國家的長治久安，依靠社會各領域的安全有序。各生産、服務單位的安全運營至關重要。然而，各類安全事故造成生命财産損失的報道時常見諸媒體。究其原因，諸如橋梁垮塌、房屋倒塌、列車脫軌、電梯事故、煤礦事故等安全事故，大多因為鋼結構件産生疲勞損傷、缺陷未被及時發現和處理。

經常檢測鋼結構件的疲勞損傷和缺陷十分重要。長期以來，探傷從肉眼觀察、觸碰摸排探傷，發展到電學、光學探傷，再發展到磁學探傷，即借助現代物理學、化學、地球物理學原理逐漸實現科學化、精确化探傷。然而，我國的高端無損探傷技術和設備依靠進口的局面長期沒有改變。當前，發達國家還對我國進行技術封鎖。自主研發、生産新型高精度無損探傷儀十分必要和緊迫。

TS401

傳統無損探傷技術原理及缺陷

因檢測手段不足，鋼絲繩斷裂事故很難預防。一旦發生斷繩事故，就可能造成人員傷亡和設備損毀，引起重大損失。

2010年8月，某塔吊司機正在工作，突然吊物及吊鈎一同墜落，塔機起升鋼絲繩突然斷裂，原因是鋼絲繩多處有較大波浪形和Z形扭結，一支鋼絲繩有籠形畸變，外層纏繞鋼絲繩有5處以上斷絲。

2012年7月，在浙江某地進行吊裝作業時，其中一台吊車的鋼絲繩突然斷裂，導緻已切割完成的梁體從支架上墜落，造成鋼管支架倒塌，造成1人死亡，3人受傷的重大事故。

2016年7月，某硫酸廠原料庫行車操作人員正常配料時，抓鬥提升時發現一根提升鋼絲繩斷裂，後其餘三根又同時斷裂。原因是鋼絲繩受力不均勻、疲勞造成斷裂。

分析以上鋼絲繩安全事故的原因，發現利用傳統無損探傷技術和設備無法保障鋼絲繩設備安全。傳統無損探傷技術包括X射線、γ射線、超聲波、磁粉、渦流、滲透(熒光、着色)等。各自存在自身缺陷，難以确保鋼絲繩運營安全。

x射線探傷和γ射線探傷原理是利用x射線、γ射線或其他高能射線穿透金屬材料，由于材料對射線的吸收和散射作用不同，使膠片感光不一樣，在底片上形成黑度不同的影像，據此來判斷材料内部缺陷情況。射線探傷要求工作表面平滑，且高度依賴檢驗人員經驗，隻能辨别缺陷種類、無法直觀體現缺陷形态。而且射線輻射會嚴重威脅操作人員的身體健康。

超聲波探傷原理是在均勻的材料中，缺陷的存在造成材料的不連續，從而造成聲阻抗的不一緻。根據反射定理，超聲波在兩種不同聲阻抗的介質交界面上會形成反射，反射波的能量大小與交界面兩邊介質聲阻抗的差異和交界面的取向、大小有關。超聲波無法探測應力集中部位，另外缺陷的尺寸小于波長時，超聲波将繞過缺陷而不能反射。

磁粉探傷原理是利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用。鐵磁性材料制品缺陷處磁導率與正常部位磁導率存在差異，磁化後這些材料不連續處的磁場将發生畸變，磁通洩漏處工件表面産生了漏磁場，從而吸附磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在适當的光照條件下，可顯現出缺陷位置和形狀。磁粉探傷需要磁化，操作程序過于複雜。

渦流探傷利用電磁感應原理，用激磁線圈使導電構件内産生渦電流，借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構件缺陷的有關信息。渦流探傷需要檢測線圈激磁。

滲透探傷是利用毛細現象檢查材料表面缺陷的一種無損檢驗方法，包括滲透、清洗、顯象和檢查四個基本步驟，但不适用于結構疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料探傷。

金屬磁記憶無損探傷原理及優勢

磁探測從空中到地面，再到水下，可以全範圍覆蓋、全天候進行。金屬磁記憶探傷屬于新型磁探測技術，是一種利用金屬磁記憶效應來檢測部件應力集中部位的快速無損檢測方法，具有無源自主的特點。

所謂金屬磁記憶效應是指：鐵磁性材料在加工和運行時，在應力和變形集中區域會發生磁疇組織定向和不可逆的重新取向。金屬構件表面的這種磁狀态“記憶”着微觀缺陷或應力集中的位置，即所謂的磁記憶效應。

磁異常探測理論認為，當磁探測傳感器位置與鐵磁性目标的距離大于3倍目标幾何尺寸時，可以把鐵磁性目标簡化成磁偶極子模型，不考慮地磁背景場情況下，磁場總強度B大小可以由下列公式計算出來。

當處于地磁場環境中的鐵磁性構件受到外部載荷作用時，該部位會出現磁疇的固定節點，産生磁極，形成退磁場，在金屬表面形成漏磁場。該漏磁場強度的切向分量Hpx具有最大值，而法向分量Hpy改變符号并具有零值。這種磁狀态的不可逆變化在工作載荷消除後依然保留了下來。

基于金屬磁記憶效應的基本原理制作的檢測儀器，通過記錄垂直于金屬構件表面的磁場強度分量沿某一方向的分布情況，能夠對鐵磁性金屬構件内部的應力集中區，即微觀缺陷和早期失效、損傷等進行診斷，防止突發性的疲勞損傷，是無損檢測領域的一種新的檢測手段。

金屬磁記憶方法與X射線、γ射線、超聲波、磁粉、渦流、滲透(熒光、着色) 等方法相比較，具有這些優點：不需要專門的磁化裝置；不需要對表面進行清潔處理；不需要采用耦合技術；可快速、準确檢測出應力集中的部位；既可檢測現有缺陷，亦可根據内應力變化預測未來可能發生的缺陷。

TS411

國創智能無損探傷技術設備取得國産化實質性突破

面對國家科技自強需求和生産生活安全需求發展形勢，國創智能加大微磁基礎傳感器及其相關技術設備研發生産力度，助力國家科技發展進步和民生領域安全保障。值得一提的是，國創智能已經取得實質性突破，實現金屬磁記憶探傷技術設備國産化。

國創智能GC-TS系列探傷設備基于金屬磁記憶探傷原理，采用超高靈敏度GMI磁傳感器檢測鋼絲繩、懸索/斜拉索、鋼管、鋼棒、鋼軌因疲勞産生的裂紋、因磨損産生的斷絲、因氧化産生的鏽蝕和因形變産生的内應力變化，其精度高（1nT）、速度快（10m/s)、體積小(20mm*10mm*5mm)、重量輕(10g)、功耗低，(200mW)，完全被動式測量，不會破壞損傷的漏磁特征，對Φ16mm（619）規格鋼絲繩可精确識别1根斷絲，其諸多優點必将取代采用勵磁、使用霍爾元件的探傷儀，以及一些采用圖像識别技術和射線測量方法的探傷産品，其在提升、吊裝、牽引、輸送、系泊設備方面應用極其廣泛，市場巨大。

國創智能在鋼絲繩無損探傷領域已經研發生産了一系列産品。其中GC-TS401鋼絲繩探傷儀，主要用于鋼絲繩、輸送帶、橋梁懸索、光纜和電纜铠裝層的生産過程中的檢驗，以及使用過程中的實時在線安全監測和定期檢查。其内部集成了自主知識産權的GMI四通道超高靈敏度磁傳感器，實現消噪、磁異信息特征量提取、識别和判斷等系列軟件算法，可防水、防塵、防爆、抗振動沖擊，同時具備CAN、RS485、WIFI三種通信接口，便于組網，特别适合礦山、港口、碼頭大型提升設備、企事業單位和住宅小區電梯、貨梯、起重機。

其中GC-TS411起重設備鋼絲繩探傷儀，主要用于設備鋼纜的生産過程中的檢驗，以及使用過程中的實時在線安全監測和定期檢查。國創智能進一步研發了主要用于6mm 鋼絲繩、20mm 鋼絲繩、100mm 鋼絲繩，以及35mm 和42.5mm礦用鋼絲繩的探傷設備。

國創智能作為一家集科研、生産于一體的高技術企業，從事微磁基礎傳感器自主研發及生産，不斷進行科技創新，緻力于微磁基礎傳感器及相關技術設備國産化。國創智能高精度微磁基礎傳感器是一種基于微磁量子巨磁阻抗效應和具有軸向采集原理工作的傳感器，可用于包括金屬無損探傷在内，及地磁定位導航、地震前兆監測、航道管理、應力監測、生物醫療、水下搜救等數十個行業領域。國創智能微磁基礎傳感器産業化成果助力經濟社會發展，其影響日益廣泛。

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