漏磁檢測(cè)是指鐵磁材料被磁化后，利用磁敏感元件檢測(cè)缺陷附近的漏磁場(chǎng)進(jìn)而發(fā)現(xiàn)缺陷的無(wú)損檢測(cè)方法。漏磁檢測(cè)是一種高效的電磁無(wú)損檢測(cè)方法，在細(xì)長(zhǎng)鐵磁構(gòu)件的無(wú)損檢測(cè)中應(yīng)用十分廣泛，如不銹鋼管、鋼絲繩等。當(dāng)它與超聲檢測(cè)聯(lián)合使用時(shí)，能對(duì)鐵磁性構(gòu)件提供快捷而全面的評(píng)定。

1. 漏磁檢測(cè)方法

  對(duì)磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)可以追溯到我國(guó)春秋時(shí)期《呂氏春秋》中關(guān)于“慈（磁）石召鐵”的描述；但用于無(wú)損檢測(cè)的磁學(xué)現(xiàn)象始于1922年，美國(guó)工程師霍克（W．F．Hoke）發(fā)現(xiàn)，裝夾在磁性?shī)A頭上的鋼件上存在裂紋時(shí)，其周?chē)霈F(xiàn)鐵粉堆積現(xiàn)象，從而拉開(kāi)了磁性檢測(cè)的序幕。1923年，美國(guó)Sperry 博士首次提出采用U形電磁鐵作為磁化器對(duì)鐵磁性材料進(jìn)行磁化，然后采用感應(yīng)線圈拾取裂紋漏磁場(chǎng)，并于1932獲得了專利。1947年，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)石油開(kāi)發(fā)公司的Joseph F.Bayhi 發(fā)明漏磁檢測(cè)“管道豬”，用于在役管道內(nèi)檢測(cè)，利用U形永磁鐵和感應(yīng)線圈作為勵(lì)磁源和傳感器，整個(gè)檢測(cè)裝置在不銹鋼管內(nèi)壁形成螺旋掃查路徑。1949年，美國(guó)Tuboscope公司的Donald Lloyd提出了以穿過(guò)式線圈磁化器作為軸向磁化器的鋼管橫向缺陷檢測(cè)方法。1960年，美國(guó)機(jī)械及鑄造公司的Hubert A．Deem采用N-S磁極對(duì)，產(chǎn)生周向磁化場(chǎng)來(lái)檢測(cè)縱向劈縫，檢測(cè)過(guò)程中磁化器和探頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。到1967-1969年，美國(guó)的Alfred E.Crouch 發(fā)明了同時(shí)可以檢測(cè)橫向缺陷和縱向缺陷的“管道豬”。與此同時(shí)，Tubo-scope公司的Fenton M.Wood等人也發(fā)現(xiàn)了鋼管上縱、橫向缺陷同時(shí)檢測(cè)時(shí)周向和軸向磁化必須同時(shí)施加的關(guān)系，最終發(fā)明了基于鋼管螺旋推進(jìn)的鋼管橫縱向漏磁檢測(cè)設(shè)備。2009年，華中科技大學(xué)的康宜華和孫燕華等提出基于多維正交磁化的檢測(cè)方法，在不銹鋼管直線前進(jìn)和檢測(cè)探頭固定的情況下實(shí)現(xiàn)了縱、橫向缺陷的檢測(cè)。之后，在此基礎(chǔ)上，他們提出了單一軸向磁化方法，實(shí)現(xiàn)了縱、橫向缺陷的全面檢測(cè)。

  上述各類(lèi)鋼管漏磁檢測(cè)方法一直沿用至今，在具體實(shí)施鋼管漏磁檢測(cè)的過(guò)程中，需要根據(jù)具體檢測(cè)條件來(lái)選擇合適的檢測(cè)方法，如鋼管軋制工藝、鋼管運(yùn)行狀態(tài)、檢測(cè)靈敏度要求以及成本等。

2. 漏磁檢測(cè)設(shè)備

  在漏磁檢測(cè)方法研究基礎(chǔ)上，立足于漏磁檢測(cè)具體需求，形成了各種類(lèi)型的漏磁檢測(cè)設(shè)備，與之相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括漏磁場(chǎng)高靈敏度拾取、高強(qiáng)度均勻磁化以及傳感器掃查路徑規(guī)劃。

  a. 傳感器 

     1959年，瑞士的Ermt Vogt發(fā)明了感應(yīng)線圈；1970年，美國(guó)AMF公司的Noel B．Proctor首次提出了印刷線圈，從而提高了傳感器的工藝精度和一致性；1976年，加拿大諾蘭達(dá)礦業(yè)有限公司的Krank Kitzinger等人首次采用霍爾元件測(cè)量漏磁場(chǎng)絕對(duì)值；1994-1996年，捷克的Ripka和瑞士的Popovic等人綜合比較了感應(yīng)線圈、霍爾元件、磁通門(mén)及磁阻的敏感特性；2002年，法國(guó)的Jean-Louis Robert等人首次制作了適應(yīng)高溫檢測(cè)環(huán)境的霍爾元件；2008年，印度甘地原子研究中心的W．Sharatchandra Singh 發(fā)明了巨磁阻傳感器。

  b. 漏磁檢測(cè)設(shè)備 

     1980年，日本住友金屬工業(yè)株式會(huì)社發(fā)明了移動(dòng)式漏磁檢測(cè)設(shè)備，美國(guó)磁性分析公司、德國(guó)NUKEM有限公司相繼研制了鋼管周向加軸向復(fù)合磁化的漏磁檢測(cè)設(shè)備；1994-2000年，荷蘭屯特大學(xué)、加拿大Pipetronix 有限公司及BJ服務(wù)公司利用漏磁檢測(cè)設(shè)備“管道豬”實(shí)施管道內(nèi)檢測(cè)；我國(guó)華中科技大學(xué)的康宜華等人自1989年報(bào)道了自行研制的首臺(tái)漏磁檢測(cè)設(shè)備以來(lái)，進(jìn)行了大量的漏磁檢測(cè)設(shè)備的開(kāi)發(fā)工作，并開(kāi)發(fā)了數(shù)字化磁性無(wú)損檢測(cè)技術(shù)；另外，清華大學(xué)的黃松嶺、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)的楊理踐及合肥工業(yè)大學(xué)的何輔云等人對(duì)漏磁檢測(cè)設(shè)備的應(yīng)用也做了大量研究工作。

3. 信號(hào)后處理

  漏磁檢測(cè)在實(shí)施過(guò)程中將鐵磁性構(gòu)件磁化至飽和或者近飽和狀態(tài)，此時(shí)在缺陷附近會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，然后利用磁敏感元件拾取試件表面磁場(chǎng)變化并依次轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)，最后根據(jù)檢測(cè)信號(hào)特征對(duì)試件質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，漏磁檢測(cè)最終是以缺陷檢測(cè)信號(hào)的特性來(lái)分析和判斷構(gòu)件質(zhì)量的。

  檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行后續(xù)處理的研究進(jìn)展：1996年，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)的Mandayam等人提出平衡式濾除算法，用于消除電磁感應(yīng)現(xiàn)象和磁導(dǎo)率不均對(duì)漏磁檢測(cè)信號(hào)所產(chǎn)生的影響；1997年，美國(guó)的Bubenik等人提出內(nèi)外缺陷區(qū)分的可行性；2000年，印度巴布哈原子研究中心的Mukhopadhyay采用小波分析處理缺陷漏磁場(chǎng)信號(hào)；2005年，美國(guó)的Mikkola 發(fā)表了內(nèi)外缺陷區(qū)分方法；2006年，美國(guó)的McJunkin等人提出內(nèi)部缺陷漏磁場(chǎng)強(qiáng)度小，可以采用敏感度小的檢測(cè)探頭來(lái)檢測(cè)外部缺陷，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外部缺陷評(píng)價(jià)一致性；2007年，印度甘地原子研究中心的R.Baskaran 將偽逆方法應(yīng)用于漏磁信號(hào)圖像處理中。在國(guó)內(nèi)，康宜華、彭永勝、馬鳳銘及張勇等同樣在檢測(cè)信號(hào)后處理方面做了相關(guān)研究工作。

4. 漏磁檢測(cè)理論

  為了給漏磁檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用和推廣提供理論支撐，關(guān)于漏磁場(chǎng)的形成機(jī)制、影響因素、信號(hào)解釋與反演等相關(guān)理論得到快速發(fā)展。

  缺陷漏磁場(chǎng)分布計(jì)算方法主要有：磁偶極法、有限元數(shù)值仿真、試驗(yàn)法、全息照相法。1966年，蘇聯(lián)的 Zatespin 和Shcherbinin 提出表面開(kāi)口無(wú)限長(zhǎng)缺陷的磁偶極子模型，分別用點(diǎn)磁偶極子、無(wú)限長(zhǎng)磁偶極線和無(wú)限長(zhǎng)磁偶極帶來(lái)模擬工件表面的點(diǎn)狀缺陷、淺裂紋和深裂紋。1972年，蘇聯(lián)的Shcherbinin利用面磁偶極子模型計(jì)算了截面為矩形開(kāi)口的長(zhǎng)度有限的裂紋的3D漏磁場(chǎng)分布，從而計(jì)算位數(shù)拓展到了三維空間。1975年，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)（ISU）的Hwang等人采用有限元數(shù)值模擬法對(duì)漏磁場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算。1982-1986年，德國(guó)的F?rster F采用試驗(yàn)的方法對(duì)美國(guó)的Lord和Hwang所提出的有限元漏磁場(chǎng)分析計(jì)算進(jìn)行了驗(yàn)證及部分修正。1986年，英國(guó)赫爾大學(xué)的Edwards和Palmer 通過(guò)拉普拉斯方程解得截面為半橢圓形的缺陷的2D漏磁場(chǎng)分布，并且在此基礎(chǔ)上給出了有限長(zhǎng)表面開(kāi)口的3D表達(dá)式。2003年，烏克蘭國(guó)家科學(xué)院物理研究所的S．Lukyanetsa 給出了線性鐵磁性材料表面缺陷的漏磁場(chǎng)分布解析模型。

  國(guó)內(nèi)研究方面，1982年孫雨施提出了永磁場(chǎng)的計(jì)算模型，1984年張琪采用數(shù)學(xué)建模解析的方法研究了漏磁場(chǎng)分布特性，1990年南京燃?xì)廨啓C(jī)研究所的仲維暢開(kāi)始對(duì)磁偶極子開(kāi)展大量的研究工作；這期間，華中科技大學(xué)的楊叔子及康宜華、清華大學(xué)的李路明及軍械工程學(xué)院的徐章遂及南昌航空大學(xué)的任吉林等研究團(tuán)隊(duì)對(duì)缺陷漏磁場(chǎng)分布計(jì)算也做了大量研究工作。

  影響漏磁場(chǎng)分布的因素主要包括：檢測(cè)速度、缺陷特性、構(gòu)件受力狀態(tài)、提離效應(yīng)、激勵(lì)場(chǎng)強(qiáng)度及磁導(dǎo)率變化等。1993年，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)的YK Shin 建立了電磁感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)漏磁檢測(cè)影響的數(shù)字有限元模型。1995年，日本國(guó)家鋼鐵研究中心的Ichizo Uetake 利用磁偶極子模型分析了兩平行裂紋的漏磁場(chǎng)分布。1996-1998年，加拿大女王大學(xué)的Thomas、Mandal、Atherton 及 Weihua Mao 和Lynann Clapham等人分別研究了壓力對(duì)漏磁檢測(cè)信號(hào)的影響，分析了相鄰缺陷之間或不同走向缺陷之間的漏磁檢測(cè)信號(hào)關(guān)系。2000-2003年，日本九州工業(yè)大學(xué)的M.Katoh、K. Nishio、Y.Yamaguchi、Katoh和Nishio 采用有限元法計(jì)算材料屬性、極靴氣隙對(duì)漏磁場(chǎng)的影響。2004年，韓國(guó)的Gwan Soo Park 通過(guò)3D有限元數(shù)值仿真和試驗(yàn)法發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象對(duì)漏磁信號(hào)波形和幅值都會(huì)產(chǎn)生影響。2005年，加拿大女王大學(xué)的 Vijay Babbar研究了凹痕尺寸與殘余應(yīng)力對(duì)漏磁檢測(cè)信號(hào)的影響。2006年，英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)的 Gui Yun Tian和Yong Li等通過(guò)有限元數(shù)值仿真研究了在不同缺陷深度下渦流效應(yīng)對(duì)漏磁檢測(cè)的影響。國(guó)內(nèi)，武漢大學(xué)的杜志葉、清華大學(xué)的黃松嶺和沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)的楊理踐等也在這方面做了相應(yīng)的仿真研究工作。

  缺陷反演的目的是根據(jù)檢測(cè)信號(hào)得出缺陷損傷程度，從而對(duì)構(gòu)件質(zhì)量進(jìn)行有效評(píng)價(jià)，其中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題就是尋找檢測(cè)信號(hào)與缺陷尺寸的對(duì)應(yīng)關(guān)系。1995年，日本京都大學(xué)的KoichiHanasaki提出了一種鋼絲繩缺陷反演模型。2000年，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)的 Kyungtae和Hwang采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及小波分析方法研究了反演問(wèn)題。2002年，我國(guó)鐘維暢利用磁偶極子理論進(jìn)行了缺陷的反推工作；同年，德國(guó)的Jens Haueisen 等人采用最大熵法進(jìn)行了評(píng)估分析，給出了一種可根據(jù)檢測(cè)信號(hào)得出缺陷的尺寸及位置的有效算法；密西根州立大學(xué)的Ameet Vijay Joshi結(jié)合傳統(tǒng)反演算法，提出了一種高階統(tǒng)計(jì)法。2009年，合肥工業(yè)大學(xué)的張勇采用粒子群優(yōu)化算法對(duì)缺陷進(jìn)行反演，華中科技大學(xué)的劉志平及天津大學(xué)的蔣奇也做了部分缺陷反演工作。