基于磁记忆机理的焊缝疲劳累积损伤特征

邢海燕，杨文光，黄保富，秦 萍

（1.东北石油大学 机械科学与工程学院，大庆 163318；2.哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨 150001）

焊缝结构广泛应用于压力容器、锅炉管道等设备中。由于焊缝在焊接过程中受焊接技术、温度及母材与焊条材料的热力学性能等因素影响，易产生咬边、夹杂、未焊透等缺陷并导致较大的残余应力。服役后的设备若长期在高温高压的条件下工作，处在交变载荷下的工作表面，特别是焊缝处易发生疲劳断裂，可能造成巨大的经济损失和灾难性的后果。因此，研究焊缝在交变应力下的力学特征、焊缝疲劳损伤过程的无损监测及寿命评估，对保障设备的安全运行具有十分重要的意义。

目前针对焊缝疲劳损伤的研究大多集中在从宏观角度利用焊缝在工作及试验中表现出来的性能，或者从显微微观角度观察材料组织变化上。而被誉为21世纪最具潜力无损检测技术的磁记忆检测技术能够从宏观、微观两个角度出发，运用铁磁学机理对焊缝进行探伤、在线监测及剩余寿命预测。

处于地磁环境下的铁磁性工件受到工作载荷的作用时，在其内部会发生具有逆磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向并在应力与变形集中区形成漏磁场，当外部应力去除后，铁磁性工件的这种漏磁场状态会继续保留下来［1－2］。综合考虑漏磁场法向分量Hp（y）过零点、极值点、峰－峰值和梯度等特征，可以准确地推断工件的应力集中及损伤缺陷［3］。……