磁粉檢測(cè)講稿

磁粉檢測(cè)二○一七年五月無損檢測(cè)（NondestructiveTesting）的概念應(yīng)用物理方法在不破壞受檢件的幾何狀況、不改變其結(jié)構(gòu)性能，即在完全無損壞的情況下，去了解其某些性質(zhì)、顯示其狀態(tài)及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方法?！瘛莆?；■——理解；▲——了解第一章

緒論無損探傷是無損檢測(cè)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，包括：射線探傷RT超聲波探傷UT磁粉探傷MT滲透探傷PT四大常規(guī)方法渦流探傷（電磁）ET聲發(fā)射檢測(cè)

AE熱像/紅外TIR尺寸檢測(cè)DE、泄漏檢測(cè)LT、目視檢測(cè)VT等1.1

磁粉探傷的發(fā)展簡(jiǎn)史和現(xiàn)狀

1.1.1磁粉探傷的發(fā)展簡(jiǎn)史磁粉檢測(cè)是利用磁現(xiàn)象來檢測(cè)材料和工件中缺陷的方法。早在18世紀(jì)，

Hering利用羅盤儀檢查鋼軌的不連續(xù)；第一次世界大戰(zhàn)的1918年，Hoke發(fā)現(xiàn)磁性夾具夾持的硬鋼塊會(huì)吸引磨削下來的金屬粉末，形成與表面裂紋形狀一致的圖樣，這一發(fā)現(xiàn)，促使了磁粉檢測(cè)法的發(fā)現(xiàn)。二十年代MT就已使用，用于檢測(cè)鐵磁性材料的不連續(xù)；1928年，F(xiàn)orest提出了周向磁化方法和磁粉的設(shè)想，并獲得了可靠的檢測(cè)結(jié)果，研究成功至今仍在使用的磁粉檢測(cè)法；1934年，所成立的公司演變成Magnaflux（美國(guó)磁通）公司；1935年，采用黑色氧化鐵粉懸浮于輕石油制品中的濕法（懸浮液）技術(shù)開始使用；1936年，有了將磁粉添加在含有潤(rùn)濕劑和防腐劑的水溶液中的技術(shù)；1940年，美國(guó)編寫了《磁通檢驗(yàn)的原理》教科書1941年，熒光磁粉投入使用。在第二次世界大戰(zhàn)期間，使磁粉檢測(cè)技術(shù)更趨完善，廣泛用于焊接結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)組件、造船等領(lǐng)域。五十年代初，瑞加德羅[蘇聯(lián)]制定了磁化規(guī)范，得到世界上許多國(guó)家的認(rèn)可并采用。我國(guó)國(guó)內(nèi)：1949年前僅有幾臺(tái)進(jìn)口美國(guó)的蓄電池式直流探傷機(jī)，用于航空工件的維修檢查。五十年代初先后引進(jìn)蘇聯(lián)、歐美等磁粉檢測(cè)技術(shù)，得到很快發(fā)展，廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械工業(yè)、兵器、船舶、電力、火車、汽車、石油、化工、鍋爐壓力容器、壓力管道和其它工業(yè)部門。近幾十年來，磁粉檢測(cè)已經(jīng)發(fā)展成為一種成熟的無損檢測(cè)方法。1.1.2磁粉探傷現(xiàn)狀磁粉探傷是用于缺陷探測(cè)的一種無損檢測(cè)方法。跟其它無損檢測(cè)方法相比，操作簡(jiǎn)便，對(duì)零件表面要求不高，因而使其成為應(yīng)用最廣的無損檢測(cè)方法之一。對(duì)受檢零件的唯一要求就是必須是鐵磁性材料制成。因此，廣泛應(yīng)用于：機(jī)械、造船、宇航、鐵路、兵器等部門。。在鍋爐、壓力容器、壓力管道等承壓類特種設(shè)備領(lǐng)域，大多數(shù)使用鐵磁性材料，由于磁粉探傷設(shè)備較輕便，使用靈和、方便，成本低，磁痕直觀，易于解釋，缺陷檢出靈敏度高，并且相對(duì)于其它幾種無損檢測(cè)方法，具有較高的可靠性（缺陷檢出率90%以上，RT、UT約60~70%），故在材料檢驗(yàn)、質(zhì)量控制、產(chǎn)品驗(yàn)收、在用檢驗(yàn)等方面得到了十分廣泛的應(yīng)用。

……1.2漏磁場(chǎng)檢測(cè)與磁粉檢測(cè)基本概念：磁性——一種物體對(duì)其它物體的吸引現(xiàn)象。漏磁場(chǎng)——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，磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入工件表面形成的磁場(chǎng)稱為漏磁場(chǎng)。不連續(xù)性——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)影響工件的使用性能，也可能不會(huì)。缺陷——通常把影響工件使用性能的不連續(xù)性稱為缺陷。1.2.1漏磁場(chǎng)檢測(cè)由于工件不連續(xù)性處的磁導(dǎo)率發(fā)生變化，磁感應(yīng)線逸出工件表面形成磁極，并形成可檢測(cè)的漏磁場(chǎng)。檢測(cè)漏磁場(chǎng)的方法稱為漏磁場(chǎng)檢測(cè)，包括磁粉檢測(cè)與檢測(cè)元件檢測(cè)。其區(qū)別是：磁粉檢測(cè)是利用鐵磁性粉末——磁粉，作為磁場(chǎng)的傳感器，即利用漏磁場(chǎng)吸附磁粉聚集形成的磁痕（磁粉聚集形成的圖像）來顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。檢測(cè)元件檢測(cè)是利用磁帶、霍爾元件、磁敏二極管或感應(yīng)線圈作為磁場(chǎng)的傳感器，檢測(cè)不連續(xù)性處漏磁場(chǎng)的位置、大小和方向。

1.2.2磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)（MagneticParticleTesting，縮寫符號(hào)為MT），又稱磁粉檢驗(yàn)或磁粉探傷，是無損檢測(cè)五大常規(guī)方法之一。■（1）磁粉檢測(cè)原理鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁感應(yīng)線發(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，在合適光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。由此可見，磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)是不連續(xù)性處漏磁場(chǎng)與磁粉的相互作用。如圖1－1所示。圖1-1

不連續(xù)性處漏磁場(chǎng)分布1—漏磁場(chǎng)2—裂紋

3—近表面氣孔

4—?jiǎng)潅?/p>

5—內(nèi)部氣孔

6—磁感應(yīng)線

7—工件

■（2）磁粉檢測(cè)適用范圍1）適用于檢測(cè)鐵磁性材料工件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）和目視難以看出的缺陷。如，16MnR、20g、30CrMnSiA以及馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼（如1Cr13、1Cr17Ni7)等。不適用于非磁性材料，如奧氏體不銹鋼及其焊縫，以及銅、鋁、鎂、鈦等。2）適用于檢測(cè)工件表面和近表面的裂紋、白點(diǎn)、發(fā)紋、折疊、疏松、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷，但不適用于檢測(cè)工件表面淺而寬的缺陷、針孔狀缺陷、埋藏較深的內(nèi)部缺陷和延伸方向與磁感應(yīng)線方向夾角小于20°的缺陷。3）適用于檢測(cè)未加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及在役與使用過的工件及特種設(shè)備。4）適用于檢測(cè)管材、棒材、板材、型材和鍛鋼件、鑄鋼件及焊接件。

（3）磁粉檢測(cè)的程序

特種設(shè)備磁粉檢測(cè)有七個(gè)程序：

(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(píng)級(jí)；

(6)退磁；

(7)后處理

▲（4）磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)與局限性磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)：1)可檢測(cè)出鐵磁性材料表面和近表面(開口和不開口)的缺陷。2)能直觀地顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度。3)具有很高的檢測(cè)靈敏度，可檢測(cè)微米級(jí)寬度的缺陷。4)單個(gè)工件檢驗(yàn)速度快，工藝簡(jiǎn)單，成本低，污染小。5)采用合適的磁化方法，幾乎可以檢測(cè)到工件表面的各個(gè)部位，基本上不受工件大小和幾何形狀的限制。6)缺陷檢測(cè)重復(fù)性好。7)可檢驗(yàn)受腐蝕的表面。磁粉檢測(cè)的局限性：1)只能檢測(cè)鐵磁性材料。不能檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料及其焊縫等非鐵磁性材料。2)只能檢測(cè)表面和近表面缺陷。3)檢測(cè)靈敏度受磁場(chǎng)與缺陷方向影響很大。若缺陷方向與磁場(chǎng)方向接近平行，或缺陷與工件表面夾角小于30°，缺陷就難以發(fā)現(xiàn)。另外，表面淺而寬的缺陷、鍛造皺折也不易發(fā)現(xiàn)。4)受幾何形狀影響，易產(chǎn)生非相關(guān)顯示。5)若工件表面有涂層，將對(duì)磁粉檢測(cè)有不良影響。用通電法和觸頭法磁化時(shí)，易產(chǎn)生電弧，燒傷工件。因此，電接觸部位的非導(dǎo)電覆蓋層必須打磨掉。6）部分磁化后具有較大剩磁的工件需要進(jìn)行退磁處理。1.2.3檢測(cè)元件檢測(cè)（1）錄磁探傷法（2）感應(yīng)線圈探傷法（3）磁敏元件探測(cè)法1）霍爾元件2）磁敏二極管1.3表面缺陷無損檢測(cè)方法的比較磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和渦流檢測(cè)都屬于表面缺陷無損檢測(cè)方法，但其方法原理和適用范圍區(qū)別很大，并且各有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性。無損檢測(cè)人員應(yīng)熟悉掌握這三種檢測(cè)方法，選擇合理的方法進(jìn)行檢測(cè)。磁粉檢測(cè)對(duì)鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測(cè)靈敏度，可發(fā)現(xiàn)微米級(jí)寬度的小缺陷，所以特種設(shè)備對(duì)鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測(cè)宜優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)，確因工件結(jié)構(gòu)形狀等原因不能使用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可使用滲透檢測(cè)或渦流檢測(cè)。表面無損檢測(cè)方法的比較見表1-1。表1-1表面缺陷無損檢測(cè)方法的比較

方

法項(xiàng)

目磁粉檢測(cè)（MT）滲透檢測(cè)（PT）渦流檢測(cè)（ET）方法原理磁力作用毛細(xì)滲透作用電磁感應(yīng)作用能檢測(cè)出的缺陷的深度表面和近表面缺陷表面開口缺陷表面及表層缺陷缺陷顯示形式漏磁場(chǎng)吸附磁粉形成磁痕滲透液回滲形成跡痕檢測(cè)線圈輸出電壓和相位變化顯示缺陷的器材磁粉滲透液和顯象劑記錄儀，示波器或電壓表適用的材質(zhì)鐵磁性材料非多孔性材料導(dǎo)電材料方法應(yīng)用鑄鋼件、鍛鋼件、壓延件、管材、棒材、型材、焊接件、機(jī)加工件及使用過的上述工件的探傷。任何非多孔性材料工件及使用過的上述工件的探傷。管材、線材和工件探傷；材料狀態(tài)檢驗(yàn)和分選；鍍層、涂層厚度測(cè)量。主要檢測(cè)缺陷裂紋、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、夾雜物、冷隔。裂紋、白點(diǎn)、疏松、針孔、夾雜物。裂紋缺陷性質(zhì)判斷能大致確定能大致確定難以判斷靈敏度高高較低檢測(cè)速度較快慢很快污染較輕較重?zé)o污染其它

方

法項(xiàng)

目磁粉檢測(cè)（MT）滲透檢測(cè)（PT）渦流檢測(cè)（ET）優(yōu)點(diǎn)1)可檢測(cè)出鐵磁性材料表面和近表面(開口和不開口)的缺陷。2)能直觀地顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度。3)具有很高的檢測(cè)靈敏度，可檢測(cè)微米級(jí)寬度的缺陷。4)單個(gè)工件檢驗(yàn)速度快，工藝簡(jiǎn)單，成本低，污染小。5)采用合適的磁化方法，幾乎可以檢測(cè)到工件表面的各個(gè)部位，基本上不受工件大小和幾何形狀的限制。6)缺陷檢測(cè)重復(fù)性好。7)可檢驗(yàn)受腐蝕的表面。(1)可檢測(cè)出任何非多孔性材料表面開口的缺陷。(2)能直觀地顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度。(3)具有較高的檢測(cè)靈敏度。(4)著色探傷不用設(shè)備，不用水電，特別適用于現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)。(5)檢驗(yàn)不受工件幾何形狀和缺陷方向的影響。(6)對(duì)針孔、疏松缺陷的檢測(cè)靈敏度高。(1)非接觸法檢測(cè)，適用于對(duì)管材、棒材和絲材進(jìn)行自動(dòng)化探傷，檢測(cè)速度快。(2)可用測(cè)材料電導(dǎo)率代替打硬度，了解材料的熱處理狀態(tài)和進(jìn)行材料分選。(3)可測(cè)量鍍層厚度。(4)污染很小。局限性1)只能檢測(cè)鐵磁性材料。不能檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料及其焊縫等非鐵磁性材料。2)只能檢測(cè)表面和近表面缺陷。3)檢測(cè)靈敏度受磁場(chǎng)與缺陷方向影響很大。若缺陷方向與磁場(chǎng)方向接近平行，或缺陷與工件表面夾角小于20°，缺陷就難以發(fā)現(xiàn)。另外，表面淺而寬的缺陷、鍛造皺折也不易發(fā)現(xiàn)。4)受幾何形狀影響，易產(chǎn)生非相關(guān)顯示。5)若工件表面有涂層，將對(duì)磁粉檢測(cè)有不良影響。用通電法和觸頭法磁化時(shí)，易產(chǎn)生電弧，燒傷工件。因此，電接觸部位的非導(dǎo)電覆蓋層必須打磨掉。6）部分磁化后具有較大剩磁的工件需要進(jìn)行退磁處理。(1)只能檢測(cè)表面開口缺陷(表面開口缺陷被堵塞時(shí)也檢測(cè)不出來)。(2)單個(gè)工件檢測(cè)效率低，成本高。(3)檢驗(yàn)缺陷重復(fù)性不好。(4)污染較重。(1)對(duì)表面下較深的缺陷不能檢測(cè)。(2)對(duì)形狀復(fù)雜的工件不適用，有邊界效應(yīng)影響。(3)對(duì)缺陷性質(zhì)難以判斷。(4)對(duì)鐵磁性材料檢測(cè)，靈敏度不如磁粉檢測(cè)。復(fù)習(xí)思考題1-1畫圖說明磁粉檢測(cè)的原理是什么？1-2檢測(cè)漏磁場(chǎng)通常有哪些方法？主要區(qū)別是什么？1-3敘述磁粉檢測(cè)的適用和不適用范圍？1-4對(duì)比磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)和局限性？1-5檢測(cè)鐵磁性工件，選用磁粉檢測(cè)或滲透檢測(cè)應(yīng)作哪些考慮？1-6磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)是什么？1-7簡(jiǎn)述檢測(cè)元件有幾種檢測(cè)方法？1-8什么是不連續(xù)性？什么是缺陷？它們的關(guān)系是什么？1-9磁粉檢測(cè)的程序有哪些？第二章磁粉檢測(cè)物理基礎(chǔ)2.1磁現(xiàn)象和磁場(chǎng)▲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。磁體是能夠建立或者有能力建立外磁場(chǎng)的物體。磁體分為永磁體、電磁體和超導(dǎo)磁體等，永久磁體是不需要外力維持其磁場(chǎng)的磁體；電磁體是需要電源維持其磁場(chǎng)的磁體；超導(dǎo)磁體是用超導(dǎo)材料制成的磁體。磁極——靠近磁鐵兩端磁性特別強(qiáng)吸附磁粉特別多的區(qū)域稱為磁極。每一條形磁體總有兩個(gè)磁極，自然界沒有單獨(dú)的N極和S極存在。磁化——使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程叫磁化。▲2.1.2磁場(chǎng)與磁感應(yīng)線所謂磁場(chǎng)，就是具有磁力作用的空間。磁場(chǎng)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(chǎng)的特征是對(duì)運(yùn)動(dòng)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)。為了形象地表示磁場(chǎng)的大小、方向和分布情況，我們可以用假想的磁感應(yīng)線來反映磁場(chǎng)中各點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向。用小磁針來描述條形磁鐵的磁力線分布，見圖2-4。

圖2－4條形磁鐵的磁感應(yīng)線磁感應(yīng)線在每點(diǎn)的切線方向代表磁場(chǎng)的方向，磁感應(yīng)線的疏密程度反映磁場(chǎng)的大小。單位面積上的磁感應(yīng)線數(shù)目與磁場(chǎng)的大小成正比，因此，可用磁感應(yīng)線的疏密程度反映磁場(chǎng)的大小。在磁感應(yīng)線密的地方磁場(chǎng)大，磁感應(yīng)線稀的地方磁場(chǎng)就小。

磁感應(yīng)線具有以下特點(diǎn)：(1)磁感應(yīng)線是具有方向性的閉合曲線。(2)磁鐵磁極上磁感應(yīng)線密度最大。在磁體內(nèi)，磁感應(yīng)線是由S極到N極；在磁體外，磁感應(yīng)線是由N極出發(fā)，穿過空氣進(jìn)入S極的閉合曲線。(3)磁感應(yīng)線互不相交。(4)磁感應(yīng)線可描述磁場(chǎng)的大小和方向。(5)磁感應(yīng)線沿磁阻最小路徑通過。

▲1．圓周磁場(chǎng)

a)磁力線方向

b)兩磁極空間漏磁場(chǎng)分布

c)兩極熔合后的磁力線

d)有不連續(xù)性的磁力線分布圖2-5

用馬蹄形磁鐵描述圓周磁場(chǎng)如圖2－5a~c，如果將條形磁鐵逐漸彎曲，使其兩極靠近并熔合成一圓環(huán)，則磁鐵內(nèi)的磁極消失，不產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，因而不能吸引鐵磁性材料，但磁鐵內(nèi)包容了一個(gè)閉合的圓周磁場(chǎng)。如果磁鐵上出現(xiàn)與磁感應(yīng)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(chǎng)，便能吸附磁粉形成磁痕，顯示出裂紋，如圖2-5d?！?縱向磁化

如果將馬蹄形磁鐵校正為條形磁鐵，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2-6a。

如果磁力線被不連續(xù)性（如裂紋）阻斷而在其兩側(cè)形成N極和S極，則會(huì)產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，如圖2-6b和圖2-6c，吸附磁粉形成磁痕，從而顯示出不連續(xù)性或裂紋磁感應(yīng)線是磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)。

（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)

2.1.3描述磁場(chǎng)的基本物理量▲

1.磁場(chǎng)強(qiáng)度H磁場(chǎng)具有大小和方向，磁場(chǎng)大小和方向的總稱叫磁場(chǎng)強(qiáng)度H，通常也把單位正磁極所受的力稱為磁場(chǎng)強(qiáng)度。單位為A/m（SI）和Oe（CGS）。磁場(chǎng)強(qiáng)度是磁場(chǎng)在給定點(diǎn)的強(qiáng)度，是表征磁場(chǎng)大小和方向的物理量。在磁場(chǎng)里任意一點(diǎn)放一個(gè)單位磁極（N極），作用于該單位磁極的磁力大小表示該點(diǎn)的磁場(chǎng)大小，磁力線上每點(diǎn)的切向方向代表磁場(chǎng)的方向。磁場(chǎng)強(qiáng)度用符號(hào)H來表示，在SI單位制中，磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是安〔培〕/米(A/m)；在CGS制中，磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位是奧〔斯特〕(Oe)，其換算關(guān)系為：1安〔培〕/米(A/m)＝4π×10-3奧〔斯特〕(Oe)≈0.0125Oe1奧〔斯特〕(Oe)＝(1/4π)×103安〔培〕/米(A/m)≈80A/m■2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B將原來不具有磁性的鐵磁性材料放入外加磁場(chǎng)內(nèi)，鐵磁性材料便會(huì)具有磁性，形成磁場(chǎng)，這個(gè)過程就是磁化，所形成的磁場(chǎng)的強(qiáng)度，就稱為磁感應(yīng)強(qiáng)度B。磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，有大小和方向，可用磁感應(yīng)線來表示，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小等于穿過與磁感應(yīng)線垂直的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。磁感應(yīng)強(qiáng)度常用磁性稱量法測(cè)定，用運(yùn)動(dòng)電荷在磁場(chǎng)中的受力來表示。在SI單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是N/(A*m)，稱為特斯拉(T)，即1T=1N/（A*m）在CGS單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是高斯（GS），其換算關(guān)系為：1T＝104GS在CGS單位制中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B用垂直通過每平方厘米截面的磁感應(yīng)線的條數(shù)來表示，如每平方厘米通過1根磁感應(yīng)線稱為1高斯(Gs)。磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的區(qū)別：磁場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)，還與被磁化的物質(zhì)有關(guān)，如材料磁導(dǎo)率為μ，則B=μH，由此可見，鐵磁性材料的磁導(dǎo)率μ越大，磁感應(yīng)強(qiáng)度B就越大。由于鐵磁性材料的磁導(dǎo)率μ一般都很大，所以，對(duì)于鐵磁性材料，磁感應(yīng)強(qiáng)度B遠(yuǎn)大于磁場(chǎng)強(qiáng)度H。

▲3.磁通量

磁場(chǎng)中垂直穿過某一面（曲面或平面）的總磁感應(yīng)線數(shù)稱為磁通量，簡(jiǎn)稱磁通，用Φ表示，如圖2-7所示。通過一個(gè)面S的磁通量Φ為:dΦ=BdSΦ=BS磁通量的單位為T/m2

，叫韋伯（Wb）。在CGS單位制中，磁通的單位是麥〔克斯韋〕(Mx)，1麥〔克斯韋〕表示通過1根磁感應(yīng)線；其換算關(guān)系為：

1韋〔伯〕(Wb)＝108麥〔克斯韋〕(Mx)

圖2-7磁通量

4.磁導(dǎo)率（1）磁導(dǎo)率μ磁感應(yīng)強(qiáng)度B與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比值稱為磁導(dǎo)率，或稱為絕對(duì)磁導(dǎo)率，用符號(hào)μ表示。磁導(dǎo)率表示材料被磁化的難易程度，反映了材料的導(dǎo)磁能力。在SI單位制中，其單位是亨[利]（H/m）。磁導(dǎo)率μ不是常數(shù)，隨磁場(chǎng)大小不同而改變，有最大值。（2）真空磁導(dǎo)率μo

在真空中，磁導(dǎo)率是常數(shù)，用μo表示，稱為真空磁導(dǎo)率。

SI單位制中：μo

＝4π×10-7H/m

CGS單位制中：μo

＝1

(3)相對(duì)磁導(dǎo)率μr

材料的磁導(dǎo)率與真空磁導(dǎo)率的比值()，叫做材料相對(duì)磁導(dǎo)率，用μr表示，是一純數(shù)，無單位μr＝μ/μo

此外，磁粉探傷中還用到材料磁導(dǎo)率、最大磁導(dǎo)率、有效磁導(dǎo)率和起始磁導(dǎo)率。

(4)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(cè)得的B/H，主要用于周向磁化。(5)最大磁導(dǎo)率：在磁化曲線上，B/H值最大時(shí)對(duì)應(yīng)拐點(diǎn)處的磁導(dǎo)率稱為最大磁導(dǎo)率μm(6)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(duì)縱向磁化很重要。(7)起始磁導(dǎo)率：在B和H接近零時(shí)測(cè)得的磁導(dǎo)率稱為起始磁導(dǎo)率μa。2.2鐵磁性材料▲2.2.1磁介質(zhì)和磁疇能影響磁場(chǎng)的物質(zhì)稱為磁介質(zhì)。各種宏觀物質(zhì)都是磁介質(zhì)。磁介質(zhì)分為：順磁性材料（μr略大于1），如鋁、鉻、錳、鉑、氮等；逆磁性材料（μr略小于1），如銅、銀、金、鉛、鋅等鐵磁性材料（μr》1），鐵、鎳、鈷及其合金等，鐵磁性材料能顯著增強(qiáng)磁場(chǎng)，被磁鐵強(qiáng)烈吸引。通常把順磁性材料和逆磁性材料都列入非磁性材料。磁粉檢測(cè)只適用于鐵磁性材料?！女牎F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。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。超過某個(gè)溫度后，磁性全部消失，變?yōu)轫槾刨|(zhì)，該溫度稱為居里點(diǎn)。部分材料居里點(diǎn)見表2-1。表2-1 鐵磁性材料的居里點(diǎn)

2.2.2磁化過程

(1)未加外加磁場(chǎng)時(shí)，磁疇磁矩雜亂無章，對(duì)外不顯示宏觀磁性，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，宏觀上呈現(xiàn)磁性，如圖(e)。2.2.3磁特性曲線（磁化曲線）

初始磁化曲線是表征鐵磁性材料磁特性的曲線，用以表示M-H或B-H的關(guān)系。

（磁化曲線是表征鐵磁性材料磁特性的曲線，用以表示外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H與磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化關(guān)系。）

B～H曲線的測(cè)繪方法:采用如圖所示的裝置圖2-20初始磁化曲線圖2-21B～H曲線和μ～H曲線

▲2.2.4磁滯回線

▲

描述磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線叫磁滯回線，如圖2-22所示。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度H減小到零時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度并不按原來的磁化路徑回到零，而是在材料中仍然保留磁性，這種磁感應(yīng)強(qiáng)度變化滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度變化的現(xiàn)象稱為稱磁滯現(xiàn)象，它反映了磁化過程的不可逆性。當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度減小到零時(shí)，保留在材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱剩磁，用Br表示，如圖中的0～2和0～5。為了使剩磁減小到零，必須施加一個(gè)反向磁場(chǎng)強(qiáng)度，使剩磁降為零所施加的反向磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑力，用Hc表示，如圖中的0～3和0～6。圖中，±Bm──飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度，表示工件在飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度±Hm磁化下B達(dá)到飽和，不再隨H的增大而增大，對(duì)應(yīng)的磁疇全部轉(zhuǎn)向與磁場(chǎng)方向一致。圖2-13

磁滯回線

▲磁性材料具有以下特性：

(1)高導(dǎo)磁性──能在外加磁場(chǎng)中強(qiáng)烈地磁化，產(chǎn)生非常強(qiáng)的附加磁場(chǎng)，它的磁導(dǎo)率很高，相對(duì)磁導(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(chǎng)，不會(huì)隨外加磁場(chǎng)增加而無限地增加，當(dāng)外加磁場(chǎng)達(dá)到一定程度后，全部磁疇的方向都與外加磁場(chǎng)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(chǎng)的大?。ǚ较颍┌l(fā)生變化時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化滯后于磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化。當(dāng)磁場(chǎng)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。

根據(jù)鐵磁性材料矯頑力Hc大小可分為軟磁材料和硬磁材料兩大類。Hc≥8000A/m(100Oe)認(rèn)為是典型的硬磁材料，如圖2-14c所示。而Hc大于104A/m的叫做永磁性材料，適用制作永久磁鐵。Hc≤400A/m(5Oe)認(rèn)為是典型的軟磁材料，如圖2-14a所示。一般磁粉檢測(cè)的鐵磁性材料，矯頑力在軟、硬磁之間，稱為半硬磁材料，其磁滯回線如圖2-14b所示。

圖2-14不同材料的磁滯回線

a）軟磁材料

b）硬磁材料

c）矩磁材料

■軟磁材料和硬磁材料具有以下特征：

(1)軟磁材料──是指磁滯回線狹長(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、低碳鋼和軟磁鐵氧化體等材料。

(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(cè)時(shí)難以磁化，也難以退磁。硬磁材料如鋁鎳鈷、稀土鈷和硬磁鐵氧化體等材料。

（3）矩磁材料——現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)中常用的一種鐵氧體材料的磁滯回線近似矩形（圖2-14c），故稱為矩磁材料，其特點(diǎn)是：一經(jīng)磁化，其剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度接近于非常穩(wěn)定的飽和值Bm。典型磁性材料30CrMnSiA經(jīng)880℃油淬，300℃回火狀態(tài)下，測(cè)得的磁化曲線見下圖，包括B~H曲線，μ~H曲線，和Br~H曲線。

2.2.5退磁曲線和磁能積（略）退磁曲線是指最大磁滯回線在第二象限中部分，即Hc至Br之間的曲線段。如下圖所示。在退磁曲線上任一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的B與H的乘積，是標(biāo)志磁性材料在該點(diǎn)上單位體積內(nèi)所具有的能量。因?yàn)槌朔e（BH）的量綱是磁能密度，所以叫（BH）為磁能積。（BH）的乘積正比于圖中劃斜線的矩形面積?？梢栽谕舜徘€上找到一點(diǎn)P其所對(duì)應(yīng)的B與H的乘積為最大值，這點(diǎn)叫做最大磁能積點(diǎn)，其值（BH）m叫做最大磁能積。磁能積是Br和Hc的綜合參數(shù)，它表明工件在磁化后所能保留磁能量的大小，亦即剩磁的大小。磁能積的數(shù)值越大，表明保留在工件中的磁能越多。這在磁粉檢測(cè)中是很有意義。最大磁能積可采用等磁能曲線法或幾何作圖法來確定。2.3電流的磁場(chǎng)■2.3.1通電圓柱導(dǎo)體的磁場(chǎng)■

1.磁場(chǎng)方向：與電流方向有關(guān)，用右手定則確定?！?/p>

2.磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算：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：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（r>R）和導(dǎo)體內(nèi)部r處（r<R）磁場(chǎng)強(qiáng)度：r>R時(shí)r<R時(shí)CGS單位制的公式，連續(xù)法（I=8D）和剩磁法（I=25D）經(jīng)驗(yàn)公式的來源理論計(jì)算應(yīng)用：在連續(xù)法檢驗(yàn)時(shí)，一般要求工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，至少達(dá)到2400A/m(30Oe)，代入2-9和2-10式，得：

在剩磁法檢驗(yàn)時(shí)，一般要求工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度，至少達(dá)到8000A/m(100Oe)，代入2-9和2-10式，得：

直圓柱導(dǎo)體內(nèi)、外及表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布如圖所示：[例題2]一圓柱導(dǎo)體，長(zhǎng)1000mm，直徑為100mm，進(jìn)行磁粉檢測(cè)，要求導(dǎo)體表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到2400A/m，求需要的磁化電流？解1：用SI單位制：導(dǎo)體半徑R=D/2=100mm/2=50mm=0.05m，代入公式2—5；H=I/2πR，則I=2πRH=2×3.14×0.05×2400=750.6（A）解2：用CGS單位制：導(dǎo)體半徑R=D/2=100mm/2=50mm=5cm,H=2400A/m=30Oe，代入公式2-8：H=0.2I/R則I=5RH=5×5×30=750（A）

■3.鋼棒通電法磁化

用交流電和直流電磁化同一鋼棒時(shí)，磁場(chǎng)分布見圖2-20，其共同點(diǎn)是：

(1)在鋼棒中心處，磁場(chǎng)強(qiáng)度為零；

(2)在鋼棒表面，磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最大；

(3)離開鋼棒表面，磁場(chǎng)強(qiáng)度隨r的增大而下降。

其不同點(diǎn)是：直流電磁化，從鋼棒中心到表面，磁場(chǎng)強(qiáng)度是直線上升到最大值；交流電磁化，由于趨膚效應(yīng)，只有在鋼棒近表面才有磁場(chǎng)強(qiáng)度，并緩慢上升，而在接近鋼棒表面時(shí)，迅速上升達(dá)到最大值。

用交流電和直流電磁化同一鋼棒時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度分布如圖2-21所示。與圖2-20的不同點(diǎn)是：

（1）由于鋼棒的磁導(dǎo)率高，又因?yàn)锽＝μH，所以B遠(yuǎn)大于H，Bm遠(yuǎn)大于Hm；

（2）離開鋼棒表面，在空氣中，μr≈1，B≈H，

所以磁感應(yīng)強(qiáng)度突降后與磁場(chǎng)強(qiáng)度曲線重合。

磁場(chǎng)強(qiáng)度分布特點(diǎn)，交流和直流分布特點(diǎn)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布特點(diǎn)

■2.3.2通電鋼管的磁場(chǎng)1.鋼管中的磁場(chǎng)用交流和直流電磁化同一鋼管時(shí)，鋼管內(nèi)部H=0，B=0，鋼管內(nèi)部沒有磁場(chǎng)存在，磁場(chǎng)是從鋼管內(nèi)壁到表面逐漸上升到最大值。設(shè)管內(nèi)外半徑分別為R1和R2，通直流電磁化，由安培環(huán)路定律得

（）

()2.中心導(dǎo)體法磁化鋼管中心導(dǎo)體法磁化時(shí)，在通電中心導(dǎo)體內(nèi)、外磁場(chǎng)分布與圖2-20相同，由于中心導(dǎo)體為銅棒，其，所以只存在H。在鋼管上由于，所以能感應(yīng)產(chǎn)生較大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。并且鋼管內(nèi)壁的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都比外壁大。圖2-23

直流電中心導(dǎo)體法磁化鋼管的磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布

■2.3.3通電線圈的磁場(chǎng)■

1.磁場(chǎng)方向：在線圈中通以電流時(shí)，在線圈內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)是與線圈軸平行的縱向磁場(chǎng)。右手定則■2.磁場(chǎng)強(qiáng)度計(jì)算：空載通電線圈中心的磁場(chǎng)強(qiáng)度可用下式計(jì)算式中：H－－磁場(chǎng)強(qiáng)度（A/m）N－－線圈匝數(shù)L－－線圈長(zhǎng)度（m）D－－線圈直徑（m）－－線圈對(duì)角線與軸線的夾角線圈縱向磁化的磁化力用安匝（IN）來表示?！?/p>

3.線圈(法)的分類a按結(jié)構(gòu)分電纜纏繞線圈和螺管線圈b按填充系數(shù)（面積比）低填充（≥10）中填充（＞2并＜10）高填充（≤2）c按L/D短螺管線圈L<D有限長(zhǎng)螺管線圈L>D線圈內(nèi)磁場(chǎng)分布特點(diǎn)：

在有限長(zhǎng)螺管線圈內(nèi)部的中心軸線上，磁場(chǎng)分布較均勻，線圈兩端處的磁場(chǎng)強(qiáng)度為內(nèi)部的1/2左右，見右圖。

在線圈橫截面上，靠近線圈內(nèi)壁中心的磁場(chǎng)強(qiáng)度較線圈中心強(qiáng)，見右圖。無限長(zhǎng)螺管線圈L>>D

內(nèi)部磁場(chǎng)分布均勻，并且磁場(chǎng)只存在于線圈內(nèi)部，磁感應(yīng)線方向與線圈的中心軸線平行?！隼碚撚?jì)算P29〔例題2-3〕一有限長(zhǎng)螺管線圈長(zhǎng)500mm，內(nèi)徑300mm，匝數(shù)為50匝，要求空載螺管線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度至少達(dá)到20000A/m，需選用多大的磁化電流？解:∵

∴

式中：L=500mm=0.5mD=300mm=0.3mH=20000A/mN=50代入公式得：答:需要232安的磁化電流。2.4旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)■2.4.1交叉磁軛的磁場(chǎng)合成

1.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的形成交差磁軛屬于復(fù)合磁化（多向磁化）。它是利用兩相或多相磁場(chǎng)相互疊加而形成的合成磁場(chǎng)對(duì)工件進(jìn)行磁化的。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φ的正弦交變電流激磁，兩相激磁電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)波形如圖2-40所示。當(dāng)條件合適時(shí)，其合成磁場(chǎng)就以與激磁電流相同的頻率，在四個(gè)磁極所在平面不停地旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)因此而得名。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°。

（應(yīng)為B！不是H!）

另外，由于交叉磁軛形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與交流電磁軛的磁場(chǎng)不同，它的磁場(chǎng)沒有通過零點(diǎn)的瞬間，所以交叉磁軛的提升力也就高于交流電磁軛。－－2倍以上?。▊渥ⅲ号c頻率有關(guān)，僅可認(rèn)為略高于?。?.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)分布交叉磁軛的磁化場(chǎng)范圍內(nèi)，不同位置的磁場(chǎng)方向和大小，或者說是指所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的橢圓度大小。（1）α=90°，φ=π/2時(shí)的磁場(chǎng)分布情況a)有效值分布圖

b)瞬時(shí)值分布圖圖2-32

α=90°，φ=π/2時(shí)交叉磁軛的磁場(chǎng)分布情況圖2-31

交叉磁軛產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)

（2）幾個(gè)不能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的點(diǎn)在圖2-33中，以幾何中心點(diǎn)0為圓心，通過四個(gè)磁極中心所畫的圓與X軸和Y軸的交點(diǎn)位置（M、N、P和Q點(diǎn)），不能形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

（3）幾個(gè)能形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的點(diǎn)從圖2-32中還可看出，在行走方向（即Y軸）上除幾何中心點(diǎn)能形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之外，在上下兩側(cè)各有一點(diǎn)也能形成圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，只是磁場(chǎng)強(qiáng)度變小了。（4）四個(gè)磁極外側(cè)仍然有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成四個(gè)磁極外側(cè)仍然有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)形成。只是有效磁化范圍比較小。但激磁規(guī)范足夠大時(shí)仍然可以檢測(cè)缺陷。

3.交叉磁軛的提升力交叉磁軛的提升力代表其導(dǎo)入工件有效磁通的多少，亦即工件被磁化后的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。提升力必須大于某一數(shù)值，才表明工件的有效磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到磁粉探傷的要求，也才能保證磁粉檢測(cè)的靈敏度。交叉磁軛的提升力：118N▲2.4.2擺動(dòng)磁場(chǎng)的合成直流電磁軛與交流電磁軛復(fù)合磁化是指用直流電磁軛進(jìn)行縱向磁化，并同時(shí)用交流軸向通電法進(jìn)行周向磁化，如圖2-42所示。直流電磁軛產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)Hx=Ho，大小保持不變，交流電磁軛產(chǎn)生的周向磁場(chǎng)為Hy＝Hosinωt，大小隨時(shí)間而變化，其合成磁場(chǎng)是一個(gè)在±45°之間不斷擺動(dòng)的擺動(dòng)磁場(chǎng)，在工件上產(chǎn)生的螺旋磁場(chǎng)（見圖2.-43）。交流磁場(chǎng)值比直流磁場(chǎng)值越大，則擺動(dòng)的范圍越大。某一瞬時(shí)，工件不同部位的磁場(chǎng)大小和方向并不相同。

2.4.3對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響因素1.磁化場(chǎng)對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響為了能檢出各個(gè)方向的缺陷，通常對(duì)同一部位需要進(jìn)行互相垂直的兩個(gè)方向磁化。一是要有足夠的磁場(chǎng)強(qiáng)度，二是要盡量使磁場(chǎng)方向與缺陷方向垂直，這樣才能獲得最大的缺陷漏磁場(chǎng)，易于形成磁痕，從而確保缺陷不漏檢?！挥挟?dāng)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的長(zhǎng)軸方向與缺陷方向垂直時(shí)才有利于形成磁痕。因此，不能認(rèn)為只要使用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，不管如何操作就一定能發(fā)現(xiàn)任何方向的缺陷，這種認(rèn)識(shí)是錯(cuò)誤的。2.交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不適用剩磁法檢測(cè)瞬時(shí)值，動(dòng)態(tài)過程！剩磁只能得到某一值！3.交叉磁軛磁極與工件間隙大小的影響為了確保檢測(cè)靈敏度和有效檢測(cè)范圍必須限制間隙，而且越小越好。（否則，難于形成）對(duì)于承壓設(shè)備，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，當(dāng)被檢工件表面為一曲面時(shí)，它的四個(gè)磁極不能很好地與工件表面相接觸，會(huì)產(chǎn)生某一磁極懸空（在球面上時(shí)），或產(chǎn)生四個(gè)磁極以線接觸方式與工件表面相接觸（在柱面上時(shí)），這樣就在某一對(duì)磁極間產(chǎn)生很大的磁阻，從而降低了某些方向上的檢測(cè)靈敏度。因此，在進(jìn)行承壓設(shè)備磁粉檢測(cè)時(shí)，使用交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)探傷儀應(yīng)隨時(shí)注意各磁極與工件表面之間的接觸是否良好，當(dāng)接觸不良時(shí)應(yīng)停止使用，以避免產(chǎn)生漏檢。所以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大間隙不應(yīng)超過0.5mm。（使用時(shí)！）4.交叉磁軛必須在移動(dòng)時(shí)才能檢測(cè)交叉磁軛磁場(chǎng)分布無論在四個(gè)磁極的內(nèi)側(cè)還是外側(cè)，磁場(chǎng)分布是極不均勻的。只有在幾何中心點(diǎn)附近很小的范圍內(nèi)，其旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的橢圓度變化不大，而離開中心點(diǎn)較遠(yuǎn)的其它位置，其橢圓度變化很大，甚至不形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此，使用交叉磁軛進(jìn)行探傷時(shí)，必須連續(xù)移動(dòng)磁軛，邊行走磁化邊施加磁懸液。只有這樣操作才能使任何方向的缺陷都能經(jīng)受不同方向和大小磁場(chǎng)的作用，從而形成磁痕。若采用步進(jìn)式將交叉磁軛固定位置分段磁化，只要在交流電一個(gè)周期（0.02s）內(nèi)，仍可形成圓形或橢圓形磁場(chǎng)進(jìn)行磁化和檢測(cè)，但這樣不僅檢測(cè)效率低，而且有效磁化區(qū)重疊不到位時(shí)，就會(huì)造成漏檢。5.行走速度與磁化時(shí)間的影響交叉磁軛的行走速度對(duì)檢測(cè)靈敏度至關(guān)重要，因?yàn)樾凶咚俣鹊目炻龥Q定著磁化時(shí)間。而磁化時(shí)間是有要求的，磁化時(shí)間過短缺陷磁痕就無法形成。所以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，速度不能超過4m/min，這也是為了保證不漏檢必須控制的工藝參數(shù)。

6．交叉磁軛檢測(cè)時(shí)噴灑磁懸液方式的影響用交流電磁軛探傷時(shí)，必須先停止噴灑磁懸液，然后斷電。為的是避免已經(jīng)形成的缺陷磁痕被流動(dòng)的磁懸液破壞掉。當(dāng)采用交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁粉探傷儀進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，是邊移動(dòng)磁化邊噴灑磁懸液，就更應(yīng)該避免由于磁懸液的流動(dòng)破壞已經(jīng)形成的缺陷磁痕。這就需要掌握磁懸液的噴灑應(yīng)在保證有效磁化場(chǎng)被全部潤(rùn)濕的情況下，與交叉磁軛的移動(dòng)速度良好地配合，才能把微細(xì)的缺陷磁痕顯現(xiàn)出來，對(duì)這種配合的要求是：在移動(dòng)的有效磁化范圍內(nèi)，有可供缺陷漏磁場(chǎng)吸引的磁粉，同時(shí)又不允許因磁懸液的流動(dòng)而破壞已經(jīng)形成了的缺陷磁痕，如果配合不好，即使有缺陷磁痕形成也會(huì)遭到破壞，因此使用交叉磁軛最難掌握的環(huán)節(jié)是噴灑磁懸液，需要根據(jù)交叉磁軛的移動(dòng)速度，被檢部位的空間位置等情況來調(diào)整噴灑手法。旋轉(zhuǎn)磁軛探傷時(shí)最好選用能形成霧狀磁懸液的噴壺，但是壓力不要太高。水磁懸液中可加入少量的水溶性膠水，保護(hù)缺陷磁痕，效果很好。7.交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)綜合性能試驗(yàn)的影響既然試驗(yàn)的是綜合性能試驗(yàn)（系統(tǒng)靈敏度試驗(yàn)），就應(yīng)該按照既定的工藝條件（尤其是移動(dòng)速度）把試片貼在焊縫的熱影響區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，在靜止的狀態(tài)下把試片貼在四個(gè)磁極的中心位置進(jìn)行綜合性能試驗(yàn)是不規(guī)范的，因?yàn)殪o止?fàn)顟B(tài)不包含由于交叉磁軛的移動(dòng)對(duì)檢測(cè)靈敏度的影響。（應(yīng)把試片放置于有效磁化區(qū)域邊緣，在移動(dòng)工況下進(jìn)行校驗(yàn)；特殊情況下，靜止時(shí)才可進(jìn)行?。?.5退磁場(chǎng)2.5.1退磁場(chǎng)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(chǎng)稱為退磁場(chǎng)，也叫反磁場(chǎng)，它對(duì)外加磁場(chǎng)有削弱作用，用符號(hào)ΔH表示。退磁場(chǎng)與材料的磁化強(qiáng)度成正比。

ΔH――退磁場(chǎng)M――磁化強(qiáng)度N――退磁因子2.5.2有效磁場(chǎng)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(chǎng)，它削弱了外加磁場(chǎng)，所以工件上的有效磁場(chǎng)(用H表示)等于外加磁場(chǎng)減去退磁場(chǎng)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：H――有效磁場(chǎng)（A/m）Ho――外加磁場(chǎng)（A/m）圖2-34

退磁場(chǎng)

2.5.3影響退磁場(chǎng)大小的因素（1）退磁場(chǎng)大小與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度大小有關(guān)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度愈大，工件磁化得愈好，產(chǎn)生的N極和S極磁場(chǎng)愈強(qiáng)，因而退磁場(chǎng)也愈大。（2）退磁場(chǎng)大小與工件L/D值有關(guān)工件L/D值愈大，退磁場(chǎng)愈小。這可以通過對(duì)兩根長(zhǎng)度相同而直徑不同的鋼棒分別放在同一線圈中，用相同的磁場(chǎng)強(qiáng)度磁化時(shí)，L/D值大的比L/D值小的鋼棒表面磁場(chǎng)強(qiáng)度大，標(biāo)準(zhǔn)試片上磁痕清晰，說明退磁場(chǎng)小。對(duì)于工件橫截面為非圓柱形，設(shè)橫截面面積為A，計(jì)算L/D時(shí)，應(yīng)該用有效直徑Deff代替直徑D，則Deff=2(3)退磁因子NN主要與工件的形狀有關(guān)（L/D），對(duì)于完整的閉合的環(huán)形試樣N=0；對(duì)于球體，N=0.333；對(duì)于圓鋼棒，L/D愈小，N愈大。影響試件退磁場(chǎng)大小的因素：退磁場(chǎng)大小與外加磁場(chǎng)大小有關(guān)，外加磁場(chǎng)增大，退磁場(chǎng)也增大；退磁場(chǎng)與L/D有關(guān)，L/D增大，退磁場(chǎng)減??；工件磁化時(shí)，如果不產(chǎn)生磁極，就不會(huì)產(chǎn)生退磁場(chǎng)。(如環(huán)形工件內(nèi)的環(huán)形磁場(chǎng)沒有磁極，所以沒有退磁場(chǎng))（4）磁化尺寸相同的鋼管和鋼棒，鋼管比鋼棒產(chǎn)生的退磁場(chǎng)小。設(shè)鋼棒橫截面積為D，與鋼管外直徑D0相等，鋼管的有效直徑與鋼管外直徑D0和鋼管內(nèi)直徑Di的關(guān)系是：顯然D＞Deff所以，＞，所以直徑相同的鋼管比鋼棒的退磁場(chǎng)小。

（5）磁化同一工件，交流電比直流電產(chǎn)生的退磁場(chǎng)小因?yàn)榻涣麟娪汹吥w效應(yīng)，比直流電滲入深度淺，所以交流電在鋼棒端頭形成的磁極磁性小，故交流電比直流電磁化同一工件時(shí)的退磁場(chǎng)小。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(chǎng)的計(jì)算：2.5.4

退磁場(chǎng)計(jì)算（P35）〔例1〕

一長(zhǎng)度為100mm的鋼棒，截面為正方形，邊長(zhǎng)為20mm，求L/D值？解：截面面積為A=20×20＝400(mm2)代入2-20式，Deff＝＝

＝22.6(mm)L/Deff=100/22.6≈4.4計(jì)算結(jié)果討論：當(dāng)L/D<=2時(shí)，退磁場(chǎng)影響很大，工件磁化需要很大的外加磁場(chǎng)強(qiáng)度。只有當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度Ho遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有效磁場(chǎng)強(qiáng)度H時(shí)，才足以克服退磁場(chǎng)的影響，對(duì)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(chǎng)強(qiáng)度，所以通常采用延長(zhǎng)塊將工件接長(zhǎng)，以增大L/D值，減小退磁場(chǎng)的影響。2.6磁路與磁感應(yīng)線的折射2.6.1磁路：磁力線通過的閉合路徑叫磁路。磁路定律：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。（因磁導(dǎo)率相差100~1000倍。）磁感應(yīng)強(qiáng)度的邊界條件:

（法向分量不變，連續(xù)）

（切向分量不變，連續(xù)）〔例〕已知鋼的相對(duì)磁導(dǎo)率μr=3000,在鋼中,磁感應(yīng)線的方向與分界面的法線成88°角，求在空氣中磁感線與分界面法線所成的角度，見圖2-37。解：tgα2＝μ2/μ1.tgα1＝μ0/3000μ0.tg88°＝28.6/3000＝0.0095α≈35'2.7漏磁場(chǎng)2.7.1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)線離開和進(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)線優(yōu)先通過磁導(dǎo)率高的工件，這就迫使部分磁感應(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，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(chǎng)。2.7.2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。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(chǎng)。

圖2-39

缺陷的漏磁場(chǎng)分布

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，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)線最大密度區(qū)，即指向缺陷處。見前圖。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，能將目視不可見的缺陷變成目視可見的磁痕使之容易觀察出來。2.7.3影響漏磁場(chǎng)的因素漏磁場(chǎng)的大小，對(duì)檢測(cè)缺陷的靈敏度至關(guān)重要。由于真實(shí)的缺陷具有復(fù)雜的幾何形狀，準(zhǔn)確計(jì)算漏磁場(chǎng)的大小是難以實(shí)現(xiàn)的，測(cè)量又受試驗(yàn)條件的影響，所以定性地討論影響漏磁場(chǎng)的規(guī)律和因素，具有很重要的意義。

（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)。一般說來，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。（2）缺陷位置及形狀的影響a缺陷埋藏深度的影響缺陷埋藏深度影響很大。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)顯著減小；若位于工件表面很深處，則幾乎沒有漏磁場(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；當(dāng)陷與工件表面由垂直逐漸傾斜成30度以下時(shí)，漏磁場(chǎng)也由最大幾乎下降至零，不能檢出缺陷。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)。（3）工件表面覆蓋層的影響（4）工件材料及狀態(tài)的影響

影響工件磁性的因素：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。2.8磁粉檢測(cè)的光學(xué)基礎(chǔ)

2.8.1光度量術(shù)語及單位光是任何能夠直接引起視覺的電磁輻射，光度學(xué)是有關(guān)視覺效應(yīng)評(píng)價(jià)輻射量的學(xué)科。磁粉檢測(cè)觀察和評(píng)定磁痕顯示，必須在可見光或黑光下進(jìn)行，其光源的發(fā)光強(qiáng)度、光通量、[光]照度、輻[射]照度和[光]亮度都與檢測(cè)結(jié)果直接有關(guān)。1.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?hào)I表示，單位是坎[德拉](cd)。I＝dΦ/dΩ式中：I──發(fā)光強(qiáng)度(cd)國(guó)際計(jì)量大會(huì)對(duì)發(fā)光強(qiáng)度單位坎德拉定義為：“坎德拉是發(fā)出頻率為540×1012Hz的單色輻射的光源在給定方向的發(fā)光強(qiáng)度，該方向的輻射強(qiáng)度為1/683瓦特每球面度”。(球面度是一個(gè)立體角，其頂點(diǎn)位于球心，而它在球面上所截取的面積等于以球半徑為邊長(zhǎng)的正方形面積)。2.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(hào)Φ表示，單位是流明(1m)。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)射的光通量。3.[光]照度

[光]照度亦稱照度，是單位面積上接收的光通量。用符號(hào)E表示，單位是：勒[克斯](lx)。1lx=11m/m2，勒[克斯]是1流明的光通量均勻分布在1平方米表面上產(chǎn)生的光照度。過去照度單位曾經(jīng)使用過英尺·坎德拉(f·cd)和英尺·燭光(f·c),1f·cd=1f·c=10.761x。4.輻[射]照度

輻[射]照度亦稱輻照度。表面上一點(diǎn)的輻照度是入射在包含該點(diǎn)的面元上的輻射通量dΦe除以該面元面積dA之商，用符號(hào)Ee（或E）表示，單位是：瓦[特]/米2，（1W/m2＝100μW/cm2）。Ee＝dΦe/dA

式中：Ee──輻照度(W/m2)5.(光)亮度

[光]亮度亦稱亮度，是指在給定方向單位立體角的垂直光照度，用符號(hào)L表示，單位是坎德拉每平方米（cd/m2）式中：L──亮度(cd/m2)2.8.2發(fā)光發(fā)光的物體稱為光源，也稱為發(fā)光體。非熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，在波長(zhǎng)范圍為400nm-760nm的可見光下觀察磁痕?？梢姽馐悄恳暱梢姷墓?，即包括紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色的光。熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，采用波長(zhǎng)范圍為320nm-400nm的紫外光(被稱為黑光)激發(fā)熒光磁粉的磁痕，產(chǎn)生波長(zhǎng)范圍為510nm～550nm的黃綠色熒光。許多原來在可見白光下不發(fā)光的物質(zhì)，在紫外線的照射下能夠發(fā)光，這種現(xiàn)象稱為光致發(fā)光。光致發(fā)光的物質(zhì)，在外界光源移去后，經(jīng)過很長(zhǎng)時(shí)間才停止發(fā)光，這種光稱為磷光，這種物質(zhì)稱為磷光物質(zhì)；在外界光源移去后立即停止發(fā)光，這種光稱為熒光，這種物質(zhì)稱為熒光物質(zhì)。……波長(zhǎng)在510nm～550nm范圍內(nèi)，發(fā)黃綠色的熒光。2.8.3紫外線紫外線是指波長(zhǎng)為100nm～400nm的不可見光，其波譜圖位于可見光和X射線之間，如圖2-44所示。不是所有的紫外線都可以用于熒光磁粉檢測(cè)，只有波長(zhǎng)為320nm～400nm的黑光才能用于熒光磁粉檢測(cè)。UV-A：

國(guó)際照明委員會(huì)把紫外線分成如下三種范圍：波長(zhǎng)320nm～400nm的紫外線稱為UV-A、黑光或長(zhǎng)波紫外線，UV-A波長(zhǎng)的紫外線，適用于熒光磁粉檢測(cè)，它的峰值波長(zhǎng)約為365nm。波長(zhǎng)280nm～320nm的紫外線稱為UV-B或中波紫外線，又叫紅斑紫外線。UV-B具有使皮膚變紅的作用，還可引起曬斑和雪盲，不能用于磁粉檢測(cè)。波長(zhǎng)100nm～280nm的紫外線稱為UV-C或短波紫外線，UV-C具有光化和殺菌作用，能引起猛烈的燃燒，還傷害眼睛，也不能用于磁粉檢測(cè)，醫(yī)院使用UV-C紫外線來殺菌。2.8.4人眼對(duì)光的響應(yīng)當(dāng)人從明亮處進(jìn)入暗區(qū)時(shí)，……，必須過一段時(shí)間后才能看見，這種現(xiàn)象稱為黑暗適應(yīng)，進(jìn)行熒光磁粉探傷，黑暗適應(yīng)時(shí)間需要3min～5min。波長(zhǎng)為555nm的黃綠色光，它的明視覺光譜光視效率是1，對(duì)人眼最敏感。熒光磁粉的磁痕，在黑光的照射下，能發(fā)出色澤鮮明的黃綠色熒光，容易觀察，與工件表面形成的紫色本底有很高的對(duì)比度，因而缺陷磁痕在暗區(qū)具有最好的可見度。檢測(cè)缺陷靈敏度高。磁粉檢測(cè)人員佩戴眼鏡觀察磁痕有一定的影響，如光敏(光致變色)眼鏡在黑光輻射時(shí)會(huì)變暗，變暗程度與輻射的入射量成正比，影響對(duì)熒光磁粉磁痕的觀察和辨認(rèn)，因此不允許使用。可佩戴吸收紫外線的護(hù)目眼鏡，但應(yīng)注意，不得降低對(duì)黃綠色熒光磁粉磁痕的檢出能力。2.8.5黑光燈它由石英內(nèi)管和外殼組成，內(nèi)管的兩端各有一個(gè)主電極，管內(nèi)裝有水銀和氬氣，在主電極的旁邊裝有一個(gè)引燃用的輔助電極，其引出處串聯(lián)一個(gè)限流電阻，外面有一個(gè)玻璃外殼，起保護(hù)石英內(nèi)管和聚光的作用?！?。接通電源后，水銀并不立刻產(chǎn)生電弧，而是由輔助電極和一個(gè)主電極之間發(fā)生輝光放電，這時(shí)石英管內(nèi)溫度升高，水銀逐漸汽化，等到管內(nèi)產(chǎn)生足夠的水銀蒸氣時(shí)，方才發(fā)生主電極間的水銀弧光放電，產(chǎn)生紫外線。這個(gè)過程大約需要3min～5min，由于產(chǎn)生紫外線，石英內(nèi)管水銀蒸氣可達(dá)到4～5個(gè)大氣壓，所以這種紫外燈又叫高壓水銀燈。黑光燈使用的注意事項(xiàng)是：（1）黑光燈剛點(diǎn)燃,輸出達(dá)不到最大值,所以檢驗(yàn)工作應(yīng)至少等3min以后再進(jìn)行；（2）要盡量減少燈的開關(guān)次數(shù)，頻繁啟動(dòng)會(huì)縮短燈的壽命；（3）黑光燈使用后,輻射能量下降，所以應(yīng)定期測(cè)量黑光輻照度；（4）電源電壓波動(dòng)對(duì)黑光燈影響很大。電壓低，燈可能啟動(dòng)不了，或使點(diǎn)燃的燈熄滅。當(dāng)使用的電壓超過燈的額定電壓時(shí)，對(duì)燈的使用壽命又影響很大，所以必要時(shí)應(yīng)裝穩(wěn)壓電源，以保持電源電壓穩(wěn)定；（5）濾光片上有贓污，應(yīng)及時(shí)清除，因?yàn)闀?huì)影響黑光的發(fā)出；（6）避免將磁懸液濺到黑光燈泡上，使燈泡炸裂；（7）不要將黑光燈直對(duì)著人的眼睛照。（8）濾光片如果有裂紋，應(yīng)及時(shí)更新，因?yàn)闀?huì)使可見光和中、短波紫外光通過，對(duì)人體有害。復(fù)習(xí)思考題2-4什么是磁場(chǎng)強(qiáng)度、磁通量和磁感應(yīng)強(qiáng)度？用什么符號(hào)表示？在SI和GS單位制中單位是什么？如何換算？2-5什么是磁導(dǎo)率？如何分類？單位是什么？物理意義是什么？*2-7用磁疇理論解釋鐵磁性材料的磁化過程。2-8什么是剩磁？什么是矯頑力？*2-17什么是退磁場(chǎng)？影響退磁場(chǎng)大小的因素有哪些？退磁場(chǎng)如何計(jì)算？2-24簡(jiǎn)述交叉磁軛分布對(duì)檢測(cè)靈敏度有哪些影響？2-31簡(jiǎn)述使用黑光燈的注意事項(xiàng)。3磁化電流、磁化方法和磁化規(guī)范3.1磁化電流為在工件上形成磁化磁場(chǎng)而采用的電流叫做磁化電流。

磁粉探傷采用的磁化電流有（7種）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）1.交流電流交流電在一個(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和有效值I的換算關(guān)系為：

Im＝I≈1.414I2.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)）。

電流從表面值下降到1/e≈0.37的深度稱為趨膚深度，可由下式求出：

――磁導(dǎo)率

――電導(dǎo)率

――電流的頻率3.交流電的優(yōu)點(diǎn)：（1）對(duì)表面缺陷檢測(cè)靈敏度高（2）容易退磁（3）電源易得，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單（4）能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)電流法磁化（5）能夠?qū)崿F(xiàn)多向磁化（6）磁化變截面工件磁場(chǎng)分布較均勻（7）有利于磁粉遷移（8）用于評(píng)價(jià)直流電（或整流電）磁化發(fā)現(xiàn)的磁痕顯示（9）適用于在役工件的檢驗(yàn)（10）交流電磁化時(shí)工序間可以不退磁。

交流電的局限性：（1）剩磁法檢驗(yàn)時(shí)，受交流電斷電相位的影響，剩磁不穩(wěn)定或很小，易造成缺陷漏檢。（2）探測(cè)缺陷的深度小。4.交流斷電相位的影響：剩磁大小與交流電的斷電相位有關(guān)。5.非正弦交流電（斷電相位控制器，用可控硅調(diào)壓）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

1.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)。其局限性：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）2.三相全波整流電

磁粉探傷中最常用的磁化電流之一，其優(yōu)點(diǎn)：

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一般需要退磁。3.1.3直流電最早使用，現(xiàn)在使用少，其優(yōu)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。3.1.4沖擊電流由電容器充放電而獲得，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10～30KA。其局限性是只適用于剩磁法，僅適用于需要電流值特別大而常規(guī)設(shè)備又不能滿足時(shí)，根據(jù)工件要求制作專用設(shè)備。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。3.1.5選擇磁化電流規(guī)則

(1)用交流電磁化濕法檢驗(yàn)，對(duì)工件表面微小缺陷檢測(cè)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(cè)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(duì)工件近表面缺陷檢測(cè)靈敏度高；(7)三相全波整流電可檢測(cè)工件近表面較深的缺陷；(8)直流電可檢測(cè)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。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。（磁場(chǎng)方向與缺陷垂直）

……①磁場(chǎng)方向②最佳靈敏度③靈敏度減小④靈敏度不足α磁場(chǎng)和缺陷間夾角；αmin顯現(xiàn)最小角度；αi實(shí)例。圖3-12顯現(xiàn)缺陷的方向的示意圖選擇磁化方法應(yīng)考慮的因素1.工件的外形結(jié)構(gòu)；2.工件的表面狀態(tài)；3.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。4.工件的尺寸大小；3.2.2磁化方法的分類根據(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）。（所謂周向與縱向，是相對(duì)被檢工件上的磁場(chǎng)方向而言的。）1.周向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(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。軸向通電法直接通電法夾鉗通電法縱向磁化

縱向磁化是指將電流通過環(huán)繞工件的線圈，使工件沿縱長(zhǎng)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)與工件軸垂直的周向缺陷。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也是縱向磁化。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(chǎng)。將工件夾在電磁軛的兩極之間，對(duì)工件進(jìn)行整體磁化，或利用便攜式電磁軛或永久磁鐵的兩極與工件接觸，使工件得到局部磁化，稱為閉路磁化，閉路磁化不產(chǎn)生退磁場(chǎng)。

3.多向磁化指通過復(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。4.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。3.2.3各種磁化方法的特點(diǎn)

1.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(chǎng)，用于檢查與磁場(chǎng)方向垂直、與電流方向平行的縱向缺陷。夾鉗通電法軸向通電法(2)軸向通電法和觸頭法產(chǎn)生打火燒傷的原因是：①工件與兩磁化夾頭接觸部位有鐵銹、氧化皮及臟物；②磁化電流過大；③夾持壓力不足；④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：①清除掉與電極接觸部位的鐵銹、油漆和非導(dǎo)電覆蓋層；②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(chǎng)合；③磁化電流應(yīng)在夾持壓力足夠時(shí)接通；④必須在磁化電流斷電時(shí)夾持或松開工件；⑤用合適的磁化電流磁化。軸向通電法的優(yōu)點(diǎn)：①無論簡(jiǎn)單或復(fù)雜工件，一次或數(shù)次通電都能方便地磁化；②在整個(gè)電流通路的周圍產(chǎn)生周向磁場(chǎng)，磁場(chǎng)基本上都集中在工件的表面和近表面；③兩端通電，即可對(duì)工件全長(zhǎng)進(jìn)行磁化，所需電流值與長(zhǎng)度無關(guān)；④磁化規(guī)范容易計(jì)算；⑤工件端頭無磁極，不會(huì)產(chǎn)生退磁場(chǎng)；⑥用大電流可在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行大面積磁化；⑦工藝方法簡(jiǎn)單，檢測(cè)效率高；⑧有較高的檢測(cè)靈敏度。軸向通電法的缺點(diǎn)：①接觸不良會(huì)產(chǎn)生電弧燒傷工件；②不能檢測(cè)空心工件內(nèi)表面的不連續(xù)性；③夾持細(xì)長(zhǎng)工件時(shí)，容易使工件變形。軸向通電法適用于：承壓設(shè)備實(shí)心和空心工件的焊縫、機(jī)加工件、軸類、管子、鑄鋼件和鍛鋼件的磁粉檢測(cè)。2.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(chǎng)。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(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，因?yàn)閮?nèi)表面比外表面具有更大的磁場(chǎng)強(qiáng)度。(2)中心導(dǎo)體法用交流電進(jìn)行外表面檢測(cè)時(shí)，會(huì)因渦電流有趨膚效應(yīng)，導(dǎo)致工件內(nèi)、外表面檢測(cè)靈敏度相差很大。國(guó)內(nèi)有資料介紹，檢測(cè)外表面時(shí)的電流值將會(huì)是檢測(cè)內(nèi)表面電流值的2.7倍，因此，用中心導(dǎo)體法進(jìn)行外表面檢測(cè)時(shí)，一般不用交流電而盡使用直流電和整流電。(3)對(duì)于一端有封頭(