近日，开云电竞投注（华东）智能传感与无损检测团队在碳钢内部与表面裂纹高灵敏电磁检测方法研究方面取得重要进展。团队提出了一种基于交流电场测量技术（ACFM）主磁场磁阻测量的“磁阻扰动检测（Magnetic Resistance Perturbation Testing，MRPT）”新方法，实现了对碳钢中埋藏深达11.5 mm 的内部裂纹及微小表面裂纹的高灵敏检测。相关研究以“Magnetic resistance perturbation testing for high-sensitivity detection of subsurface and surface cracks in carbon steel”为题，发表在国际无损检测权威期刊《NDT & E International》上。论文第一作者为丁建喜博士，通讯作者为李伟教授。论文署名单位为开云电竞投注（华东）海洋工程与安全技术中心，合作单位包括青岛科技大学机电工程学院。研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、青岛市自然科学基金以及国家重点研发计划青年科学家项目等多项基金资助。
图1 论文首页
针对传统电磁无损检测技术在碳钢中检测内部裂纹时存在“次生场过弱、信噪比低、对裂纹方向敏感”等瓶颈，团队提出了基于“磁导率扰动—磁阻积分放大”的新检测思路：在ACFM探头作用区域引入弱直流磁化，使碳钢工作在 μ–H 曲线的上升段，内部或表面裂纹会在其周围形成局部磁导率扰动，从而改变ACFM主磁场作用区内的等效磁阻。通过测量主磁场的磁阻扰动而非传统的次生电磁场信号，实现了对垂直裂纹与平行裂纹的统一高灵敏检测。
图2 磁阻扰动检测机理
为增强磁阻扰动效应，团队设计了U形磁芯+双绕组激励结构，利用有限元仿真系统系统分析了不同埋深、不同方向裂纹引起的磁导率与磁阻变化规律，揭示了“平行裂纹虽局部扰动较弱，但沿长度方向形成更长扰动区域，经主磁场磁阻积分后可与垂直裂纹产生相当级别的可测信号”的机理，为检测“与磁化方向近似平行、传统方法最难发现”的裂纹提供了新手段。
图3 平行裂纹(a)与垂直裂纹(b)引起的磁阻扰动
在此基础上，团队搭建了MRPT实验平台，对多组碳钢试件进行了验证。结果表明：对于埋深达到11.5 mm、裂纹深度仅0.5 mm 的水平与垂直内部裂纹，MRPT信号均呈现清晰稳定的波谷特征，信噪比显著优于传统ACFM方法；对于表面裂纹，MRPT可灵敏检测到长度仅1 mm、深度0.5 mm 的微小裂纹，并显著提升不同深度裂纹信号幅值分辨率，有利于裂纹深度的定量评估。
图4 MRPT方法与传统ACFM方法比较
该研究构建了“直流弱磁化 + ACFM 主磁场磁阻测量”的新型复合电磁检测机制，在不依赖强磁饱和和复杂双系统耦合的前提下，实现了对不同方向、不同埋深裂纹的一致高灵敏检测，为长输管道、压力容器、海洋工程构件等关键碳钢结构的在役检测与安全评估提供了新的技术路径。团队后续将进一步拓展MRPT方法在不同磁性材料及复杂几何结构中的适用性，结合强弱磁化工况开展表面—近表面—深埋裂纹的统一定量评价，并探索其在腐蚀缺陷检测中的应用潜力。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0963869525002762
