測服務[17]。2012年，韓國學者Hui Min Kim， Yong Woo Rho等[18]針對管道裂紋問題設計了一種圓周磁化的漏磁檢測探頭，對磁場進行了有限元分析，證明了該探頭的可行性及實用性。之后，該團隊利用研制的圓周磁化漏磁檢測設備對管道軸向裂紋進行了檢測評價[12]。

3 國內研究現狀

3.1 理論研究現狀

華中科技大學楊叔子、康宜華及武新軍等研究了漏磁檢測中的磁化技術[19]?？狄巳A與孫燕華等[20，21]研究了漏磁強磁化強度下檢測穿透深度問題。孫燕華[22]通過對漏磁檢測方法及工況的分析，采用磁折射、磁擴散和磁壓縮來描述缺陷漏磁場的形成機制。武新軍、王學宇等[23]主要研究了儲氣井漏磁內檢測關鍵技術，提出了根據基爾霍夫定律與多路并聯(lián)原理的磁路模型，并結合三維有限元仿真與實驗給予驗證。

清華大學李路明團隊[24，25]運用有限元法研究了提離值與裂紋漏磁場的關系，提出傳感器提離并非越小越好；分析了磁化強度與缺陷尺寸對漏磁信號的影響。上海交通大學黃作英、闕沛文等[26]采用有限元對漏磁進行了仿真分析，結合三維CAD和PDM組建了漏磁檢測器的研發(fā)系統(tǒng)，提高了漏磁檢測器的研發(fā)效率。

沈陽工業(yè)大學楊理踐、張國光等[27，28]開展了管道漏磁內檢測技術研究。利用ANSYS分析了缺陷與漏磁場信號的關系，指出漏磁信號與缺陷特征存在一定的關系，可利用漏磁信號對缺陷特征進行定量評估；研究了基于剩磁效應的弱磁漏磁檢測技術。

東北石油大學戴光等[29]建立了換熱管漏磁3D有限元模型，研究分析了磁化器對缺陷漏磁場的影響。合肥工業(yè)大學何輔云等[30]研究了漏磁數據壓縮算法以及缺陷識別方法。廈門大學吳德會等[31，32]提出了交流勵磁條件下變勵磁漏磁檢測新方法。南京航空航天大學王平等[33]通過理論分析和有限元法（FEM）對動態(tài)磁化中的速度效應進行了研究，在實驗室條件下得出漏磁檢測技術對缺陷可實現有效的高速檢測，最大掃查速度約200km/h。

3.2 應用研究現狀

國內的華中科技大學、中國特種設備檢測研究院、東北石油大學、沈陽工業(yè)大學、清華大學、愛德森公司、合肥工業(yè)大學等單位研制了相應的漏磁檢測設備及儀器[34]。

1984年華中科技大學楊叔子等針對鋼絲繩檢測開展研究，開發(fā)研制了系列化（φ2～φ200mm）鋼絲繩檢測儀，之后又開發(fā)了礦用鋼絲繩在線檢測裝備，已應用于管件制造廠、石油、電梯、起重機、索道等領域。1999年研制了第一代斜拉橋纜索檢測系統(tǒng)，之后持續(xù)改進，現已開發(fā)研制到第三代斜拉橋纜索檢測系統(tǒng)，并在斜拉橋上做了測試實驗。此外，華中科技大學開發(fā)了油田管桿檢測系統(tǒng)（包括抽油桿、井口油管、套管、鉆桿等），石化管道檢測系統(tǒng)如HTP- II型直管檢測系統(tǒng)、HTP-I型彎頭檢測系統(tǒng)，棒材、管材高速自動探傷漏磁檢測系統(tǒng)，儲罐檢測裝置及水冷壁管漏磁檢測裝置等。

東北石油大學研制了管道漏磁掃描儀以及儲罐底板漏磁檢測儀。沈陽工業(yè)大學開展了管道漏磁在線檢測系統(tǒng)的研究，成功開發(fā)了φ720mm管道漏磁內檢測器，打破了國外漏磁內檢測技術的壟斷，并在管線上成功應用。清華大學研制了管道漏磁檢測儀，實現了對管道的無損檢測；開發(fā)了φ1024mm等規(guī)格的管道內檢測器[35]。合肥工業(yè)大學何輔云團隊[36]對石油管道進行了漏磁檢測，通過比較現場檢測到的信號與缺陷模板信號，實現管道內外壁缺陷的識別。此外，愛德森公司研制了MFL-4000漏磁檢測設備。

4 檢測影響因素研究

針對工程應用的實際情況，國內外學者對漏磁缺陷檢測的影響因素開展了不少研究工作，主要包括檢測儀器和檢測對象兩方面的影響。本節(jié)對以下六種影響因素加以介紹。

4.1 磁化強度的影響

磁化是實現漏磁檢測的必備條件。磁化強度的選取既要保證檢測靈敏度，又要盡可能減小磁化器的重量。磁化強度越高，缺陷漏磁場越大；當磁化強度使鐵磁材料達到近飽和狀態(tài)時，缺陷漏磁場已足夠大。一般要使被檢對象磁化至近飽和狀態(tài)[15，37]。

4.2 提離的影響

一般情況下提離值越大，漏磁場強度越小。設計的機械結構必須保證在檢測時提離值保持恒定[15]。被檢材料表面的涂層等的厚度對漏磁檢測影響很大，非鐵磁涂層厚度的增加相當于提離距離的增大，因此隨著涂層厚度的增加，漏磁場強度減小，檢測靈敏度降低。

于清澄等[38]利用有限元分析不同提離對漏磁檢測的影響。吳德會等[39]利用ANSYS建立3D FEM仿真模型，并根據麥克斯韋方程組推導了缺陷漏磁場分布，并制造人工缺陷進行實驗，分析了不同提離值下的缺陷漏磁信號。得出不同尺寸缺陷對應的可選提離值，如當缺陷深度小于3mm時，提離可取2～2.5mm；當缺陷深度在3～6mm時，提離可取2.5～3.5mm。

4.3 檢測速度的影響

漏磁檢測過程中應盡可能使檢測速度均勻；突然的加速或減速會帶來渦流噪聲。楊理踐團隊[40]通過有限元仿真分析對漏磁速度效應做了相應研究，得出速度越快，漏磁信號會越小且會失真的結論。當掃查速度大于8m/s，漏磁信號值會降低并伴隨信號失真，難以進行漏磁檢測。

4.4 缺陷方向、位置和尺寸的影響

缺陷方向對漏磁檢測具有較大影響，當缺陷方向與漏磁磁化方向平行時，漏磁場最弱。缺陷位置對漏磁檢測也具有一定影響，如分布在管道內外壁上缺陷其漏磁場強度不同，缺陷埋藏深度越小漏磁場越大。缺陷的大小對漏磁場影響很大，缺陷深度越大漏磁場越大[15，37]。

4.5 表面粗糙度的影響

當試件表面粗糙度不同時，探頭與被檢試件的提離值也會相應改變，進而影響漏磁檢測。鄧志揚，楊蕓等[41]探求了粗糙度與裂紋缺陷漏磁檢測靈敏度的關系，通過人工裂紋進行了漏磁測試實驗，得出表面粗糙度越大，缺陷檢出靈敏度越低。并通過ANSYS軟件仿真分析得出了最小可檢裂紋深度d與表面粗糙度r的關系，即d=2r，如果裂紋實際深度小于該最小可檢深度，則不能檢出缺陷。

4.6 表面附著物的影響

被檢試件表面的氧化皮、鐵銹、焊疤以及附件等，在檢測過程中可能會產生干擾信號，對漏磁檢測信號的缺陷識別有一定的影響。目前鮮有學者對其影響進行報道，有待后續(xù)研究。

5 信號處理方法研究

漏磁檢測過程中會產生多種干擾噪聲，對信號進行降噪濾波是缺陷識別的關鍵環(huán)節(jié)。為了除噪并獲取良好的檢測效果，需采用漏磁信號處理技術。信號處理包括放大、濾波、識別、壓縮等。

5.1 信號放大

信號放大是將獲取的微弱原始信號進行放大，對于突變的信號，可采用交流放大，通過偏置或耦合等手段消除信號中的直流或低頻分量；對于緩慢變化的信號，采用直流放大[17]。

5.2 信號濾波

信號濾波主要包括模擬濾波和數字濾波。模擬濾波方法主要包括：空間濾波、時間濾波和時空濾波。當探頭與被檢試件的相對運動速度不變時，采用空間濾波。當檢測速度波動時采用時空濾波，此時特征頻率隨傳感器掃查速度波動而變化[17]。數字濾波主要包括均值濾波、中值濾波、限幅濾波等，這里不再詳細描述。

5.3 處理方式

根據漏磁檢測信號的特點，可采用硬件信號處理方法、軟件信號處理方法以及軟硬件結合的信號處理方法來抑制干擾信號以提高信噪比和檢測靈敏度。

如圖3所示，硬件處理電路把磁敏元件檢測到的微弱漏磁信號經過放大器放大適當程度，然后進入A/D轉換電路，開始下一階段的數字處理。軟件漏磁信號處理算法簡單，運行時間短，可解決漏磁檢測的實時性問題。黃松嶺團隊采用軟硬件結合的漏磁信號處理方法，抑制了磁場梯度、工頻及高頻干擾，提高了信噪比[42]。

圖3 硬件信號處理電路框圖

5.4 識別方法

對漏磁信號的診斷識別主要有小波變換、神經網絡、離散傅里葉變換、相關分析、支撐矢量基等方法。

陳正閣，王長龍等[43]對軍用裝備進行漏磁檢測時，采用離散小波分解與重構算法實現降噪，能提升檢測的信噪比。宋志強等[44]研究了降噪壓縮方法，提出了Haar小波漏磁信號降噪壓縮算法，在降噪壓縮處理時，保留了高頻信號特征，避免了信號失真的出現。

田凱等[45]將BP神經網絡與貝葉斯算法結合用于漏磁缺陷量化，控制了網絡模型的復雜度，實現對缺陷長寬深的量化。A.A. Carvalho團隊采用人工神經網絡識別漏磁檢測中缺陷漏磁場信號[2]。J. Daniel團隊[46]利用小波變換和神經網絡方法分析了漏磁缺陷信號的特征。T. Nara團隊[47]采用了離散傅里葉變換（DFT）算法處理了漏磁檢測信號，實現了管道裂紋的探傷。

焦敬品等對低頻漏磁信號進行分析處理，提取出低頻漏磁信號的幅值和相位信息，用于鐵磁構件內外表面損傷檢測與定量評價。在低頻漏磁中，激勵與接收的漏磁信號為同頻的三角函數（余弦或正弦）信號，利用二者的幅值比作為幅值表征參數。對信號進行相關分析，可得到接收信號相對于激勵信號的相位變化，作為相位表征參數。利用零時延下勵磁信號與漏磁信號互相關函數及自相關函數，得到漏磁信號的相位變化[48]。

楊理踐團隊以漏磁信號軸向分量所占通道個數、正負峰值出現的先后順序、幅值以及曲線軸向長度作為分析判別管道附屬部件與缺陷的依據，通過有限元計算和實驗驗證相結合得出：法蘭、補板、焊縫三者漏磁信號軸向分量峰值為負極性，屬于增厚型漏磁場，與缺陷的減薄型漏磁場極性相反；三通屬于復合型漏磁場且為圓形，漏磁信號軸向分量兩端峰值為負極性，內凹處峰值為正極性[49]。

6 國內外漏磁檢測儀器現狀

6.1 國外儀器現狀

國外目前已有多家公司有成熟的漏磁檢測儀器產品，主要包括自動生產線漏磁檢測設備、鋼絲繩漏磁檢測儀、儲罐底板檢測儀、管道外檢測儀以及管道內檢測設備等。

●6.1.1 元件自動生產線漏磁檢測設備

國外自動生產線漏磁檢測設備生產廠家主要有Tuboscope與db PRUFTECHNIK等。美國Tuboscope公司的自動生產線漏磁檢測設備主要有Amalog、WellChek、Sonoscope等。其中Amalog漏磁縱向檢測系統(tǒng)非常成熟，見圖4。自誕生以來已經在世界各地銷售了數百套，主要應用于鋼管廠，用于探測直徑從60.4～609.4mm管材的橫向缺陷、縱向缺陷、斜向缺陷、壁厚變化、分層、孔洞、凹坑、內折、外折等缺陷。

德國db PRUFTECHNIK公司的自動生產線漏磁檢測設備為NOVAFLUX?棒材漏磁檢測系統(tǒng)，見圖5，該系統(tǒng)可用于無鍍層或有鍍層棒材和無縫管材的漏磁在線檢測，可探測到深度小至0.1mm的裂縫。

圖4 Amalog漏磁檢測設備

圖5 NOVAFLUX?超靈敏棒材漏磁檢測系統(tǒng)

●6.1.2 鋼絲繩漏磁檢測儀

國外鋼絲繩漏磁檢測儀生產廠家主要有波蘭Zawada NDT 以 及 美 國 NDT Technologies， Inc.等。其中波蘭Zawada NDT公司的鋼絲繩檢測儀主要有MD-20，見圖6。MD-20便攜式鋼絲繩檢測儀是用來檢測小直徑的鋼絲繩斷絲和腐蝕的儀器，其適用范圍為直徑8～22mm的鐵磁性鋼絲繩，檢測速度為 0.1 ～ 2.5m/s。美國 NDT Technologies，Inc. 公司的鋼絲繩檢測儀主要有LMA-75及LMA-300等，見圖7，LMA-300鋼絲繩檢測儀適用的鋼絲繩最大直徑為83mm，適用的繩索導軌尺寸為25～83mm。

圖6 MD-20便攜式鋼絲繩檢測儀

圖7 LMA-300鋼絲繩檢測儀

●6.1.3 儲罐底板漏磁檢測儀

國外儲罐底板漏磁檢測設備生產廠家主要有英國Silver Wing、美國Tes Tex等。其中Silver Wing的FLOORMAP VS儲罐底板腐蝕掃查系統(tǒng)可以進行實時數據采集、顯示、分析和儲存。其可自動繪制罐底板圖、整罐視圖、單板視圖；可添加目視檢測、超聲、磁粉檢測的數據；可加入文字、圖片注釋，自動生成檢測報告。FLOORMAP VS見圖8。

美國Tes Tex公司的儲罐底板檢測設備主要有 Falcon 2000 Mark II、Falcon Jr及 Falcon Wingspan等。其中Falcon 2000 Mark II儲罐掃描儀有許多套件可供選擇，見圖9。Falcons可以安裝在Viper Crawler系統(tǒng)上，用于壁板或外殼檢查，以及遠程操作的罐頂檢測掃描器。Falcon 2000 Mark II能檢查焊縫，系統(tǒng)采用等距掃查儀，傳感器通道數為16或64，覆蓋距離為102mm。

圖8 FLOORMAP VS儲罐底板腐蝕掃查系統(tǒng)

圖9 Falcon 2000 Mark II

●6.1.4 管道外檢測儀

國外管道外部漏磁檢測設備生產廠家主要有英國Silver Wing以及美國MFE等。英國Silver Wing公司的漏磁檢測設備主要有Pipescan等。見圖10，Pipescan管道掃描器可檢測管道腐蝕，選擇不同型號掃查探頭可覆蓋管徑50～2400mm的管道。其主要參數為：檢測管徑范圍為100～200mm；連續(xù)工作時間為8h；最大涂層厚度為6mm；靈敏度可調，最大靈敏度為6mm厚管壁30%的點蝕、12mm厚管壁40%的點蝕、16mm厚管壁50%的點蝕。

圖10 PS500管道腐蝕檢測儀

圖11為美國MFE Pipescan管道漏磁掃描檢測儀，其適用于管徑大于127mm的管道，可實時顯示數字信號，具有可供選擇的3～6磁橋，檢測寬度從210mm到420mm，掃描速度可達到1m/s。

圖11 MFE Pipescan管道掃描器

●6.1.5 管道內檢測器

目前國外較有名的管道內檢測公司有美國的Tuboscope、GE PII、 德 國 的 ROSEN、 英 國 的British Gas、俄羅斯的NGKH等公司[50-52]。

漏磁內檢測儀器主要有GE PII的三軸漏磁檢測器MagneScanTriax、圓周漏磁檢測器TranScan等；如圖12(a)所示為MagneScanTriax三軸漏磁檢測器，適用管徑范圍為304.8～965.2mm，適用壁厚范圍為6～28mm，檢測速度為0～5m/s，適用最大壓力為22MPa。

ROSEN的管道漏磁內檢測儀器有RoCorr MFL-A及RoCorr MFL-C等。如圖12(b)所示為RoCorr MFL-A在線高分辨率管道漏磁內檢測器，可檢測點蝕、軸向及周向刻槽缺陷。該檢測儀主要應用于石油和天然氣管線。主要參數為：最大工作壓力為15MPa，最大運行速度為5.0m/s，可通過管線最小曲率半徑為1.5倍的管道直徑，檢測壁厚范圍為4～32mm，最長工作時間為400h，最大檢測距離為800km，距參考標記的軸向位置精度為1∶1000，距參考焊縫的軸向位置精度為±0.1m（±3.9°），周向位置精度為±5°。

圖12 漏磁內檢測儀器

6.2 國內儀器現狀

國內漏磁檢測儀器起步較晚，生產制造儀器的種類和數量相比國外較少。國內在1985年研制出第一代鋼絲繩漏磁探傷儀。21世紀初國內成功研制了適用于儲罐底板和管道的漏磁檢測儀。

●6.2.1 鋼絲繩漏磁檢測儀

國內的鋼絲繩漏磁檢測儀的主要廠家有武漢華宇一目檢測裝備有限公司、洛陽泰斯特探傷技術有限公司等。武漢華宇一目鋼絲繩探傷儀主要有HYM-R50及HY-M-R20；鋼絲繩在線自動漏磁探傷系統(tǒng)HY-M-R50鋼絲繩4繩漏磁檢測系統(tǒng)、HYMR50鋼絲繩2繩漏磁檢測系統(tǒng)以及HY-MR50鋼絲繩單繩漏磁檢測系統(tǒng)。其中HY-M-R50鋼絲繩4繩漏磁檢測系統(tǒng)用于φ16～48鋼絲繩斷絲、銹蝕探傷，適用提升機鋼絲繩在線監(jiān)測。如圖13所示，該系統(tǒng)配置4套M-RP探頭、4個探頭動作機構、計算機系統(tǒng)與軟件。該系統(tǒng)具有64通道信號，其檢測速度為1 ～ 12m/s。

洛陽泰斯特探傷技術有限公司的鋼絲繩漏磁檢測儀主要有GTC防爆型鋼絲繩探傷儀等，見圖14。該鋼絲繩探傷儀可探測判別鋼絲繩內外斷絲及銹蝕等，可實現對鋼絲繩的非接觸式寬距檢測，不受鋼絲繩油垢的影響。

圖13 HY-M-R50鋼絲繩4繩漏磁檢測系統(tǒng)

圖14 GTC防爆型鋼絲繩探傷儀

●6.2.2 儲罐底板檢測儀

國內儲罐底板漏磁檢測儀生產廠家主要有愛德森（廈門）電子有限公司、東北石油大學等。愛德森（廈門）電子有限公司的儲罐底板檢測設備主要為EEC-3001儲罐底板漏磁檢測系統(tǒng)，見圖15。EEC-3001儲罐底板漏磁檢測系統(tǒng)內置電池驅動，可檢測并量化凹坑及平緩壁厚減薄類缺陷。

東北石油大學的儲罐底板檢測儀主要有TMS-08M與TMS-08H。如圖16所示，TMS-08M儲罐底板漏磁掃描檢測儀采用直流電機驅動，可實現對底板掃查、實時顯示與分析。該儀器主要參數為：磁化方式為永久磁鐵磁化；通道為30；掃描寬度為260 mm；檢測速度可調節(jié)，最大檢測速度為1.0m/s；厚度范圍為4～12.5mm；靈敏度為10%板厚；可連續(xù)工作10h；非鐵磁性材料的最大涂層厚度為6mm。

圖15 EEC-3001儲罐底板漏磁檢測系統(tǒng)

圖16 TMS-08M儲罐底板漏磁掃描檢測儀

●6.2.3 管道外檢測儀

國內管道外漏磁檢測儀生產廠家主要有愛德森（廈門）電子有限公司、中特檢科技發(fā)展（北京）有限公司等。愛德森（廈門）電子有限公司的管道漏磁檢測設備主要為MFL-4008八通道漏磁檢測儀，見圖17。MFL-4008可用來檢測鐵磁性管道內、外部腐蝕，該裝置可用于檢測管徑從45mm到60mm的管道。

圖17 MFL-4008八通道漏磁檢測儀

圖18 ZTJ-MFL-A自動爬行漏磁檢測儀

中特檢科技發(fā)展（北京）有限公司的管道漏磁檢測儀主要為ZTJ-MFL-A型無線自動爬行漏磁檢測儀，見圖18。ZTJ-MFL-A型自動爬行漏磁檢測儀配備高靈敏度檢測探頭和信號處理電路，采用無線遙控和無線數據傳輸技術，實現多種場景下的快速自動化漏磁檢測。該儀器可應用于管道、儲罐外壁板、起重機橫梁等多種管狀或板狀鐵磁性構件。主要參數：檢測靈敏度為8mm試件上可檢出φ1.6mm通孔缺陷和直徑10mm深1.6mm盲孔缺陷；適用范圍為外徑大于200mm、厚度3～20mm管狀或板狀鐵磁性構件。

●6.2.4 管道內檢測儀器

2007年中國石油化工股份有限公司與沈陽工業(yè)大學合作成功研制了φ720長輸管道漏磁內檢測設備系統(tǒng)。2015年中國海洋石油總公司研制出一款適用于海底管道的漏磁內檢測儀器。近幾年來，在國家重大儀器科技項目的支持下，中特檢科技發(fā)展（北京）有限公司先后開發(fā)了φ219、φ325、φ377、φ406、φ559和φ610等管道漏磁內檢測儀。圖19所示為中特檢公司開發(fā)的φ610油氣管道金屬損失多功能內檢測儀，其主要參數為：適用介質為原油、成品油和天然氣；凹陷檢測靈敏度長度為內直徑的10%，寬度為內直徑的20%，深度為內直徑的1.5%，角度為22°；可檢出的最小缺陷深度為管道壁厚的10%或1.5mm；位置精度為參考焊縫間距軸向±0.1m，周向±10°；最小彎曲半徑為1.5D；最大承受壓力為10MPa；連續(xù)工作時間大于150h。

7 國內外相關標準現狀

7.1 國外標準

國際標準化組織制定了ISO 10893-3-2011《鋼管無損檢測.第3部分：無縫與焊接(埋弧焊除外)鐵磁鋼性管縱向與/或橫向缺陷檢測用自動漏磁檢測》；歐洲標準化委員會制定了EN 10246-4-1999《無縫鐵磁性鋼管的自動全圓周磁傳感器和漏磁檢測》和EN 10246-5-1999《無縫和焊接(埋弧焊除外)鐵磁性鋼管縱向缺陷的自動全圓周磁傳感器和漏磁檢測》；美國材料與試驗協(xié)會制定了ASTM E570-2009《鐵磁性鋼管制品漏磁檢驗實施方法》，美國石油學會API對油管、抽油桿的檢驗也提出了相應的漏磁檢測規(guī)范。

7.2 國內標準

國家標準方面，我國制訂了標準GB/T 12606—1990《鋼管及圓鋼棒的漏磁探傷方法》，規(guī)定了鐵磁性鋼管、圓鋼棒表面缺陷的漏磁探傷方法。標準適用范圍為外徑12～510mm、壁厚為50mm以下的鋼管及圓鋼棒，之后該標準進行了修訂，更名為《鋼管漏磁檢驗方法》。2014年發(fā)布了GB/T 31212—2014《無損檢測 漏磁檢測 總則》，該標準規(guī)定了對鐵磁材料及構件進行漏磁檢測的一般原則，適用于繩、桿、棒、管、板等元件及構件的漏磁檢測。

行業(yè)標準方面，發(fā)布了石油天然氣行業(yè)標準SY 6186—1996《鋼質管道管體腐蝕損傷評價方法》，2007年進行了修訂，該標準規(guī)定了石油天然氣工藝管道和輸油、輸氣管道的設計、施工、運營、管理、檢驗、修理和改造等方面的安全管理基本要求。2007年發(fā)布了JB/T 10765—2007《無損檢測 常壓金屬儲罐漏磁檢測方法》，該標準適用的工作介質為氣體或液體，工作壓力小于0.1MPa的新制造和在用地上鐵磁性金屬儲罐的漏磁檢測。2015年發(fā)布并實施了能源行業(yè)標準NB/T 47013.12—2015《承壓設備無損檢測 第12部分：漏磁檢測》，該標準規(guī)定了鐵磁性材料制壓力容器、無縫鋼管和焊管（埋弧焊除外）的漏磁檢測及結果評價方法。

8 存在問題及發(fā)展趨勢

漏磁無損檢測技術應用廣泛，適用于檢測鐵磁性材料表面及近表面腐蝕、凹坑、凹槽、裂紋等宏觀缺陷。漏磁檢測易于實現自動化、快速及不停機檢測。近年來國內外開展了漏磁檢測技術的理論與應用研究，制定了相關國際、國家以及行業(yè)標準，研制了適應不同工況的漏磁檢測設備及儀器并提供了檢測服務工作，為壓力容器、大型常壓儲罐、壓力管道、客運索道和礦山運輸機械等設備的檢驗和安全評估提供了一種高效可靠的檢測手段。我國在漏磁檢測設備的開發(fā)和制造方面還剛剛起步，隨著市場需求的擴大以及安全意識的提高，漏磁檢測技術迎來了重大機遇。但是漏磁檢測技術在檢測機理、儀器、方法及應用等方面還有很多工作有待開展。

在漏磁機理研究方面，相關理論尚不完備，如不同應力下對漏磁檢測信號的影響規(guī)律、漏磁信號處理理論及方法以及鐵磁性合金材料的漏磁場分析等仍需進一步研究。

在漏磁檢測儀器方面，隨著現代各領域技術的交叉融合，漏磁儀器研制將向著小型化、自動化、集成化、信息化、網絡化的方向發(fā)展。為滿足檢測安全可靠、高效、便捷的要求，研制的漏磁檢測儀器的檢測結果將更加靈敏和準確，性能將更加穩(wěn)定，功能將更趨于便攜、復合及智能。

在漏磁檢測方法及應用方面，許多方面還是空白，在大型起重機械、大型游樂設施和大型橋梁等鋼結構檢測方面的應用研究才剛剛起步，仍需更多的科技工作者面向廣大的工程需求，開展更多領域的檢測方法和應用研究。

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Review of Research and Development of Magnetic Flux Leakage Technique

Shen Gongtian1,2Wang Baoxuan1Guo Kai2
(1. China Special Equipment Inspection and Research Institute Beijing 100029)(2. ZhongTeJian Technology & Development (Beijing) Co., Ltd. Beijing 100029)

Magnetic fl ux leakage (MFL) testing technique is a kind of electromagnetic nondestructive testing(NDT) methods, which is used to detect defects on ferromagnetic materials, such as corrosion, pit, notch, crack and etc.It has been widely applied for testing of large atmospheric tanks, pressure vessel, pressure piping and wire rope. In this paper, the principle and features of MFL testing technique are introduced. The research and application progress and signal processing methods such as ampli fi cation, fi ltering and defect identi fi cation of MFL technique are overviewed.The in fl uence factors such as magnetization, lift off, scanning speed, defect location and shape, surface condition and so on are analyzed. The domestic and foreign steel pipe (rod) production line automatic MFL testing equipment, wire rope MFL instrument, tank floor MFL instrument, pipeline external MFL instrument, pipeline inner MFL detector and the corresponding testing standards are introduced. Finally, the existing problems and development trend of MFL testing technology are pointed out.

Magnetic fl ux leakage Nondestructive testing Ferromagnetic material Review

X924

B

1673-257X(2017)09-0043-10

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.09.009

沈功田（1963～)，男，博士，研究員，博士生導師，從事聲發(fā)射、紅外和電磁等無損檢測新技術研究工作。

沈功田，E-mail： shengongtian@csei.org.cn。

國家重大科學儀器設備開發(fā)專項資助項目(2012YQ090175)

2017-08-14）