试析磁记忆检测技术在游乐设施上的运用

试析磁记忆检测技术在游乐设施上的运用

李泰格

江苏省特种设备安全监督检验研究院 江苏 南京 210036

【摘要】在游乐场设施中，销轴类组件和焊接接头是金属接头的主要接头，需要承担比较大的载荷，直接影响到游客的安全。游乐设备检验时，应对游乐设备的销轴和焊头进行20%以上的无损检测。但传统的无损检测程序侧重于发现已经存在的故障，很难发现隐藏在其中的故障。

【关键词】磁记忆检测技术；游乐设施；运用

社会经济的快速发展极大地提高了人们的生活质量。由于大型娱乐场所能够满足人的刺激感和冒险心理，相应的主题游乐园也在不断发展，并顺应了高刺激、高速度的趋势。大型娱乐场所在为人们提供身心愉悦的同时，也伴随着风险。在其工作的时候，它们具有转弯幅度大、快速、惯性大和范围广的特点。未进行检查或采取安全措施可能会导致游客人身伤害或财产损失。

1磁记忆检测原理

磁记忆现象是指铁磁性金属材料在外界环境因素（负载、温度、加工过程中的碰撞等）影响下，局部磁场发生异常残余磁性。铁磁材料表面局部磁场的变化即使在消除了中描述的外部环境因素后也不会改变。磁记忆检测的原理如下：在不使用磁场的人工激励的情况下，传感器用于测量被分析部件的表面磁场的分布，并确定在接收突变信号期间观察到的磁场，从而检测到可能存在的损伤部位。

2典型缺陷磁记忆信号

2.1压痕

压痕是娱乐设备轨道损坏的一种常见形式。传统的检测方法无法高效快速地发现此类损伤，而且这种损伤没有随着时间的推移而被重视，最终导致结构失效。压痕部位属于承重部位，设备长期运行后，压痕部位会发生局部变形。在这种情况下，压痕的表面磁场由两部分组成。其中之一是由于变形引起的磁场变化。第二部分是变形部位的磁记忆信号。通过对几个磁记忆信号进行分析比较，发现人该类信号的表征更加清晰。磁记忆信号的变形区与实际上的位置重合。该信号的形变也是单方向的。信号感应期间压痕的强度与感应所承载的负载成正比，记忆失真信号的绝对值通常小于200 A•m-1^[1]。

2.2划痕

公共和娱乐设施表面的划痕也很常见。它们大多出现在轨道和设备中，这是一种无法避免的损伤。由于游乐设施都在户外使用，带有金属边缘的部件会加速腐蚀并随着时间的推移而扩大。另外，如果设备使用时间长了，划痕上会堆积灰尘，而传统的表面检测技术，除非去除表面的灰尘，否则很难发现伤口问题。而使用磁记忆检测的方法，可以有效地检测划痕并做出明确的结论。通过比较磁记忆前后的图像，划痕信号表现为： 记忆信号的畸变可以呈现划痕情况，记忆信号是交变信号，与畸变信号无关。并且充磁后的信号可以有效消除划痕对磁场的作用，放大磁场的变形区域。

2.3变形

在磁记忆研究中，变形状态下产生的信号非常特殊，曲线特性接近压痕，磁记忆信号的绝对值很大。因此，可以利用磁记忆信号来判断变形状态，磁记忆信号的增加也意味着变形量的增加，但它们之间的关系并不是线性的。

2.4裂痕与开口

裂缝或开口对游乐区的安全会构成严重威胁。大多数裂缝和开口是由载荷过重引起的。由于局部应力非常集中，因此裂纹处磁记忆信号结构清晰。

2.5埋藏缺陷

埋藏错误可以分为多种形式，大致可分为是体积型缺陷、面状缺陷。在金属零件表面测得的部分磁场是周围磁场产生的磁场，传递到磁检漏仪磁场的磁力是引起故障的主要原因因为结构连接不紧密，记忆信号是由组件中过度集中的应力引起的。在其中，地磁会形成弱磁场，因此，埋藏缺陷导致的漏磁场非常弱。它将包含在零件表面测得的磁场值的故障记忆信号作为埋藏磁场，磁记忆信号越高代表故障越集中。因此，它的故障可以通过来自磁记忆信号强弱来确定^[2]。

3磁记忆检测技术在游乐设施上的应用

应力集中是金属缺陷的标志，可以猜测应力集中的位置。因此，应使用可预测的检测方法。磁记忆检测方法刚好有预测功能，这是使用磁记忆检测技术作为判断方法的前提。磁记忆信号的判别，首先要考虑记忆信号形成过程中电荷和周围磁场的大小和方向，它还应该考虑其绝对值，该值用于验证部件没有损坏，然后使用另一种方法重新测试以确定它是否有缺陷。在很多情况下，可以使用磁记忆法检测平面状缺陷，对于磁记忆信号异常但却其他检测方法找不到缺陷处，要给以更多注意^[3]。

3.1应用方法

游乐园无损检测中，游乐园销轴用的最多的便是45钢，它也是设备轴和销轴最常用的钢材。在我国，它广泛用于游乐园设备，其用量也很大。45钢的抗屈服强度为355 MPa，抗拉强度为600 MPa。在本次测试中，测试了具有磁记忆功能的45钢样品，扫描长度为200 mm，猜测是由于设备应力不足而导致销子折断，用试验机测试试件，将载荷从 0 kN 增加到 15 kN，负载每次增加5 kN并在达到15 kN负载后继续3分钟而保持不变。为了尽量减少芯棒磁性对最终测试结果的影响，本次测试应将样品取出进行测量，将样品拉伸至预定载荷，离线开始测量，记录立焊缝。记录样品表面在每个电荷状态的记忆信号输出方向，磁信号的位置和样品的检测方法总是相同的。测量后，使用拉伸机重新加载样本，为确保最终检测的准确性，必须将样品重新放回之前摆放地点。

检测45钢时，当发生缺陷时会达到极限值，试样表面的磁信号呈现凸出信号。可以看出，磁记忆信号的梯度值可以表明钢中存在缺陷。拉伸前，样本梯度值在缺陷位点引起较大的突变事件，可以看出，随着负载的增加，测点的最大比值也随之增加。对于从0 kN到10 kN的抗拉力矩，这是45钢的弹性阶段，最大比值随之增加，但整体改善不大。当拉力矩在 10 kN 和 15 kN 之间时，进入屈服阶段，梯度值急剧增加。通过改变对比梯度值的最大值，可以检查45钢的内部应力水平。可以断定，这部分是有缺陷的，因为在旋转的磁盘内存中检测信号异常状态下，最大磁场值达到40 A m-1，但磁场趋势曲线为不对称分布，并且经过了零点，则可以确定该应力不是集中位置^[4]。

3.2应用优势

记忆技术的灵敏度非常高，呈现的检测结果便于人类观察，可以快速、快速地判断游乐园设施场所的应力集中状态。磁记忆测试技术是一种新型无损检测技术，它可以有效识别出早期金属缺陷。在游乐设施中使用记忆测试方法相对于其他无损测试方法的优点包括： 天然磁场便可以有效满足磁记忆测试的要求，这样可以省去磁化过程。磁记忆测试适用于多种金属零件，被测零件的表面状况不会显着影响测试的最终精度。因此，可以直接在其原始状态下对设备进行令人满意的测试，而无需任何初步的功能处理。曲线图可以让你直接看到集中了多少应力，结果非常直观，适合检验员观察，检测器可以随身携带，检测效率非常高。

4结语

磁记忆检测技术广泛用于检测和保护游乐园设施对象，尤其是关键部件和危险部位，因为无需擦拭和去除非油漆等操作。大多数磁记忆检测技术所发现的异常迹象可以使用其他无损检测方法进行验证。如果测试者不熟悉磁特性，可以使用其他无损检测方法来确定缺陷的类型和大小。磁记忆检测技术可以识别出整个疲劳阶段，尤其是疲劳的三个阶段，可以分为三个阶段。此功能可查找用于安全评估和早期预警。

【参考文献】

[1]秦智军,郭阳阳,胡文绸.磁记忆检测技术在游乐设施上的运用探析[J].设备监理,2019(08):43-44.

[2]李小珊,白星,刘文贞,张世亮.基于磁记忆检测技术的滑行车类游乐设施重要销轴使用寿命评估[J].中国设备工程,2018(11):100-101.

[3]白星,李小珊,张世亮,刘文贞.基于磁记忆检测技术的游乐设施检测方法研究[J].价值工程,2017,36(11):131-133.

[4]胡斌,沈功田.磁记忆检测技术在游乐设施上的应用[J].无损检测,2016,38(11):21-26.