漏磁法在钢丝绳无损检测中的应用

漏磁法在钢丝绳无损检测中的应用

刘鑫龙吕伟

中铁科工集团武汉瑞敏检测科技有限公司武汉430070

摘要：文中主要介绍钢丝绳的各类缺陷和漏磁法无损检测的原理，并通过永久磁铁来磁化钢丝绳，并引用霍尔元件对钢丝绳磁场信号进行检测，这样，能够详细分析出钢丝绳存在的不足，从而判定钢丝绳的综合使用性能，具有较好的工业应用价值，为起重施工单位提供安全保障。

关键词：钢丝绳；漏磁法；无损检测；断丝；起重机

1、概述

在当前国民经济持续进步的背景下，钢丝绳已广泛应用于越来越多的领域，并在很多领域中会涉及到，如旅游、交通、建筑、石油、矿山、港口、煤炭等。在广泛应用钢丝绳的基础上，钢丝绳的安全问题也逐渐引起人们的关注。钢丝绳的安全性能检测和早期失效预测对用户的安全生产和成本节约意义重大，目前国内最为关注的是钢丝绳的无损检测技术。

2、钢丝绳的主要缺陷

钢丝绳随着使用时间的延长，钢丝绳将会出现各种损伤现象，钢丝绳的损坏无法修复，当钢丝绳的一部分出现严重问题时，整个钢丝绳将会报废。

缺陷：(1)局部缺陷：突出表现为断丝。钢丝绳断丝主要包含过载断丝、剪切断丝、锈蚀断丝和疲劳断丝等。另外一种断丝形式是局部集中断丝，即断丝集中在钢丝绳的狭窄部分。(2)金属截面积损失：主要指因钢丝绳疲劳磨损、划伤、挤压、腐蚀等而使钢丝截面面积减小，从而降低钢丝绳承载能力，甚至钢丝绳断裂，引发一定事故。

除上述两种要用检测仪器对缺陷进行检测外，钢丝绳常用的人工目测方式可以观察折弯、扭结、压扁、钢丝挤出、绳股挤出、绳径局部变小或变大、笼壮畸形、波浪形、绳股折断等缺陷。

3、钢丝绳漏磁无损检测原理

目前GBT5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》明确规定了钢丝绳的报废标准。想要使钢丝绳可以高效、可靠、安全的工作，有必要对钢丝绳的运行状态进行检测，如断锈蚀、磨损、断丝等缺陷。传统钢丝绳检测法是人工目视检测，专职人员定期观察应用中的钢丝绳，用卡尺测量钢丝绳直径，用手或肉眼对缺陷进行检查。这种检测方式只能发现钢丝绳的外部缺陷，对于内部缺陷无能为力，且检查结果受人为因素的影响较大，可靠性差。基于钢丝绳无损探伤仪器的检测能精准有效的判断出钢丝绳的内部和外部缺陷位置，定量查出钢丝绳的断丝数、磨损量，其检测准确率达95%以上。

钢丝绳漏磁检测原理：钢丝绳是铁磁性材料，铁磁材料不同其导磁性能也有差异。当外加磁场作用于铁磁材料时，高密度磁力线沿磁化方向穿过材料，材料若发生了不连续性，也就是内部、表面存在空隙等，一些磁力线就会逸出向外，在空气中形成低密度磁力线对材料近表面缺陷形成局部干扰，当磁力线传输到不同磁介质的界面时，将有逃逸现象，即为磁力线的折射现象，而产生的逸出磁场叫做漏磁场。而缺陷的受力状态、磁场强度、几何尺寸形状等是材料缺陷附近漏磁强弱分布的主要影响因素。影响材料缺陷附近漏磁分布的主要因素是缺陷的几何尺寸、磁场强度和应力状态。所以，当钢丝绳出现产生不同缺陷时，不管是在局部亦或是整体上磁化性能均出现改变，其周向漏磁场也会产生一定的变化。研究钢丝绳锈蚀、磨损、断丝的无损检测时，需要充分考虑磁敏软件可以方便检测漏磁场，漏磁检测又可以对钢丝绳恶劣的工作环境进行良好的适应，所以，需要引用漏磁场检测钢丝绳的锈蚀、磨损和断丝。在无损检测磁性时，检测进行的第一步就是磁化，它决定被测物体是否能产生可测量和分辨的磁场信号，另外，它还对检测装置结构特性和检测信号的性能信号形成影响。MTC系列仪表应用永磁作为激励磁化方式，该方法无需电流源，所以，使仪器质量轻、体积小。应用聚磁原理，环形聚磁器基于聚焦原理，将分布在空间中的强、弱漏磁信号进行集中，使其均匀化，引导至周向等方位布置的多霍尔元件组合检测电路。通过采集被测钢丝绳漏磁信息，检测霍尔元件电压的改变，能对局部缺陷漏磁的变化趋势进行间接的测量，由磁场的变化从而判断钢丝绳的缺陷。

4、检测现场应用

目前铁路施工起重用设备的钢丝绳检测主要采用MTC系列的钢丝绳电脑探伤仪进行检测。此种检测技术可对在用钢丝绳进行无损检测，并对其进行倾向管理，可保证在用钢丝绳运行的安全。最终的检测数据根据钢丝绳的型号参考GB/T5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》执行。

现场试验目标是高铁施工设备900吨搬梁机起重用钢丝绳。使用MTC钢丝绳电脑探伤仪进行无损探伤检测。检测前应先确定钢丝绳型号，根据型号选用相应的钢丝绳探头。现场检测前组装好仪器，将探头套在钢丝绳上，将探头数据线连接数据采集器，采集器经网线和电脑连接，电脑相关参数根据钢丝绳型号对应输入。设置好后开始数据采集，随着起重卷扬机的转动，钢丝绳不断经过探头，相关漏磁的变化会转换成波形实时显示在电脑上，收集好数据后再进行数据分析，得出钢丝绳的断丝数、磨损量、锈蚀程度。依据相关标准综合判定钢丝绳的使用性能。

数据分析中典型的断丝波形图，上图1中波形图中只有一处存在断丝，断丝数根据VPP数值进行判断。上图2中存在4处断丝，且两处是属于连续断丝，也称为集中断丝，断丝处的波形图形成明显的等腰三角形，且波形比较尖锐。参考GB/T5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》标准，一般以钢丝绳一个捻距内的断丝数评定钢丝绳断丝是否超过标准。

5、总结

漏磁法钢丝绳无损探伤精度高、智能化、多功能、操作简单，可以准确分辨出钢丝绳的损伤类型及其所在位置，为钢丝绳的安全使用提供了详细的参考信息。施工单位可据钢丝绳检测结果对钢丝绳进行维护、保养和报废，为安全施工提供了可靠保障。

参考文献

[1]董信华康宜华《在役钢丝绳定量检测技术》1999年.

[2]GB/T5972-2016《起重机钢丝绳保养、维护、检验和报废》.

[3]褚建新顾伟《钢丝绳缺陷漏磁场的磁通门检测法》1997年.

[4]王庆国潘华锦张灵振《漏磁法无损检测中铁磁材料内部磁场分布的研究》2001年.