磁粉檢測物理基礎(chǔ)(-363)課件

1、磁粉檢測物理基礎(chǔ)河南省鶴壁市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所代純軍聯(lián)系電話13569636075中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)第一章：緒 論磁粉檢測的發(fā)展簡史和現(xiàn)狀中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)1.2漏磁場檢測與磁粉檢測1.2.1 漏磁場檢測鐵磁性材料工件被磁化后，在不連續(xù)性處或磁路截面變化處，磁力線離開和進(jìn)入工件表面形成的磁場稱為漏磁場。所謂不連續(xù)性，就是工件正常組織結(jié)構(gòu)或外形的任何間斷，這種間斷可能會(huì)也可能不會(huì)影響工件的使用性能。通常把影響工件使用性能的不連續(xù)性稱為缺欠。由于磁力線逸出工件表面形成磁極并形成可檢測的漏磁場，檢測漏磁場的方法稱為漏磁場檢測，包括磁粉檢測與檢測元件檢測。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)

2、 磁粉檢測是利用鐵磁性粉末磁粉，作為磁場的傳感器，即利用漏磁場吸附磁粉形成的磁痕(磁粉聚集形成的圖像)來顯示不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。檢測元件檢測是利用磁帶、霍耳元件、磁敏二極管或感應(yīng)線圈作為磁場的傳感器，檢測不連續(xù)性處漏磁場的位置、大小和方向。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 1.2.2磁粉檢測原理鐵磁性材料和工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小。如圖11所示。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 圖l l不連續(xù)性處漏磁場分布1裂紋 2漏磁場 3近表面氣孔 4內(nèi)部氣孔

3、 5磁力線 6工件 磁粉檢測的基礎(chǔ)是不連續(xù)性處漏磁場與磁粉的磁性相互作用。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 磁粉檢測程序磁粉檢測的七個(gè)程序是：(1)預(yù)處理；(2)磁化；(3)施加磁粉或磁懸液；(4)磁痕的觀察與記錄：(5)缺陷評級；(6)退磁；(7)后處理。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 表面缺陷無損檢測方法的比較磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測都屬于表面缺陷無損檢測方法，但其方法原理和適用范圍區(qū)別很大，并且有各自獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性。所以無損檢測人員應(yīng)熟悉掌握這三種檢測方法，并能根據(jù)工件材料、狀態(tài)和檢測要求，選擇合理的方法進(jìn)行檢測。如磁粉檢測對鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測靈敏度，可發(fā)現(xiàn)微米級寬度的小缺陷

4、，所以特種設(shè)備對鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測宜優(yōu)先選擇磁粉檢測，確因工件結(jié)構(gòu)形狀等原因不能使用磁粉檢測時(shí)，方可使用滲透檢測或渦流檢測。表面缺陷無損檢測方法的比較中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)第2章 磁粉檢測物理基礎(chǔ) 磁現(xiàn)象和磁場 磁極間相互排斥和相互吸引的力稱為磁力。磁力的大小和方向是可以測定的，同一個(gè)磁體兩個(gè)磁極的磁力大小相等，但方向相反。把一個(gè)磁體靠近原來沒有磁性的鐵磁性物體時(shí)，該物體不僅能被磁體吸引，還能被磁體磁化，并具有了吸引其它鐵磁性物體的性質(zhì)。使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程叫磁化。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)磁場與磁力線 磁體間的相互作用是通過磁場來實(shí)現(xiàn)的。所謂磁場是具有磁力作用的空間，磁場

5、存在于被磁化物體或通電導(dǎo)體的內(nèi)部和周圍。它是由運(yùn)動(dòng)電荷形成的。磁場的特征是對運(yùn)動(dòng)電荷(或電流)具有作用力，在磁場變化的同時(shí)也產(chǎn)生電場。用假想的磁力線來反映磁場中各點(diǎn)的磁場強(qiáng)度和方向 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 單位面積上的磁力線數(shù)目與磁場的大小成正比，因此可用磁力線的疏密程度反映磁場的大小。在磁力線密的地方磁場大，在磁力線稀的地方磁場就小。1磁力線具有以下特性：1) 磁力線是具有方向性的閉合曲線。在磁體內(nèi)，磁力線是由S極到N極；在磁體外，磁力線是由N極出發(fā)，穿過空氣進(jìn)入S極的閉合曲線。2) 磁力線互不相交。3) 磁力線可描述磁場的大小和方向。4）異性磁極的磁力線容易沿磁阻最小路徑通過，其密度隨著距兩極

6、的距離增大而減小。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2圓周磁場馬蹄形磁鐵如圖25d，具有N極和S極，磁力線從N極出發(fā)穿過空氣進(jìn)入S極，在磁鐵內(nèi)部，磁力線從S極到N極閉合，它的兩極能吸引鐵磁性材料。將上述磁鐵彎曲，使兩磁極靠得很近，如圖25c，磁極間距變小，磁力線離開磁極N，穿過空氣又重新進(jìn)入磁極S，產(chǎn)生漏磁場，漏磁場能強(qiáng)烈地吸附磁粉。a) 兩極熔合后的磁力線分布 b)有不連續(xù)性的磁力線分布 c)兩極空間漏磁場分布 d)磁力線方向圖25用馬蹄形磁鐵描述圓周磁場當(dāng)磁鐵兩端再彎曲，兩極熔合形成一圓環(huán)如圖25a，此時(shí)磁鐵內(nèi)既無磁極又不產(chǎn)生漏磁場，因而不能吸引鐵磁性材料但在磁鐵內(nèi)包容了一個(gè)圓周磁場或已被周向磁化。如果已

7、周向磁化的工件存在與磁力線垂直的裂紋，則在裂紋兩側(cè)立即產(chǎn)生N極和S極，形成漏磁場，吸附磁粉形成磁痕，顯示出裂紋缺陷，如圖25b。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)縱向磁化如果將馬蹄形磁鐵校直為條形磁鐵，在其兩端是N極和S極，能強(qiáng)烈地吸附磁粉，說明該條形磁鐵已被縱向磁化。如圖26a。如果磁力線被不連續(xù)性或裂紋阻斷而在其兩側(cè)形成N極和S極，產(chǎn)生漏磁場，如圖26b和圖26c，吸附磁粉形成磁痕，從而顯示出不連續(xù)性或裂紋，這就是磁粉檢測的基礎(chǔ)。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) a)馬蹄形磁鐵被校直成條形磁鐵后N極和S極的位置 b)具有機(jī)加工槽的條形磁鐵產(chǎn)生的漏磁場 c)縱向磁場裂紋產(chǎn)生的漏磁場圖26 用條形磁鐵描述縱向磁化中國工業(yè)檢

8、驗(yàn)檢測網(wǎng)2.2.2 磁通量磁通量簡稱磁通,它是垂直穿過某一截面的磁力線條數(shù)，用符號表示，在SI單位制中，磁通的單位是韋伯(Wb)，其換算關(guān)系為：l韋【伯】(Wb) =108麥【克斯韋】 (Mx)1麥【克斯韋】(Mx) =10-8韋【伯】(Wb)在均勻的磁場中，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度方向垂直于截面S時(shí)，通過該截面S的磁通量表示為：=BS (2-2)式中：B磁通密度(T) 特斯拉磁通量(Wb) 韋伯S磁力線垂直穿過的單位面積(m2)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.2.3 磁通密度與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直穿過單位面積上的磁通量(或磁力線條數(shù))稱為磁通密度，用符號B表示。B = /S(2-3)將原來不具有磁性的鐵磁性材料放入外加

9、磁場內(nèi)，便得到磁化，它除了原來的外加磁場外，在磁化狀態(tài)下鐵磁性材料自身還產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)磁場，這兩個(gè)磁場疊加起來的總磁場，稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度，用符號B表示。磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度一樣，具有大小和方向，可以用磁感應(yīng)線表示。通常把鐵磁性材料中的磁力線稱為磁感應(yīng)線。磁感應(yīng)線上每點(diǎn)的切線方向代表該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小也等于垂直穿過單位面積上的磁通量，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱為磁通密度。在SI單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是特(斯拉) (T)， 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度不同的是，磁場強(qiáng)度只與激磁電流有關(guān)，與被磁化的物質(zhì)無關(guān)。而磁感應(yīng)強(qiáng)度不僅與磁場強(qiáng)度有關(guān)，還與被磁化的物質(zhì)有關(guān)，如與材料磁導(dǎo)

10、率有關(guān)。因?yàn)锽=H，所以鐵磁性材料的磁導(dǎo)率越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B就越大，這就是鐵磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度B遠(yuǎn)大于磁場強(qiáng)度H的理由。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)圓周磁場 馬蹄形磁鐵如圖25d，具有N極和S極，磁力線從N極出發(fā)穿過空氣進(jìn)入S極，在磁鐵內(nèi)部，磁力線從S極到N極閉合，它的兩極能吸引鐵磁性材料。將上述磁鐵彎曲，使兩磁極靠得很近，如圖25c，磁極間距變小，磁力線離開磁極N，穿過空氣又重新進(jìn)入磁極S，產(chǎn)生漏磁場，漏磁場能強(qiáng)烈地吸附磁粉。a) 兩極熔合后的磁力線分布 b)有不連續(xù)性的磁力線分布 c)兩極空間漏磁場分布 d)磁力線方向圖25用馬蹄形磁鐵描述圓周磁場當(dāng)磁鐵兩端再彎曲，兩極熔合形成一圓環(huán)如圖25a，此

11、時(shí)磁鐵內(nèi)既無磁極又不產(chǎn)生漏磁場，因而不能吸引鐵磁性材料但在磁鐵內(nèi)包容了一個(gè)圓周磁場或已被周向磁化。如果已周向磁化的工件存在與磁力線垂直的裂紋，則在裂紋兩側(cè)立即產(chǎn)生N極和S極，形成漏磁場，吸附磁粉形成磁痕，顯示出裂紋缺陷，如圖25b。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.2.4 磁導(dǎo)率 磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場強(qiáng)度H的比值稱為磁導(dǎo)率，或稱為絕對磁導(dǎo)率，用符號表示，表示材料被磁化的難易程度，單位 H/m . 不是常數(shù)，隨磁場大小不同而改變，有最大值。真空磁導(dǎo)率 o 在真空中，磁導(dǎo)率是常數(shù)， o 410-7 H/m 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)相對磁導(dǎo)率 r 材料的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值 r/o 無單位 此外，磁粉探傷中還用到材

12、料磁導(dǎo)率、最大磁導(dǎo)率、有效磁導(dǎo)率和起始磁導(dǎo)率。 材料磁導(dǎo)率：材料磁導(dǎo)率是在磁路完全處于材料內(nèi)部情況下所測得的B/H，主要用于周向磁化。最大磁導(dǎo)率：在磁化曲線上，B/H值最大時(shí)對應(yīng)拐點(diǎn)處的磁導(dǎo)率稱為最大磁導(dǎo)率m有效磁導(dǎo)率（表觀磁導(dǎo)率）：有效磁導(dǎo)率是指工件在線圈中磁化產(chǎn)生的B與空載線圈產(chǎn)生的H的比值。有效磁導(dǎo)率不完全有材料的性質(zhì)決定，在很大程度上與零件的形狀有關(guān)，它對縱向磁化很重要。起始磁導(dǎo)率：在B和H接近零時(shí)測得的磁導(dǎo)率稱為起始磁導(dǎo)率 a。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)鐵磁性材料的磁疇方向a）不顯示磁性； b）磁化 c）保留一定剩磁 當(dāng)把鐵磁性材料放到外加磁場中去時(shí)，磁疇就會(huì)受到外加磁場的作用，一是使磁疇磁

13、矩轉(zhuǎn)動(dòng)，二是使疇壁發(fā)生位移，最后全部磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)向與外加磁場方向一致，鐵磁性材料被磁化，顯示出很強(qiáng)的磁性。 高溫情況下，磁體中分子熱運(yùn)動(dòng)會(huì)破壞磁疇的有規(guī)則排列，使磁體的磁性削弱。超過居里點(diǎn)后，磁性全部消失，變?yōu)轫槾刨|(zhì)。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.3.3 磁化過程 (1)未加外加磁場時(shí)，磁疇磁矩雜亂無章，對外不顯示宏觀磁性，如圖 (a) (2)在較小的磁場作用下，磁矩方向與外加磁場方向一致或接近的磁疇體積增大，而磁矩方向與外加磁場方向相反的磁疇體積減小，疇壁發(fā)生位移，如圖 (b)。 (3)增大外加磁場時(shí)，磁矩轉(zhuǎn)動(dòng)疇壁繼續(xù)位移， 最后只剩下與外加磁場方向比較接近的磁疇，如圖 (c)。 (4)繼續(xù)增大

14、外加磁場，磁矩方向轉(zhuǎn)動(dòng)，與外加磁場方向接近，如圖 (d)。 (5)當(dāng)外加磁場增大到一定值時(shí)，所有磁疇的磁矩都沿外加磁場方向有序排列， 達(dá)到磁化飽和，相當(dāng)于一個(gè)微小磁鐵或磁偶極子，產(chǎn)生N極和S極，宏觀上呈現(xiàn)磁性，如圖 (e)。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)曲線特征：中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)典型磁性材料30CrMnSiA經(jīng)880油淬，300回火狀態(tài)下，測得的磁化曲線見下圖，包括BH曲線，H曲線，和BrH曲線。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.3.5 磁滯回線圖中：Bm飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，表示工件在飽和磁場強(qiáng)度Hm磁化下B達(dá)到飽和，不再隨H的增大而增大，對應(yīng)的磁疇全部轉(zhuǎn)向與磁場方向一致。初始磁化曲線的切線與x軸的夾角，=tg-1

15、（B/H），大小反映鐵磁性材料被磁化的難易程度。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 描述磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線叫磁滯回線，如圖2-11所示。當(dāng)鐵磁性材料在外加磁場強(qiáng)度磁化到1點(diǎn)時(shí)，減小磁場強(qiáng)度到零，磁感應(yīng)強(qiáng)度并不沿曲線l0下降，而是沿曲線12降到2點(diǎn)，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度變化滯后于磁場強(qiáng)度變化的現(xiàn)象叫磁滯現(xiàn)象，它反映了磁化過程的不可逆性。當(dāng)磁場強(qiáng)度增大到1點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度不再增加，得到的0l曲線稱為初始(起始)磁化曲線。當(dāng)外加磁場強(qiáng)度H減小到零時(shí)。保留在材料中的磁性，稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱剩磁，用Br表示，如圖中的02和05。為了使剩磁減小到零，必須施加一個(gè)反向磁場強(qiáng)度，使剩磁降為零所施加的反向磁場強(qiáng)度稱為矯頑力

16、，用Hc表示，如圖中的03和06。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 如果反向磁場強(qiáng)度繼續(xù)增加，材料就呈現(xiàn)與原來方向相反的磁性，同樣可達(dá)到飽和點(diǎn)（4），當(dāng)H從負(fù)值減小到零時(shí)，材料具有反方向的剩磁Br，即05。磁場經(jīng)過零值后再向正方向增加時(shí)，為了使Br減小到零，必須施加一個(gè)反向磁場強(qiáng)度，如圖中的06，磁場在正方向繼續(xù)增加時(shí)曲線回到1點(diǎn)，完成一個(gè)循環(huán)，如圖中的l234561，即材料內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B是按照一條對稱于坐標(biāo)原點(diǎn)的閉合磁化曲線，稱為磁滯回線。只有交流電才產(chǎn)生這種磁滯回線。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 可歸納出鐵磁性材料具有以下特性：(1)高導(dǎo)磁性能在外加磁場中強(qiáng)烈地磁化，產(chǎn)生非常強(qiáng)的附加磁場，它的磁導(dǎo)率很高，相對磁

17、導(dǎo)率可達(dá)數(shù)百甚至數(shù)千。(2)磁飽和性鐵磁性材料由于磁化所產(chǎn)生的附加磁場，不會(huì)隨外加磁場增加而無限地增加，當(dāng)外加磁場達(dá)到一定程度后，全部磁疇的方向都與外加磁場的方向一致，磁感應(yīng)強(qiáng)度B不再增加，呈現(xiàn)磁飽和。(3)磁滯性當(dāng)外加磁場的方向發(fā)生變化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化滯后于磁場強(qiáng)度的變化。當(dāng)磁場強(qiáng)度減小到零時(shí)，鐵磁性材料在磁化時(shí)所獲得的磁性并不完全消失，而保留了剩磁。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)根據(jù)矯頑力Hc大小分為軟磁材料（Hc=8000A/m）軟磁材料與硬磁材料的特征 (1)軟磁材料是指磁滯回線狹長，具有高磁導(dǎo)率、低剩磁、低矯頑力和低磁阻的鐵磁性材料。軟磁材料磁粉檢測時(shí)容易磁化，也容易退磁。軟磁材料如電工用純

18、鐵、低碳鋼和軟磁鐵氧體等材料。 (2)硬磁材料是指磁滯回線肥大，具有低磁導(dǎo)率、高剩磁、高矯頑力和高磁阻的鐵磁性材料。硬磁材料磁粉檢測時(shí)難以磁化，也難以退磁。硬磁材料如鋁鎳鈷、稀土鈷和硬磁鐵氧體等材料。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.4電流的磁場2.4.1通電圓柱導(dǎo)體的磁場磁場方向：與電流方向有關(guān)，用右手定則確定。磁場大?。喊才喹h(huán)路定律計(jì)算根據(jù)上式，通電直長導(dǎo)體表面的磁場強(qiáng)度為：中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)H磁強(qiáng)強(qiáng)度（A/m）I電流強(qiáng)度（A）R圓柱導(dǎo)體半徑（m）導(dǎo)體外r處（rR）和導(dǎo)體內(nèi)部r處（rR 時(shí) r2并l0時(shí)：高充填因數(shù)線圈線圈橫截面面積與被檢工件橫截面面積之比2時(shí)。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 3 )按通電線圈的長

19、度L和內(nèi)徑D的比分為：短螺管線圈(LD）在有限長螺管線圈內(nèi)部的中心軸線上，磁場分布較均勻，磁力線方向大體上與中心軸線平行，線圈兩端處的磁場強(qiáng)度為中心的1/2左右，如圖2-23所示。在線圈橫截面上，靠近線圈內(nèi)壁的磁場強(qiáng)度較線圈中心強(qiáng)，如圖2-24所示。無限長螺管線圈(LD)，或在無限遠(yuǎn)處頭尾相接的線圈。無限長螺管線圈內(nèi)部磁場分布均勻，并且磁場只存在于線圈內(nèi)部，磁力線方向與線圈的中心軸線平行。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 圖2-22短螺管線圈中心軸線上的磁場分布圖2-23有限長螺管線圈中心軸線上的磁場分布圖2-24螺管線圈橫截面上的磁場分布中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.4.4 交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)磁化是利用交叉磁

20、軛或交叉線圈產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場磁化工件的。旋轉(zhuǎn)磁化屬于復(fù)合磁化(多向磁化)。它是利用兩相或多相磁場相互疊加而形成的合成磁場對工件進(jìn)行磁化的，交叉磁軛可以形成旋轉(zhuǎn)磁場。它的四個(gè)磁極分別由兩相具有一定相位差的正弦交變電流激磁。如圖2-26所示，于是就能在四個(gè)磁極所在平面形成與激磁電流頻率相等的旋轉(zhuǎn)著的(合成)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場因此而得名。能形成旋轉(zhuǎn)磁場的基本條件是：兩相磁軛的幾何夾角與兩相激磁電流的相位差均不等于00或1800。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 圖2-25交叉磁軛示意圖 圖226激磁電流波形圖中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 當(dāng)兩相磁軛的幾何夾角與兩相磁軛激磁電流的相位差均為90時(shí)，在磁極所在面的幾何中心點(diǎn)將形成圓

21、形旋轉(zhuǎn)磁場，一周期內(nèi)其合成磁場軌跡為圓。而且其幅值始終與Hm相等，這就是為什么使用交叉磁軛一次磁化操作就能發(fā)現(xiàn)任何方向缺陷的原因。另外，由于交叉磁軛形成的旋轉(zhuǎn)磁場，與交流電磁軛的磁場不同，它的磁場沒有通過零點(diǎn)的瞬間，所以交叉磁軛的提升力也就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于交流電磁軛。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)影響旋轉(zhuǎn)磁場形成的因素產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的必要條件：一是兩相正弦交變磁場必須形成一定的夾角，二是兩相交流電必須具有一定的相位差。評價(jià)旋轉(zhuǎn)磁場，通常利用四個(gè)磁極所在平面的幾何中心點(diǎn)形成的旋轉(zhuǎn)磁場形狀進(jìn)行描述。比如，當(dāng)兩相磁軛的幾何夾角=90o兩相激磁電流的相位差中=/2時(shí)，幾何中心點(diǎn)就能形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)90o，/2時(shí)(但是0

22、o，180o，0，)將形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。從使用角度來說，圓形旋轉(zhuǎn)磁場對各方向缺陷的檢測靈敏度趨于一致，而橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場則較差。只有在激磁規(guī)范足夠大時(shí)才能確保各方向的檢測靈敏度。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.5退磁場2.5.1 退磁場定義 把鐵磁性材料磁化時(shí)，由材料中磁極所產(chǎn)生的磁場稱為退磁場，它對外加磁場有削弱作用，用符號H表示。 退磁場與材料的磁化強(qiáng)度成正比。 H退磁場 M磁化強(qiáng)度 N退磁因子2.5.2 有效磁場 鐵磁性材料磁化時(shí)，只要在工件上產(chǎn)生磁極，就會(huì)產(chǎn)生退磁場，它削弱了外加磁場，所以工件上的有效磁場用H表示，等于外加磁場減去退磁場。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) H有效磁場（A/m）

23、Ho外加磁場（A/m） H退磁場（A/m） 得: 2.5.3 退磁因子N N 主要與工件的形狀有關(guān)（L/D），對于完整的閉合的環(huán)形試樣N=0；對于球體，N=0.333；對于圓鋼棒，L/D愈小，N愈大。 影響試件退磁場大小的因素： 退磁場大小與外加磁場大小有關(guān)，外加磁場增大，退磁場也增大；退磁場與L/D有關(guān)，L/D增大，退磁場減小；工件磁化時(shí)，如果不產(chǎn)生磁極，就不會(huì)產(chǎn)生退磁場。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)如果工件的截面為非圓形，設(shè)截面面積為S，則有效直徑為： 則 退磁場的計(jì)算 P.32 例1 例2計(jì)算結(jié)果討論： 當(dāng)L/D=2時(shí)，退磁場影響很大，工件磁化需要很大的外加磁場強(qiáng)度。只有當(dāng)外加磁場強(qiáng)度Ho遠(yuǎn)遠(yuǎn)大

24、于有效磁場強(qiáng)度H時(shí)，才足以克服退磁場的影響，對工件進(jìn)行有效的磁化。但實(shí)際上通電線圈很難產(chǎn)生上千Oe的外加磁場強(qiáng)度，所以通常采用延長塊將工件接長，以增大L/D值，減小退磁場的影響。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.6 磁路與磁感應(yīng)線的折射磁力線通過的閉合路徑叫磁路。2.6.1 磁路定律：中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.6.2磁感應(yīng)線的折射 當(dāng)磁通量從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，它的量不變。但是如果這兩種介質(zhì)的磁導(dǎo)率不同，那么這兩種介質(zhì)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度就會(huì)不同，方向也會(huì)改變，這稱為磁感應(yīng)線的折射，并遵循折射定律： 當(dāng)磁感應(yīng)線由鋼鐵進(jìn)入空氣，或者由空氣進(jìn)入鋼鐵，在空氣中磁感應(yīng)線實(shí)際上是垂直的。磁感應(yīng)強(qiáng)度的邊界條件: （方向分

25、量連續(xù)） （切向分量連續(xù)）中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.7 漏磁場2.7.1 漏磁場的形成 所謂漏磁場，就是鐵磁性材料磁化后，在不連續(xù)性處或磁路的截面變化處，磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入表面時(shí)形成的磁場。如右圖 兩磁極間漏磁場分布中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)漏磁場形成的原因，是由于空氣的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鐵磁性材料的磁導(dǎo)率。如果在磁化了的鐵磁性工件上存在著不連續(xù)性或裂紋，則磁感應(yīng)線優(yōu)先通過磁導(dǎo)率高的工件，這就迫使不部分磁感應(yīng)線從缺陷下面繞過，形成磁感應(yīng)線的壓縮。但是，工件上這部分可容納的磁感應(yīng)線數(shù)目也是有限的，又由于同性磁感應(yīng)線相斥，所以，不部分磁感應(yīng)線從不連續(xù)性中穿過，另一部分磁感應(yīng)線遵從折射定律幾乎從工

26、件表面垂直地進(jìn)入空氣中去繞過缺陷又折回工件，形成了漏磁場。2.7.2 缺陷的漏磁場分布 缺陷產(chǎn)生的漏磁場可以分解為水平分量Bx和垂直分量By，水平分量與工件表面平行，垂直分量與工件表面垂直。假設(shè)有一矩形缺陷，則在矩形中心，漏磁場的水平分量有極大值，并左右對稱。而垂直分量為通過中心點(diǎn)的曲線，其示意圖見圖2-32，圖中（a）為水平分量，（b）為垂直分量，如果將兩個(gè)分量合成，則可得到如圖（c）所示的漏磁場。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.7.3 漏磁場對磁粉的作用力 漏磁場對磁粉的吸附可看成是磁極的作用，如果有磁粉在磁極區(qū)通過，則將被磁化，也呈現(xiàn)出N極和S極，并沿著磁感應(yīng)線排列起來。當(dāng)磁粉

27、的兩極與漏磁場的兩極互相作用時(shí)，磁粉就會(huì)被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁場的磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感應(yīng)線最大密度區(qū)，即指向缺陷處。 見下頁 圖 漏磁場的寬度要比缺陷的實(shí)際寬度大數(shù)倍至數(shù)十倍，所以磁痕對缺陷寬度具有放大作用，能將目視不可見的缺陷變成目視可見的磁痕使之容易觀察出來。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 磁粉受漏磁場吸引中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.7.4 影響漏磁場的因素（1）外加磁場強(qiáng)度的影響 缺陷的漏磁場大小與工件磁化程度有關(guān)。一般說來，外加磁場強(qiáng)度一定要大于產(chǎn)生最大磁導(dǎo)率m對應(yīng)的磁場強(qiáng)度Hm，使磁導(dǎo)率減小，磁阻增大，漏磁場增大。 當(dāng)鐵磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和值的80%左

28、右時(shí)，漏磁場便會(huì)迅速增大。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)（2）缺陷位置及形狀的影響 a 缺陷埋藏深度的影響 影響很大 同樣的缺陷，位于工件表面時(shí)，產(chǎn)生的漏磁場大；若位于工件的近表面，產(chǎn)生的漏磁場顯著減??；若位于工件表面很深處，則幾乎沒有漏磁場泄漏出工件表面。 b 缺陷方向的影響 缺陷垂直于磁場方向，漏磁場最大，也最有利于缺陷的檢出；若與磁場方向平行則幾乎不產(chǎn)生漏磁場；當(dāng)缺陷與工件表面由垂直逐漸傾斜成某一角度，而最終變?yōu)槠叫?，即傾角等于0時(shí)，漏磁場也由最大下降至零，下降曲線類似于正弦曲線由最大值降至零值的部分。c 缺陷深寬比的影響 缺陷的深寬比是影響漏磁場的一個(gè)重要因素，缺陷的深寬比愈大，漏磁場愈大，缺陷愈

29、容易發(fā)現(xiàn)。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)（3）工件表面覆蓋層的影響（4）工件材料及狀態(tài)的影響 晶粒大小的影響 含碳量的影響 熱處理的影響 合金元素的影響 冷加工的影響中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2.8 磁粉檢測的光學(xué)基礎(chǔ) 發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度是指光源在給定方向上單位立體角內(nèi)傳輸?shù)墓馔?，用符號I表示，單位是坎德拉(Cd)。 光通量光通量是指能引起眼睛視覺強(qiáng)度的輻射通量。用符號表示，單位是流明(Lm)。流明(Lm)是發(fā)光強(qiáng)度為1坎德拉的均勻點(diǎn)光源在1球面度立體角內(nèi)發(fā)出的光通量。 照度照度也稱光照度，是單位面積上接收的光通量。用E表示，單位是：勒克斯（Lx）。勒克斯（Lx）是1流明的光通量均勻分布在1m2表面上產(chǎn)生的光照度

30、，1（Lx）=1（Lm）/m2。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 輻照度輻照度又稱輻射照度，是入射的輻射通量與該輻射面積之比。單位是：瓦特/米2（1W/ m2=100W/cm2）。 紫外線紫外線是指波長為100nm400nm的不可見光，其波譜圖位于可見光和X射線之間，如圖2-36所示。不是所有的紫外線都可以用于熒光磁粉檢測，只有波長為320nm400nm的黑光才能用于熒光磁粉檢測。波長320nm400nm的紫外線稱為UV-A、黑光或長波紫外線，UV-A波長的紫外線，適用于熒光磁粉檢測，它的峰值波長約為365nm。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 黑光燈發(fā)出的光，既包括不可見的紫外光，也包括可見光。不可見光峰值在365nm

31、附近，這正是激發(fā)熒光磁粉的所需要的波長，而可見光和中波及短波紫外線則是不需要的。因?yàn)榭梢姽庥绊憻晒獯欧鄞藕鄣淖R別，中波和短波紫外光對人眼有傷害。因此，采用濾光片將不需要的光線濾掉，僅讓波長320nm400nm的長波紫外線(UVA黑光)通過，所以把這種紫外燈通常叫做黑光燈。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)第三章：磁化方法與磁化電流3.1 磁化電流在磁粉檢測中是用電流來產(chǎn)生磁場的，常用不同的電流對工件進(jìn)行磁化。這種為在工件上形成磁化磁場而采用的電流叫做磁化電流。由于不同電流隨時(shí)間變化的特性不同，在磁化時(shí)所表現(xiàn)出的性質(zhì)也不一樣，因此在選擇磁化設(shè)備與確定工藝參數(shù)時(shí)，應(yīng)該考慮不同電流種類的影響。磁粉探傷采用的磁化電流

32、有交流電、整流電（包括單相半波整流電、單相全波整流電、三相半波整流電和三相全波整流電）、直流電和沖擊電流，其中最常用的磁化電流是交流電、單相半波直流電和三相全波整流電。其有效值和峰值的關(guān)系 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.1.1 交流電 方向隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化的電流稱為正弦交流電，簡稱交流電，用符號AC表示。 交流電在一個(gè)周期內(nèi)的電流最大值叫峰值，用Im表示。在工程上還應(yīng)用有效值和平均值。交流電的有效值，是指在相同的電阻上分別通以直流電流和交流電流，經(jīng)過一個(gè)交流周期時(shí)間，電阻上所損失的電能如果相等，則把該直流電流的大小作為交流電流的有效值，用I表示。從交流電流表上讀出的電流值是有效值。交流電的峰值Im

33、和有效值I的換算關(guān)系為： 1.414I ( 3-1 )中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 交流電在半個(gè)周期(T/2)范圍內(nèi)各瞬間的算術(shù)平均值稱為交流電的平均值，用Id表示。 趨膚效應(yīng)圖3-2趨膚效應(yīng)交變電流通過導(dǎo)體時(shí)，導(dǎo)體表面電流密度較大而內(nèi)部電流密度較小的現(xiàn)象稱為趨膚效應(yīng)(或集膚效應(yīng))。這是由于導(dǎo)體在變化著的磁場里因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生渦流，在導(dǎo)體表面附近，渦流方向與原來電流方向相同，使電流密度增大；而在導(dǎo)體軸線附近，渦流方向則與原來電流方向相反，使導(dǎo)體內(nèi)部電流密度減弱，如圖3-2所示。材料的電導(dǎo)率和相對磁導(dǎo)率增加時(shí)，或交流電的頻率提高時(shí)，都會(huì)使趨膚效應(yīng)更加明顯。通常50Hz交流電的趨膚深度，也稱交流電的透入深度

34、，大約為2mm，透入深度可用下式表示。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) (3-3)式中：一交流電趨膚深度(m)f交流電頻率(Hz,)材料電導(dǎo)率(Sm)r相對磁導(dǎo)率(Hm)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 交流電的優(yōu)點(diǎn)和局限性1）在我國磁粉檢測中，交流電被廣泛應(yīng)用，是由于它具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)對表面缺陷檢測靈敏度高由于趨膚效應(yīng)在工件表面電流密度最大，所以磁通密度也最大，有助于表面缺陷產(chǎn)生漏磁場，從而提高了工件表面缺陷的檢測靈敏度。(2)容易退磁因?yàn)榻涣麟姶呕墓ぜ?，磁場集中于工件表面，所以用交流電容易將工件上的剩磁退掉，還因?yàn)榻涣麟姳旧聿粩嗟負(fù)Q方向，而使退磁方法變得簡單又容易實(shí)現(xiàn)。(3)電源易得，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單由于電流電源能

35、方便地輸送到檢測場所，交流探傷設(shè)備也不需要可控硅整流裝置，結(jié)構(gòu)較簡單。(4)能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)電流法磁化根據(jù)電磁感應(yīng)定律，交流電可以在磁路里產(chǎn)生交變磁通，而交變磁通又可以在回路產(chǎn)生感應(yīng)電流，對環(huán)形件實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電流法磁化。(5)能夠?qū)崿F(xiàn)多向磁化多向磁化常用兩個(gè)交流磁場相互疊加來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場或用一個(gè)直流磁場和一個(gè)交流磁場矢量合成來產(chǎn)生擺動(dòng)磁場中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) (6)磁化變截面工件磁場分布較均勻用固定式電磁軛磁化變截面工件時(shí)，可發(fā)現(xiàn)用交流電磁化，工件表面上磁場分布較均勻。若用直流電磁化，工件截面突變處有較多的泄漏磁場，會(huì)掩蓋該部位的缺陷顯示。(7)有利于磁粉遷移由于交流電的方向在不斷地變化，所產(chǎn)生的磁場方

36、向也不斷地改變，它有利于攪動(dòng)磁粉促使磁粉向漏磁場處遷移，使磁痕顯示清晰可見。(8)用于評價(jià)直流電(或整流電)磁化發(fā)現(xiàn)的磁痕顯示由于直流電磁化較交流電磁化發(fā)現(xiàn)的缺陷深，所以直流電磁化發(fā)現(xiàn)的磁痕顯示，若退磁后用交流電磁化發(fā)現(xiàn)不了，說明該缺陷不是表面缺陷，有一定的深度。(9)適用于在役工件的檢驗(yàn)用交流電磁化，檢驗(yàn)在役工件表面疲勞裂紋靈敏度高，設(shè)備簡單輕便，有利于現(xiàn)場操作。(10)交流電磁化時(shí)工序間可以不退磁。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)2）交流電的局限性是：(1)剩磁法檢驗(yàn)受交流電斷電相位影響剩磁大小不穩(wěn)定或偏小，易造成缺陷漏檢，所以使用剩磁法檢驗(yàn)的交流探傷設(shè)備，應(yīng)配備斷電相位控制器。(2)探測缺陷深度小對于

37、鋼件l mm人工孔，交流電的探測深度，剩磁法約為1mm，連續(xù)法約為2mm。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 交流電斷電相位的影響圖3-3表示交流電磁化與產(chǎn)生剩磁的關(guān)系。0、1、2、3、4、5、6、1表示交流電與產(chǎn)生的磁滯回線上各點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系。如果交流電在正弦周期的(/2)、(3/22)或在零值斷電，即在磁滯回線的12和45，范圍內(nèi)斷電，工件上將得到最大剩磁Br，對應(yīng)座標(biāo)上的02和05。若斷電發(fā)生在正弦周期的(0/2)和(3/2)，如在磁滯回線的3和6處斷電，由于鐵磁性材料的磁滯特性，對應(yīng)的磁化曲線到達(dá)3和6，得到剩磁Br，對應(yīng)座標(biāo)上的03和06。顯然0302，0605。所以剩磁BrBr。由此看出，剩磁大小與

38、交流電的斷電相位有關(guān)。為了克服剩磁法檢驗(yàn)交流電斷電相位的影響，在交流探傷機(jī)上應(yīng)加裝斷電相位控制器。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 圖3-3交流電磁化與產(chǎn)生剩磁的關(guān)系 圖3-4非正弦交流電波形中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.1.2 整流電整流電是通過對交流電整流而獲得，如圖3-5 圖38所示，分別為單相半波、單相全波、三相半波和三相全波整流電四種類型。四種類型電流中，按交流分量大小遞減。排列的順序是：、：按檢測缺陷深度大小排列的順序是：、。其中最常用的是單相半波和三相全波整流電。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 圖35單相半波整流電路原理圖 圖36單相全波整流電路原理圖圖37三相半波整流電路原理圖 圖38三相全波橋式整流電路原理

39、圖中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 單相半波整流電1)單相半波整流電是通過整流將單相正弦交流電的負(fù)向去掉，只保留正向電流，形成直流脈沖，每個(gè)脈沖持續(xù)半周，在各脈沖的時(shí)間間隔里沒有電流流動(dòng)，用符號HW表示，如圖3-9所示。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 圖3-9單相半波整流電波形圖中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 單相半波整流電的峰值與未被整流的交流電的峰值相同，平均值Id、有效值I和峰值Im的換算關(guān)系為： (34 )I=1.57Id (35 )對于所有的整流電，電流值都是用測量平均值的電流表指示的。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 對于單相半波整流電，例如電流表讀數(shù)為100A，是指平均值，則峰值為： =3.14100A=314A；I=1.57Id

40、 =1.57100A=157A。另外，有的電流表指示的是兩倍平均值，則當(dāng)電流表指示100A時(shí)， =157A中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3 )單相半波整流電的優(yōu)點(diǎn)和局限性單相半波整流電是磁粉檢測最常用的磁化電流類型之一，因?yàn)樗幸韵聝?yōu)點(diǎn)：a.兼有直流的滲入性和交流的脈動(dòng)性單相半波整流電具有直流電能滲入工件表面下的性質(zhì)，因此能檢測工件表面下較深的缺陷。對于鋼件直徑l mm的人工孔，單相半波整流電的探測深度，剩磁法約為1.5mm，連續(xù)法可達(dá)到4mm。又由于單相半波整流電的交流分量較大，它所產(chǎn)生的磁場具有強(qiáng)烈的脈動(dòng)性，對表面缺陷檢測也有一定的靈敏度。b.剩磁穩(wěn)定單相半波整流電所產(chǎn)生的磁滯回線如圖3-10所示，磁

41、場是同方向的，磁滯回線是非對稱的。無論在何點(diǎn)斷電，在工件上總會(huì)獲得穩(wěn)定的剩磁Br 。c.有利于近表面缺陷的檢測單相半波整流電是單方向脈沖電流，能夠攪動(dòng)干磁粉，有利于磁粉的遷移，因此單相半波整流電結(jié)合干法檢測，檢測近表面氣孔、夾雜和裂紋等缺陷效果很好。d.能提供較高的靈敏度和對比度單相半波整流電結(jié)合濕法檢驗(yàn)?zāi)軐?xì)小裂紋有一定的靈敏度。又由于磁場不過分地集中于表面，所以即使采用較嚴(yán)格的磁化規(guī)范，缺陷上的磁粉堆積量也不會(huì)大量增加，所以缺陷輪廓清晰，本底干凈，便于缺陷的觀察和分析。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 單相半波整流電的局限性是：a.退磁較困難由于電流滲入深度大于交流電，所以比交流電退磁困難。b.檢測缺陷

42、深度不如三相全波整流電和直流電。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 三相全波整流電1 )交流電經(jīng)過三相全波整流可得到三相全波整流電，使每相正弦曲線的負(fù)向部分都倒轉(zhuǎn)為正向，產(chǎn)生一個(gè)接近直流電的整流電，用符號FWDC表示。2 )三相全波整流電峰值Im與平均值Id的換算關(guān)系為： (36)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)三相全波整流電，具有以下優(yōu)點(diǎn)：a.具有很大的滲透性和很小的脈動(dòng)性三相全波整流電己接近直流電，磁場具有很大的滲入性，即可以檢測近表面埋藏較深的缺陷，如用3400A三相全波整流電磁化直流標(biāo)準(zhǔn)試塊，最多可以發(fā)現(xiàn)距試塊邊緣：16mm的第9個(gè)孔的磁痕顯示(孔徑為1.78mm)。因交流分量很小，所以只有很小的脈動(dòng)性。b.剩磁穩(wěn)

43、定。c.適用于檢測焊接件、帶鍍層工件、鑄鋼件和球墨鑄鐵毛坯的近表面缺陷。d.設(shè)備需要輸入的功率小。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)三相全波整流電的局限性是：a.退磁困難 用三相全波整流電或直流電磁化的工件，如果用交流電退磁，只能將表層的剩磁去掉，內(nèi)部仍然有剩磁存在。要徹底地退磁，就要使用超低頻或直流換向衰減退磁設(shè)備，設(shè)備較復(fù)雜，退磁效率也較低。b.退磁場大工件進(jìn)行縱向磁化時(shí)，用三相全波整流電或直流電比用交流電產(chǎn)生的退磁場要大，這是由于磁場滲入較深，磁化的有效截面比用交流電時(shí)大的緣故。c.變截面工件磁化不均勻在工件截面變化處會(huì)產(chǎn)生磁化不足或過量磁化，所以導(dǎo)致磁化不均勻。d.不適用于干法檢驗(yàn)。e.周向和縱向磁化

44、的工序間一般需要退磁。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.1.3 直流電直流電是磁粉檢測應(yīng)用最早的磁化電流，它的大小和方向都不變，用符號DC表示。直流電是通過蓄電池組或直流發(fā)電機(jī)供電的。使用蓄電池組，需要經(jīng)常充電，電流大小調(diào)節(jié)和使用也不方便，退磁又困難，所以現(xiàn)在磁粉檢測很少使用。直流電的平均值Id、峰值Im和有效值I相等。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 直流電的優(yōu)點(diǎn)是：(I)磁場滲入深度大，在七種磁化電流中，檢測缺陷的深度最大；(2)剩磁穩(wěn)定，剩磁能夠有力地吸住磁粉，便于磁痕評定；(3)適用于鍍鉻層下的裂紋、閃光電孤焊中的近表面裂紋和薄壁焊接件根部的未焊透和未熔合的檢驗(yàn)。 直流電的局限性是：(1)退磁最困難；(2)不適

45、用于干法檢驗(yàn)；(3)退磁場大；(4)工序間要退磁。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.1.4 沖擊電流沖擊電流一般是由電容器充放電而獲得的電流，該磁化電流僅適用于需要的磁化電流值特別大而常規(guī)設(shè)備又不能滿足時(shí)，根據(jù)工件要求制作的專用設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)是探傷機(jī)可做得很小，但需要輸出的磁化電流卻很大，如可達(dá)到1030KA。其局限性是只適用于剩磁法，因?yàn)橥姇r(shí)間很短，一般是(1/100)s，所以很難在通電時(shí)間內(nèi)完成施加磁粉并使磁粉向缺陷處遷移。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.1.5 如何選用磁化電流1)用交流電磁化濕法檢驗(yàn)，對工件表面微小缺陷檢測靈敏度高；2)交流電的滲入深度，不如整流電和直流電；3)交流電用于剩磁法檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)加裝

46、斷電相位控制器；4)交流電磁化連續(xù)法檢驗(yàn)主要與有效值電流有關(guān)，而剩磁檢驗(yàn)主要與峰值電流有關(guān)；5)整流電流中包含的交流分量越大，檢測近表面較深缺陷的能力越??；6)單相半波整流電磁化干法檢驗(yàn)，對工件近表面缺陷檢測靈敏度高；7)三相全波整流電可檢測工件近表面較深的缺陷；8)直流電可檢測工件近表面最深的缺陷；9)沖擊電流只能用于剩磁法檢驗(yàn)和專用設(shè)備。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 3.2 磁化方法 3.2.1 磁場方向與發(fā)現(xiàn)缺陷的關(guān)系 （磁場方向與缺陷垂直） 磁粉檢測的能力，取決于施加磁場的大小和缺陷的延伸方向，還與缺陷的位置、大小和形狀等因素有關(guān)。工件磁化時(shí)，當(dāng)磁場方向與缺陷延伸方向垂直時(shí)，缺陷處的漏磁場最大，

47、檢測靈敏度最高。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.2.2 選擇磁化方法應(yīng)考慮的因素工件的尺寸大??；工件的外形結(jié)構(gòu)；工件的表面狀態(tài)；根據(jù)工件過去斷裂的情況和各部位的應(yīng)力分布，分析可能產(chǎn)生缺陷的部位和方向，選擇合適的磁化方法。3.2. 2.1 周向磁化方法 根據(jù)工件的幾何形狀，尺寸大小和欲發(fā)現(xiàn)缺陷方向而在工件上建立的磁場方向，將磁化方法一般分為周向磁化、縱向磁化和多向磁化（復(fù)合磁化）。 周向磁化是指給工件直接通電，或者使電流流過貫穿空心工件孔中的導(dǎo)體，旨在工件中建立一個(gè)環(huán)繞工件的并與工件軸垂直的周向閉合磁場，用于發(fā)現(xiàn)與工件軸平行的縱向缺陷，即與電流方向平行的缺陷。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)周向磁化法周向磁化通電法中心

48、導(dǎo)體法偏置芯棒法軸向通電法直角通電法夾鉗通電法觸頭法感應(yīng)電流法環(huán)形件繞電纜法中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)縱向磁化是指將電流通過環(huán)繞工件的線圈，沿工件縱長方向磁化的方法，工件中的磁力線平行于線圈的中心軸線。用于發(fā)現(xiàn)與工件軸向垂直的周向缺陷(橫向缺陷)。利用電磁軛和永久磁鐵磁化，使磁力線平行于工件縱軸的磁化方法亦屬于縱向磁化。將工件置于線圈中進(jìn)行縱向磁化，稱為開路磁化，開路磁化在工件兩端產(chǎn)生磁極，因而產(chǎn)生退磁場。電磁軛整體磁化、電磁軛或永久磁鐵的局部磁化，稱為閉路磁化，閉路磁化不產(chǎn)生退磁場或退磁場很小。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)縱向磁化線圈法磁軛法永久磁鐵法螺管線圈法繞電纜法電磁軛整體磁化電磁軛局部磁化中國工業(yè)檢驗(yàn)

49、檢測網(wǎng)多向磁化(也叫復(fù)合磁化)是指通過復(fù)合磁化，在工件中產(chǎn)生一個(gè)大小和方向隨時(shí)間成圓形、橢圓形或螺旋形軌跡變化的磁場。因?yàn)榇艌龅姆较蛟诠ぜ喜粩嗟刈兓?，所以可發(fā)現(xiàn)工件上多個(gè)方向的缺陷。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)多向磁化多向磁化交叉磁軛法交叉線圈法直流磁軛與交流通電法直流線圈與交流通電法有相移的整流電磁化法中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 輔助通電法是指將通電導(dǎo)體置于工件受檢部位而進(jìn)行局部磁化的方法，如電纜平行磁化法和銅板磁化法，僅用于常規(guī)磁化方法難以磁化的工件和部位，一般情況下不推薦使用。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3.2.3 各種磁化方法的特點(diǎn)磁化工件的順序，一般是先進(jìn)行周向磁化，后進(jìn)行縱向磁化；如果一個(gè)工件上橫截面尺寸

50、不等，周向磁化時(shí)，電流值分別計(jì)算，先磁化小直徑，后磁化大直徑。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) .軸向通電法(1 )軸向通電法是將工件夾于探傷機(jī)的兩磁化夾頭之間，使電流從被檢工件上直接流過，在工件的表面和內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)閉合的周向磁場，用于檢查與磁場方向垂直、與電流方向平行的縱向缺陷。將磁化電流沿工件軸向通過的磁化方法稱為軸向通電法，簡稱通電法：電流垂直于工件軸向通過的方法，稱為直角通電法； 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) (2 )軸向通電法和觸頭法產(chǎn)生打火燒傷的原因是：工件與兩磁化夾頭接觸部位有鐵銹、氧化皮及臟物；磁化電流過大；夾持壓力不足；在磁化夾頭通電時(shí)夾持或松開工件。(3 )預(yù)防打火燒傷的措施是：清除掉與電極接觸部

51、位的鐵銹、油漆和非導(dǎo)電覆蓋層；必要時(shí)應(yīng)在電極上安裝接觸墊，如鉛墊或銅編織墊，應(yīng)當(dāng)注意，鉛蒸汽是有害的，使用時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)，銅編織物僅適用于冶金上允許的場合：磁化電流應(yīng)在夾持壓力足夠時(shí)接通：必須在磁化電流斷電時(shí)夾持或松開工件；用合適的磁化電流磁化。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)軸向通電法的優(yōu)點(diǎn)：無論簡單或復(fù)雜工件，一次或數(shù)次通電都能方便地磁化：在整個(gè)電流通路的周圍產(chǎn)生周向磁場，磁場基本上都集中在工件的表面和近表面；兩端通電，即可對工件全長進(jìn)行磁化，所需電流值與長度無關(guān)；磁化規(guī)范容易計(jì)算；工件端頭無磁極，不會(huì)產(chǎn)生退磁場；用大電流可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大面積磁化；工藝方法簡單，檢測效率高：有較高的檢測靈敏度。中國工業(yè)檢

52、驗(yàn)檢測網(wǎng) 軸向通電法的缺點(diǎn)：接觸不良會(huì)產(chǎn)生電弧燒傷工件；不能檢測空心工件內(nèi)表面的不連續(xù)性：夾持細(xì)長工件時(shí)，容易使工件變形。軸向通電法適用于：特種設(shè)備實(shí)心和空心工件的焊接接頭、機(jī)加工件、軸類、管子、鑄鋼件和鍛鋼件的磁粉檢測。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 中心導(dǎo)體法1 )中心導(dǎo)體法是將導(dǎo)體穿入空心工件的孔中，并置于孔的中心，電流從導(dǎo)體上通過，形成周向磁場。所以又叫電流貫通法、穿棒法和芯棒法。由于是感應(yīng)磁化，可用于檢查空心工件內(nèi)、外表面與電流平行的縱向不連續(xù)性和端面的徑向的不連續(xù)性，?？招募弥苯油姺ú荒軝z查內(nèi)表面的不連續(xù)性，因?yàn)閮?nèi)表面的磁場強(qiáng)度為零。但用中心導(dǎo)體法能更清晰地發(fā)現(xiàn)工件內(nèi)表面的缺陷，因?yàn)閮?nèi)表面

53、比外表面具有更大的磁場強(qiáng)度。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 中心導(dǎo)體法用交流電進(jìn)行外表面檢測時(shí)，會(huì)在筒形工件內(nèi)產(chǎn)生渦電流ie，因此工件的磁場是中心導(dǎo)體中的傳感電流it和工件內(nèi)的渦電流ie產(chǎn)生的磁場疊加，由于渦電流有趨膚效應(yīng)，因此導(dǎo)致工件內(nèi)、外表面檢測靈敏度相差很大，對磁化規(guī)范確定帶來困難。用中心導(dǎo)體法進(jìn)行外表面檢測時(shí)，一般不用交流電而盡使用直流電和整流電中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 3 )對于一端有封頭(亦稱盲孔)的工件，可將銅棒穿入盲孔中，銅棒為一端，封頭作為另一端(保證封頭內(nèi)表面與銅棒端頭有良好的電接觸)，被夾緊后進(jìn)行中心導(dǎo)體法磁化。4 )對于內(nèi)孔彎曲的工件，可用軟電纜代替銅棒進(jìn)行中心導(dǎo)體法磁化。5 )中心導(dǎo)

54、體材料通常采用導(dǎo)電性能良好的銅棒，也可用鋁棒。在沒有銅棒采用鋼棒作中心導(dǎo)體磁化時(shí)，應(yīng)避免鋼棒與工件接觸產(chǎn)生磁寫，所以最好在鋼棒表面包上一層絕緣材料。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)中心導(dǎo)體法的優(yōu)點(diǎn)：磁化電流不從工件上直接流過，不會(huì)產(chǎn)生電??；在空心工件的內(nèi)、外表面及端面都會(huì)產(chǎn)生周向磁場；重量輕的工件可用芯棒支承，許多小工件可穿在芯棒上一次磁化；一次通電，工件全長都能得到周向磁化；工藝方法簡單、檢測效率高：有較高的檢測靈敏度。因而是最有效、最常用的磁化方法之一。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 中心導(dǎo)體法的缺點(diǎn)：對于厚壁工件，外表面缺陷的檢測靈敏度比內(nèi)表面低很多；檢查大直徑管子時(shí)，應(yīng)采用偏置芯棒法，需轉(zhuǎn)動(dòng)工件，進(jìn)行多次磁化和

55、檢驗(yàn)；僅適用于有孔工件的檢驗(yàn)。中心導(dǎo)體法適用于：特種設(shè)備的管子、管接頭、空心焊接件和各種有孔的工件如軸承圈、空心圓柱、齒輪、螺帽及環(huán)形件的磁粉檢測。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 偏置芯棒法對于空心工件，導(dǎo)體應(yīng)盡量置于工件的中心。若工件直徑太大，探傷機(jī)所提供的磁化電流不足以使工件表面達(dá)到所要求的磁場強(qiáng)度時(shí)，可采用偏置芯棒法磁化，即將導(dǎo)體穿入空心工件的孔中，并貼近工件內(nèi)壁放置，電流從導(dǎo)體上通過形成周向磁場。用于局部檢驗(yàn)空心工件內(nèi)、外表面與電流方向平行和端面的徑向缺陷。適用于中心導(dǎo)體法檢驗(yàn)時(shí)，設(shè)備功率達(dá)不到的大型環(huán)和壓力管道管子的磁粉檢測。偏置芯棒法采用適當(dāng)?shù)碾娏髦荡呕?，有效磁化范圍約為導(dǎo)體直徑d的4倍。檢查

56、時(shí)要轉(zhuǎn)動(dòng)工件，以檢查整個(gè)圓周，并要保證相鄰檢查區(qū)域有l(wèi)0的重疊。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 觸頭法1 )觸頭法是用兩支桿觸頭接觸工件表面，通電磁化，在平板工件上磁化能產(chǎn)生一個(gè)畸變的周向磁場，用于發(fā)現(xiàn)與兩觸頭連線平行的缺陷，觸頭法設(shè)備分非固定觸頭間距如圖3-16所示(特種設(shè)備常用)和固定觸頭間距兩種。觸頭法又叫支桿法、尖錐法、刺棒法和手持電極法。觸頭電極尖端材料宜用鉛、鋼或鋁，最好不用銅，以防銅沉積被檢工件表面，影響材料的性能。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 觸頭法用較小的磁化電流值就可在工件局部得到必要的磁場強(qiáng)度，靈敏度高，使用方便。最短不得小于75mm，因?yàn)樵谟|頭附近25mm范圍內(nèi)，電流密度過大，產(chǎn)生過度背景，

57、有可能掩蓋相關(guān)顯示。如果觸頭間距過大，電流流過的區(qū)域就變寬，使磁場減弱，磁化電流必須隨著間距的增大相應(yīng)地增加。JB/T 4730. 42005規(guī)定：“采用觸頭法時(shí)，電極間距應(yīng)控制在75m200mm之間。磁場的有效寬度為觸頭中心線兩側(cè)l/4極距，通電時(shí)間不應(yīng)太長，電極與工件之間應(yīng)保持良好的接觸，以免燒傷工件。兩次磁化區(qū)域間應(yīng)有不小于10的磁化重疊區(qū)”。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 觸頭法的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備輕便，可攜帶到現(xiàn)場檢驗(yàn)，靈活方便：可將周向磁場集中在經(jīng)常出現(xiàn)缺陷的局部區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)；檢測靈敏度高。觸頭法的缺點(diǎn)：一次磁化只能檢驗(yàn)較小的區(qū)域；接觸不良會(huì)引起工件過熱和打火燒傷；大面積檢驗(yàn)時(shí)，要求分塊累積檢驗(yàn)，很

58、費(fèi)時(shí)。觸頭法適用于：平板對接焊接接頭、T型焊接接頭、管板焊接接頭、角焊接接頭以及大型鑄件、鍛件和板材的局部磁粉檢測。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 感應(yīng)電流法感應(yīng)電流法是將鐵芯插入環(huán)形工件內(nèi)，把工件當(dāng)作變壓器的次級線圈，通過鐵芯中的磁通的變化，在工件內(nèi)產(chǎn)生周向感應(yīng)電流。用感應(yīng)電流磁化工件產(chǎn)生閉合磁場的方法稱為感應(yīng)電流法或磁通貫通法。如圖3-19和3-20所示，用于發(fā)現(xiàn)環(huán)形工件圓周方向的缺陷。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 感應(yīng)電流與磁通量的變化率成正比。只有激磁線圈容量大，鐵芯面積也足夠大，才能感應(yīng)產(chǎn)生足夠的磁化電流，在工件表面產(chǎn)生足夠大的磁化場。工件表面的磁場強(qiáng)度與環(huán)形工件徑向尺寸成反比，與寬度關(guān)系不大。 中國工業(yè)

59、檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 感應(yīng)電流法的優(yōu)點(diǎn)：非電接觸，可避免燒傷工件；工件不受機(jī)械壓力，不會(huì)產(chǎn)生變形：能有效地檢出環(huán)形工件內(nèi)、外圓周方向的缺陷。感應(yīng)電流法適用于：直徑與壁厚之比大于5的薄壁環(huán)形工件、齒輪和不允許產(chǎn)生電弧燒傷的工件的磁粉檢測。 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 環(huán)形件繞電纜法在環(huán)形工件上，纏繞通電電纜，也稱為螺線環(huán)，如圖3-21所示。所產(chǎn)生的磁場沿著環(huán)的圓周方向，磁場大小可近似地用下式計(jì)算： （3-7）式中：H磁場強(qiáng)度(A/m)N一線圈匝數(shù)I電流(A)R圓環(huán)的平均半徑(m)L圓環(huán)中心線長度(m)中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 環(huán)形件繞電纜法是用軟電纜穿繞環(huán)形件，通電磁化，形成沿工件圓周方向的周圍磁場，用于發(fā)現(xiàn)與磁化電流

60、平行的橫向缺陷，如圖3-21所示。環(huán)形件繞電纜法的優(yōu)點(diǎn)：由于磁路是閉合的，無退磁場產(chǎn)生，容易磁化。非電接觸，可避免燒傷工件。缺點(diǎn)是：效率低，不適用于批量檢驗(yàn)。中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng) 線圈法1）線圈法是將工件放在通電線圈中，或用軟電纜纏繞在工件上通電磁化，形成縱向磁場，用于發(fā)現(xiàn)工件的周向（橫向）缺陷。適用于縱長工件如焊接管件、軸、管子、棒材、鑄件和鍛件的磁粉檢測。2）線圈法包括螺管線圈法和繞電纜法兩種 中國工業(yè)檢驗(yàn)檢測網(wǎng)3)線圈法縱向磁化的要求線圈法縱向磁化，會(huì)在工件兩端形成磁極，因而產(chǎn)生退磁場。工件在線圈中磁化與工件的長度L和直徑D之比(L/D)有密切關(guān)系，L/D愈小愈難磁化，所以L/D必須2，若