磁粉探傷理論

會(huì)計(jì)學(xué)1磁粉探傷理論

1.2磁粉探傷

MagneticParticleTesting，簡(jiǎn)稱(chēng)MT

基本原理是：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(xiàn)發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見(jiàn)的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小。如圖1－1所示。

1.3磁粉探傷的適用性和局限性

適用性：磁粉探傷適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如可檢測(cè)出長(zhǎng)0.1mm、寬為微米級(jí)的裂紋），目視難以看出的不連續(xù)性。第1頁(yè)/共43頁(yè)

磁粉檢測(cè)可對(duì)原材料、半成品、成品工件和在役的零部件檢測(cè)探傷，還可對(duì)板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄鋼件及鍛鋼件進(jìn)行檢測(cè)。

馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼具有磁性，可進(jìn)行MT。

MT可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、冷隔和疏松等缺陷。

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局限性：

MT不能檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。對(duì)于表面淺的劃傷、埋藏較深的孔洞和與工件表面夾角小于20°的分層和折疊難以發(fā)現(xiàn)。

1.5磁粉探傷中使用的單位、SI單位與CGS制的換算關(guān)系

磁場(chǎng)強(qiáng)度HA/mOe

磁通量ΦWbMx

磁感應(yīng)強(qiáng)度BTGs第3頁(yè)/共43頁(yè)2磁粉探傷的物理基礎(chǔ)2.1磁粉探傷中的相關(guān)物理量2.1.1磁的基本現(xiàn)象磁性、磁體、磁極、磁化磁性：磁鐵能夠吸引鐵磁性材料的性質(zhì)叫磁性。磁體：凡能夠吸引其他鐵磁性材料的物體叫磁體。磁極：靠近磁鐵兩端磁性特別強(qiáng)吸附磁粉特別多的區(qū)域稱(chēng)為磁極。每一小塊磁體總有兩個(gè)磁極。磁化：使原來(lái)沒(méi)有磁性的物體得到磁性的過(guò)程叫磁化。2.1.2磁場(chǎng)：具有磁性作用的空間磁場(chǎng)的特征、顯示和磁力線(xiàn)磁場(chǎng)的特征：是對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷（或電流）具有作用力，在磁場(chǎng)變化的同時(shí)也產(chǎn)生電場(chǎng)。磁場(chǎng)的顯示：磁場(chǎng)的大小、方向和分布情況，可以利用磁力線(xiàn)來(lái)表示。第4頁(yè)/共43頁(yè)

2.1.3磁力線(xiàn)

（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(chǎng)

（c）縱向磁化裂紋產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)

條形磁鐵的磁力線(xiàn)分布

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磁力線(xiàn)在每點(diǎn)的切線(xiàn)方向代表磁場(chǎng)的方向，磁力線(xiàn)的疏密程度反映磁場(chǎng)的大小。

磁力線(xiàn)具有以下特性：磁力線(xiàn)在磁體外，是由N極出發(fā)穿過(guò)空氣進(jìn)入S極，在磁體內(nèi)是由S極到N極的閉合線(xiàn)；磁力線(xiàn)互不相交；同性磁極相斥，因同性磁極間間磁力線(xiàn)有互相排擠的傾向；異性磁極相吸，因異性磁極間磁力線(xiàn)有縮短長(zhǎng)度的傾向。第6頁(yè)/共43頁(yè)2.1.4磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁通量與磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場(chǎng)強(qiáng)度：磁場(chǎng)具有大小和方向，磁場(chǎng)大小和方向的總稱(chēng)叫磁場(chǎng)強(qiáng)度H，通常也把單位正磁極所受的力稱(chēng)為磁場(chǎng)強(qiáng)度。單位為A/m（SI）和Oe（CGS）。磁通量：簡(jiǎn)稱(chēng)磁通，它是磁場(chǎng)中垂直穿過(guò)某一截面的磁力線(xiàn)的條數(shù)，用符號(hào)Φ表示。單位為Wb（SI）和Mx（CGS）。第7頁(yè)/共43頁(yè)磁感應(yīng)強(qiáng)度：將原來(lái)不具有磁性的鐵磁性材料放入外加磁場(chǎng)內(nèi)，便得到磁化，它除了原來(lái)的外加磁場(chǎng)外，在磁化狀態(tài)下鐵磁性材料本身還產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)，這兩個(gè)磁場(chǎng)疊加起來(lái)的總磁場(chǎng)，稱(chēng)為磁感應(yīng)強(qiáng)度B。單位是T（SI）和Gs（CGS）。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，有大小和方向，可用磁感應(yīng)線(xiàn)來(lái)表示，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于穿過(guò)與磁感應(yīng)線(xiàn)垂直的單位面積上的磁通量，所以磁感應(yīng)強(qiáng)度又稱(chēng)為磁通密度。

磁感應(yīng)強(qiáng)度不僅有外加磁場(chǎng)有關(guān)，還與被磁化的鐵磁性材料的性質(zhì)有關(guān)，B＝μH。第8頁(yè)/共43頁(yè)2.2鐵磁性材料2.2.1磁介質(zhì)

磁介質(zhì)分類(lèi)能影響磁場(chǎng)的物質(zhì)稱(chēng)為磁介質(zhì)。各種宏觀(guān)物質(zhì)都是磁介質(zhì)。磁介質(zhì)分為：順磁質(zhì)、逆磁質(zhì)（抗磁質(zhì)）和鐵磁質(zhì)。

磁粉探傷只適用于鐵磁性材料，通常把順磁性材料和逆磁性材料都列入非磁性材料。2.2.2磁疇鐵磁性材料內(nèi)部自發(fā)磁化的大小和方向基本均勻一致的小區(qū)域稱(chēng)為磁疇，其體積約為10-5cm3

，在這個(gè)小區(qū)域內(nèi)，含有大約1012～1015個(gè)原子，各原子的磁化方向一致，對(duì)外呈現(xiàn)磁性。第9頁(yè)/共43頁(yè)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(chǎng)中去時(shí)，磁疇就會(huì)受到外加磁場(chǎng)的作用，一是使磁疇磁矩轉(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(chǎng)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(guò)居里點(diǎn)后，磁性全部消失，變?yōu)轫槾刨|(zhì)。第10頁(yè)/共43頁(yè)2.2.3磁化過(guò)程

(1)未加外加磁場(chǎng)時(shí)，磁疇磁矩雜亂無(wú)章，對(duì)外不顯示宏觀(guān)磁性，如圖(a)(2)在較小的磁場(chǎng)作用下，磁矩方向與外加磁場(chǎng)方向一致或接近的磁疇體積增大，而磁矩方向與外加磁場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)方向比較接近的磁疇，如圖(c)。

(4)繼續(xù)增大外加磁場(chǎng)，磁矩方向轉(zhuǎn)動(dòng)，與外加磁場(chǎng)方向接近，如圖(d)。

(5)當(dāng)外加磁場(chǎng)增大到一定值時(shí)，所有磁疇的磁矩都沿外加磁場(chǎng)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(guān)上呈現(xiàn)磁性，如圖(e)。第11頁(yè)/共43頁(yè)2.2.5磁滯回線(xiàn)

飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Bm

矯頑力Hc

第12頁(yè)/共43頁(yè)鐵磁性材料的特性：高導(dǎo)磁性磁飽和性磁滯性根據(jù)矯頑力Hc大小分為軟磁材料（Hc<=400A/m）和硬磁材料（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(xiàn)狹長(zhǎng)，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(cè)時(shí)容易磁化，也容易退磁。軟磁材料如電工用純鐵、低碳鋼和軟磁鐵氧體等材料。

(2)硬磁材料──是指磁滯回線(xiàn)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(cè)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。第13頁(yè)/共43頁(yè)2.3電流的磁場(chǎng)2.3.1通電圓柱導(dǎo)體的磁場(chǎng)磁場(chǎng)方向：與電流方向有關(guān)，用右手定則確定。磁場(chǎng)大小：安培環(huán)路定律計(jì)算根據(jù)上式，通電直長(zhǎng)導(dǎo)體表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度為：第14頁(yè)/共43頁(yè)2.6漏磁場(chǎng)2.6.1漏磁場(chǎng)的形成

所謂漏磁場(chǎng)，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(xiàn)離開(kāi)和進(jìn)入表面時(shí)形成的磁場(chǎng)。如右圖

兩磁極間漏磁場(chǎng)分布第15頁(yè)/共43頁(yè)漏磁場(chǎng)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(xiàn)優(yōu)先通過(guò)磁導(dǎo)率高的工件，這就迫使不部分磁感應(yīng)線(xiàn)從缺陷下面繞過(guò)，形成磁感應(yīng)線(xiàn)的壓縮。但是，工件上這部分可容納的磁感應(yīng)線(xiàn)數(shù)目也是有限的，又由于同性磁感應(yīng)線(xiàn)相斥，所以，部分磁感應(yīng)線(xiàn)從不連續(xù)性中穿過(guò)，另一部分磁感應(yīng)線(xiàn)遵從折射定律幾乎從工件表面垂直地進(jìn)入空氣中去繞過(guò)缺陷又折回工件，形成了漏磁場(chǎng)。2.6.2缺陷的漏磁場(chǎng)分布

缺陷產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)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(chǎng)的水平分量有極大值，并左右對(duì)稱(chēng)。而垂直分量為通過(guò)中心點(diǎn)的曲線(xiàn)，其示意圖見(jiàn)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(chǎng)。

第16頁(yè)/共43頁(yè)第17頁(yè)/共43頁(yè)2.6.3漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉的作用力漏磁場(chǎng)對(duì)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(guò)，則將被磁化，也呈現(xiàn)出N極和S極，并沿著磁感應(yīng)線(xiàn)排列起來(lái)。當(dāng)磁粉的兩極與漏磁場(chǎng)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(chǎng)的磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感應(yīng)線(xiàn)最大密度區(qū)，即指向缺陷處。見(jiàn)下頁(yè)圖

漏磁場(chǎng)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(duì)缺陷寬度具有放大作用，能將目視不可見(jiàn)的缺陷變成目視可見(jiàn)的磁痕使之容易觀(guān)察出來(lái)。第18頁(yè)/共43頁(yè)

磁粉受漏磁場(chǎng)吸引第19頁(yè)/共43頁(yè)第20頁(yè)/共43頁(yè)2.6.4影響漏磁場(chǎng)的因素（1）外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響

缺陷的漏磁場(chǎng)大小與工件磁化程度有關(guān)。一般說(shuō)來(lái)，外加磁場(chǎng)強(qiáng)度一定要大于產(chǎn)生最大磁導(dǎo)率μm對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hμm，使磁導(dǎo)率減小，磁阻增大，漏磁場(chǎng)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%左右時(shí)，漏磁場(chǎng)便會(huì)迅速增大。第21頁(yè)/共43頁(yè)（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(chǎng)大；若位于工件的近表面，產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)顯著減??；若位于工件表面很深處，則幾乎沒(méi)有漏磁場(chǎng)泄漏出工件表面。

b缺陷方向的影響缺陷垂直于磁場(chǎng)方向，漏磁場(chǎng)最大，也最有利于缺陷的檢出；若與磁場(chǎng)方向平行則幾乎不產(chǎn)生漏磁場(chǎng)；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(chǎng)也由最大下降至零，下降曲線(xiàn)類(lèi)似于正弦曲線(xiàn)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(chǎng)的一個(gè)重要因素，缺陷的深寬比愈大，漏磁場(chǎng)愈大，缺陷愈容易發(fā)現(xiàn)。第22頁(yè)/共43頁(yè)（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第23頁(yè)/共43頁(yè)3磁化方法與磁化電流3.1磁化電流磁粉探傷采用的磁化電流有交流電、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。3.1.1交流電概念：峰值、有效值、平均值、趨膚效應(yīng)、趨膚深度（穿透深度）交流電的趨膚效應(yīng)：導(dǎo)體表面電流密度大，內(nèi)部電流密度小產(chǎn)生的原因是電磁感應(yīng)產(chǎn)生了渦流。電流從表面值下降到1/e≈0.37的深度稱(chēng)為趨膚深度，可由下式求出：

――磁導(dǎo)率

――電導(dǎo)率

――電流的頻率第24頁(yè)/共43頁(yè)交流電的優(yōu)點(diǎn)：a對(duì)表面缺陷檢測(cè)靈敏度高b容易退磁c能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)電流磁化d能夠?qū)崿F(xiàn)多向磁化e變截面工件磁場(chǎng)分布較均勻f有利于磁粉遷移g用于評(píng)價(jià)直流電發(fā)現(xiàn)的磁痕顯示h適用于在役工件的檢驗(yàn)I適用于Φ≤12mm彈簧鋼絲的檢驗(yàn)J交流電磁化時(shí)，兩次磁化的工序間不需要退磁交流電的局限性：a剩磁法檢驗(yàn)時(shí)，受交流電斷電相位的影響

b探測(cè)缺陷的深度小。交流斷電相位的控制：為了得到穩(wěn)定和最大的剩磁第25頁(yè)/共43頁(yè)3.1.2整流電單相半波單相全波三相半波三相全波最常用的是單相半波和三相全波整流電

單相半波整流電主要和干法配合使用磁粉探傷中最常用的磁化電流之一，其優(yōu)點(diǎn)：a兼有直流的滲透性和交流的脈動(dòng)性b剩磁穩(wěn)定c有利于近表面缺陷的檢測(cè)d能提供較高的靈敏度和對(duì)比度e設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕便，有利于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。局限性：a退磁較困難b檢測(cè)缺陷深度不如直流電大

c要求較大的輸入功率三相全波整流電

磁粉探傷中最常用的磁化電流之一，其優(yōu)點(diǎn)：第26頁(yè)/共43頁(yè)a具有很大的滲透性和很小的脈動(dòng)性b剩磁穩(wěn)定c適用于近表面缺陷的檢測(cè)d需要設(shè)備的輸入功率小。局限性：a退磁困難b退磁場(chǎng)大

c變截面工件磁化不均勻

d不適用于干法檢驗(yàn)

e在周向和縱向磁化工序間需要退磁。直流電最早使用，現(xiàn)在使用少，其優(yōu)缺點(diǎn)：a具有很大的滲透性和很小的脈動(dòng)性b剩磁穩(wěn)定c適用于近表面缺陷的檢測(cè)d需要設(shè)備的輸入功率小。局限性：a退磁困難b退磁場(chǎng)大c不適用于干法檢驗(yàn)

d在周向和縱向磁化工序間需要退磁。第27頁(yè)/共43頁(yè)沖擊電流由電容器充放電而獲得，只能用于剩磁法，且僅適用于需要電流值特別大而常規(guī)設(shè)備又不能滿(mǎn)足時(shí)，根據(jù)工件要求制作專(zhuān)用設(shè)備。3.1.4選擇磁化電流規(guī)則

用交流電磁化，對(duì)表面微小缺陷檢測(cè)靈敏度高；由于趨膚效應(yīng)，對(duì)工件表面下的磁化能力，交流電比直流電弱；交流電用于剩磁法時(shí)，應(yīng)加裝斷電相位控制器；交流電磁化連續(xù)法檢驗(yàn)主要與電流有效值有關(guān)，而剩磁法檢驗(yàn)主要與峰值電流有關(guān)；整流電或直流電，能檢測(cè)工件近表面較深的缺陷；整流電流中包含的交流分量越大，檢測(cè)近表面較深缺陷的能力越??；整流電和直流電用于剩磁法檢驗(yàn)時(shí)，剩磁穩(wěn)定；沖擊電流只能用于剩磁法和專(zhuān)用設(shè)備；直流電檢測(cè)缺陷深度最大。第28頁(yè)/共43頁(yè)3.2磁化方法

3.2.1磁場(chǎng)方向與發(fā)現(xiàn)缺陷的關(guān)系（磁場(chǎng)方向與缺陷垂直）

磁粉檢測(cè)的能力，取決于施加磁場(chǎng)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(chǎng)方向與缺陷延伸方向垂直時(shí)，缺陷處的漏磁場(chǎng)最大，檢測(cè)靈敏度最高。第29頁(yè)/共43頁(yè)3.2.2選擇磁化方法應(yīng)考慮的因素工件的尺寸大小；工件的外形結(jié)構(gòu)；工件的表面狀態(tài)；根據(jù)工件過(guò)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。3.2.3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(chǎng)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(guò)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(chǎng)，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。第30頁(yè)/共43頁(yè)軸向通電法定義：如果工件截面是圓形，便產(chǎn)生圓形磁場(chǎng)；長(zhǎng)方形截面則產(chǎn)生橢圓形磁場(chǎng)；電流方向和磁場(chǎng)方向的關(guān)系遵從右手定則。另有直角通電和夾鉗通電法通電法產(chǎn)生打火燒傷的原因及預(yù)防措施；通電法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。P.33中心導(dǎo)體法（芯棒法）定義：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)表面的第31頁(yè)/共43頁(yè)磁場(chǎng)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，由于內(nèi)表面比外表面具有更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。導(dǎo)體材料一般用銅棒或鋁棒，當(dāng)采用鋼棒時(shí)，應(yīng)避免與工件接觸而產(chǎn)生磁瀉。中心導(dǎo)體法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。偏置芯棒法適用于中心導(dǎo)體法檢驗(yàn)時(shí)，設(shè)備功率達(dá)不到的大型環(huán)和管子的檢驗(yàn)。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10%的重疊。觸頭法（支桿法）定義：觸頭間距75～200mm，兩次應(yīng)重疊25mm。（按標(biāo)準(zhǔn)）當(dāng)觸頭間距為200mm時(shí)，通以800A的交流電，則有效的磁化范圍寬度約為（3L/8+3L/8），如圖3-6P.35。在兩觸頭的連線(xiàn)上，產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度最大，愈遠(yuǎn)離該連線(xiàn)，磁場(chǎng)強(qiáng)度愈小。第32頁(yè)/共43頁(yè)快速斷電的影響快速切斷施加于線(xiàn)圈中的三相全波整流電，使通過(guò)工件中的磁場(chǎng)迅速消逝為零，在工件內(nèi)部形成非常大的低頻渦流，同時(shí)在工件表面建立一種封閉的環(huán)形磁場(chǎng)，稱(chēng)為“快速斷電效應(yīng)”，利用這種效應(yīng)，有利于檢測(cè)工件端面的徑向不連續(xù)。2磁軛法

是用固定式電磁軛兩磁極夾住工件進(jìn)行整體磁化，或用便攜式電磁軛兩磁極接觸工件表面進(jìn)行局部磁化，用于發(fā)現(xiàn)與兩磁極連線(xiàn)垂直的不連續(xù)性。在磁軛法中，工件不閉合磁路的一部分，在磁極間對(duì)工件感應(yīng)磁化，所以磁軛法也稱(chēng)為極間法，屬于閉路磁化。磁軛法分為整體磁化和局部磁化。第33頁(yè)/共43頁(yè)整體磁化的要求：a磁極截面大于工件截面b工件與電磁軛之間應(yīng)無(wú)空氣隙c極間距大于1m時(shí)，磁化效果不好d形狀復(fù)雜而且較長(zhǎng)的工件，不宜采用整體磁化。局部磁化的要求：a有效磁化范圍的確定b工件上的磁場(chǎng)分布c活動(dòng)關(guān)節(jié)的影響d通過(guò)測(cè)量提升力來(lái)控制探傷靈敏度e磁極與工件間隙的影響f交流電的趨膚效應(yīng)的影響g直流電對(duì)近表面的靈敏度較高h(yuǎn)直流電磁軛不適用厚工件的探傷I永久磁鐵的使用磁軛法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。3.2.5多向磁化多向磁化：指通過(guò)復(fù)合磁化，在工件中產(chǎn)生一個(gè)大小和方向隨時(shí)間第34頁(yè)/共43頁(yè)成圓形、橢圓形或螺旋形變化的磁場(chǎng)。因?yàn)榇艌?chǎng)的方向在工件上不斷地變化著，所以可發(fā)現(xiàn)工件上所有方向的缺陷。多向磁化是根據(jù)磁場(chǎng)強(qiáng)度疊加原理，在工件中某一點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度等于幾種磁化方法在該點(diǎn)分別產(chǎn)生的磁場(chǎng)的矢量和，或者是不同方向的磁場(chǎng)在工件上的輪流交替磁化。

3.2.5.1交叉磁軛法使用交叉磁軛可在工件表面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，可以一次檢測(cè)出工件表面所有方向的缺陷，檢測(cè)效率高。第35頁(yè)/共43頁(yè)

交叉磁軛可以形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。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2-31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(chǎng)。能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的基本條件是：兩相磁軛的幾何夾角α與兩相激磁電流的相位差φ均不等于0°或180°。如下圖所示，當(dāng)1、2兩相磁軛的激磁電流分別為：

Hx=HmSinωt…………

（2-13）

Hy=HmSin（ωt-φ）…………………（2-14）第36頁(yè)/共43頁(yè)而且兩相磁軛的所有參數(shù)均相等時(shí)，可以用下面的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述四個(gè)磁極所在平面幾何中心點(diǎn)的合成磁場(chǎng)軌跡。Hx2/(2Hmcosα/2·cosφ/2)2+Hy2/(2Hmsinα/2·sinφ/2)2=1式中：Hx——合成磁場(chǎng)在X軸方向的分量；

Hy——合成磁場(chǎng)在Y軸方向的分量；

Hm——Hx與Hy的峰值；

α——兩相磁軛的幾何夾角；

φ——兩相磁軛激磁電流的相位差；

當(dāng)兩相磁軛的幾何夾角α與兩相磁軛激電流的相位差φ均為90°時(shí)，在磁極所在面的幾何中心點(diǎn)將形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，即一個(gè)周期內(nèi)其合成磁場(chǎng)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。

第37頁(yè)/共43頁(yè)

圖2-32交叉磁軛產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)第38頁(yè)/共43頁(yè)2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成及其分布規(guī)律（1）旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的幾何模型旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)只有具備一定條件，才能在兩個(gè)正弦交變磁場(chǎng)同時(shí)存在的情況下形成。由于磁場(chǎng)是矢量，而且磁力線(xiàn)是不能交叉的，當(dāng)同一位置存在兩個(gè)磁場(chǎng)時(shí)，其合成磁場(chǎng)是由兩個(gè)磁場(chǎng)矢量疊加的結(jié)果。而正弦交變磁場(chǎng)的大小和方向是隨時(shí)間而變化的。要想求出某一點(diǎn)的合成磁場(chǎng)，只能按照兩個(gè)正弦交變磁場(chǎng)在某相位時(shí)，各自形成的磁場(chǎng)方向和大小進(jìn)行矢量疊加，從而求出其瞬時(shí)的合成磁場(chǎng)的方向和大小。如果求出若干個(gè)不同瞬時(shí)（相位）的合成磁場(chǎng)，就能描繪出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成過(guò)程。圖2-32是交叉磁軛的四個(gè)磁極所在平面幾何中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)如何形成的幾何模型。該圖是兩相磁軛的幾何夾角α=90°，兩相磁軛激磁電流的相位差φ=2π/3時(shí)，不同瞬間其合成磁場(chǎng)形成的過(guò)程。此圖是按每隔π/6的相位角進(jìn)行一次磁場(chǎng)合成的結(jié)果。由圖2-32不難看出，隨著時(shí)間的變化，合成磁場(chǎng)的方向在旋轉(zhuǎn)，當(dāng)激磁電流相位角ωt由0逐漸變到2π時(shí)，其合成磁場(chǎng)正好旋轉(zhuǎn)一周。所需時(shí)間為20ms。第39頁(yè)/共43頁(yè)（2）影響旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成的因素及磁場(chǎng)分布產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的必要條件：一是兩相正弦交變磁場(chǎng)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(píng)價(jià)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，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(chǎng)形狀進(jìn)行描述。比如，當(dāng)兩相磁軛的幾何夾角α=90°兩相激磁電流的相位差φ=π/2時(shí)，幾何中心點(diǎn)就能形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。當(dāng)α≠90°，φ≠π/2時(shí)（但是α≠0°，180°，φ≠0，π）將形成橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。從使用角度來(lái)說(shuō)，圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)對(duì)各方向缺陷的檢測(cè)靈敏度趨于一致，而橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(cè)靈敏度。

只是在幾何中心點(diǎn)附近才有標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)存在，其余各處都變