国家的长治久安|无损探伤技术设备国产化的突破：基于金属磁记忆效应微磁量子国家的长治久安

国家的长治久安，依靠社会各领域的安全有序。各生产、服务单位的安全运营至关重要。然而，各类安全事故造成生命财产损失的报道时常见诸媒体。究其原因，诸如桥梁垮塌、房屋倒塌、列车脱轨、电梯事故、煤矿事故等安全事故，大多因为钢结构件产生疲劳损伤、缺陷未被及时发现和处理。
经常检测钢结构件的疲劳损伤和缺陷十分重要。长期以来，探伤从肉眼观察、触碰摸排探伤，发展到电学、光学探伤，再发展到磁学探伤，即借助现代物理学、化学、地球物理学原理逐渐实现科学化、精确化探伤。然而，我国的高端无损探伤技术和设备依靠进口的局面长期没有改变。当前，发达国家还对我国进行技术封锁。自主研发、生产新型高精度无损探伤仪十分必要和紧迫。

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TS401
传统无损探伤技术原理及缺陷
除了磁记忆无损探伤之外，传统无损探伤技术包括X射线、γ射线、超声波、磁粉、涡流、渗透(荧光、着色)等。
x射线探伤和γ射线探伤原理是利用x射线、γ射线或其他高能射线穿透金属材料，由于材料对射线的吸收和散射作用不同，使胶片感光不一样，在底片上形成黑度不同的影像，据此来判断材料内部缺陷情况。射线探伤要求工作表面平滑，且高度依赖检验人员经验，只能辨别缺陷种类、无法直观体现缺陷形态。而且射线辐射会严重威胁操作人员的身体健康。
超声波探伤原理是在均匀的材料中，缺陷的存在造成材料的不连续，从而造成声阻抗的不一致。根据反射定理，超声波在两种不同声阻抗的介质交界面上会形成反射，反射波的能量大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。超声波无法探测应力集中部位，另外缺陷的尺寸小于波长时，超声波将绕过缺陷而不能反射。
磁粉探伤原理是利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用。铁磁性材料制品缺陷处磁导率与正常部位磁导率存在差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变，磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场，从而吸附磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕，在适当的光照条件下，可显现出缺陷位置和形状。磁粉探伤需要磁化，操作程序过于复杂。
涡流探伤利用电磁感应原理，用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。涡流探伤需要检测线圈激磁。
渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法，包括渗透、清洗、显象和检查四个基本步骤，但不适用于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料探伤。

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TS411
金属磁记忆无损探伤原理及优势
磁探测从空中到地面，再到水下，可以全范围覆盖、全天候进行。金属磁记忆探伤属于新型磁探测技术，是一种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的快速无损检测方法，具有无源自主的特点。
所谓金属磁记忆效应是指：铁磁性材料在加工和运行时，在应力和变形集中区域会发生磁畴组织定向和不可逆的重新取向。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置，即所谓的磁记忆效应。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时，该部位会出现磁畴的固定节点，产生磁极，形成退磁场，在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量Hpx具有最大值，而法向分量Hpy改变符号并具有零值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留记忆下来。

国家的长治久安|无损探伤技术设备国产化的突破： 基于金属磁记忆效应微磁量子

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