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1、1一、磁粉检测和适用范围一、磁粉检测和适用范围 1 1、磁粉检测（、磁粉检测（P3P3）：）：磁粉检测是应磁粉检测是应用较为广泛的常规无损检测方法之一。用较为广泛的常规无损检测方法之一。磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的相互作用。的相互作用。2 2、磁粉检测的适用范围（、磁粉检测的适用范围（P3P3）：）：、磁粉检测适用于检测铁磁性材磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面缺陷。料表面和近表面缺陷。可用于板、棒、可用于板、棒、管材等原材料和焊接件、钢锻件、钢铸管材等原材料和焊接件、钢锻件、钢铸件等半成品、成品和在役零部件的检测。件等半成品、成品和在役零部件的
2、检测。磁粉检测可发现裂纹、夹杂、白点、磁粉检测可发现裂纹、夹杂、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。折叠、冷隔和疏松等缺陷。2 、磁粉检测的不适用性：、磁粉检测的不适用性：磁粉检测不能检测铜、铝、镁、钛等有色磁粉检测不能检测铜、铝、镁、钛等有色金属和奥氏体不锈钢等非磁性材料和工件的缺金属和奥氏体不锈钢等非磁性材料和工件的缺陷。马氏体不锈钢有磁性，可进行检测陷。马氏体不锈钢有磁性，可进行检测。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于工件表面夹角小于20200 0的分层及折叠难于发现。的分层及折叠难于发现。典型奥氏体不锈钢：典型奥氏体不锈钢：1Cr18Ni
3、9Ti1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni91Cr18Ni9、0Cr18Ni90Cr18Ni9。典型马氏体不锈钢：典型马氏体不锈钢：1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、Cr17Ni2Cr17Ni23 、磁粉检测方法选择原则（、磁粉检测方法选择原则（P5P5）磁粉检测对铁磁性材料和工件和表磁粉检测对铁磁性材料和工件和表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度，面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度，所以所以对铁磁性材料和工件的表面检测应对铁磁性材料和工件的表面检测应优先选用磁粉检测方法优先选用磁粉检测方法，确因工件结构，确因工件结构或形状的限制不能采用磁粉检测方法时，或形状的限制不能采用磁粉检测方
4、法时，方可采用渗透检测或涡流检测方法。方可采用渗透检测或涡流检测方法。二、磁粉检测物理基础：二、磁粉检测物理基础：1 1、磁场、磁极和磁力线（、磁场、磁极和磁力线（P9P9）：）：、磁场：磁场是具有磁力作用的空、磁场：磁场是具有磁力作用的空间。间。磁场存在于被磁化的物体或通电导磁场存在于被磁化的物体或通电导体的内部和周围。体的内部和周围。4 、磁极和磁力线：、磁极和磁力线：、磁极（、磁极（P8P8）：靠近磁铁两端磁性）：靠近磁铁两端磁性特别强的区域称为磁极。条形磁铁都有两特别强的区域称为磁极。条形磁铁都有两个磁极个磁极北极（北极（N N极）和南极（极）和南极（S S极）。极）。、磁力线（、磁力
5、线（P9P9）：磁力线用来反映）：磁力线用来反映磁场中各点的磁场大小和方向。磁场中各点的磁场大小和方向。磁力线从磁力线从N N极离开磁体，穿过空气又从极离开磁体，穿过空气又从S S极进入磁体极进入磁体；磁体内部，从；磁体内部，从S S极到极到N N极形极形成闭合线。成闭合线。磁力线永不相交。磁力线永不相交。、磁场强度和磁感应强度（、磁场强度和磁感应强度（P10-11P10-11）5 、磁场强度（、磁场强度（P10P10）：单位正磁极）：单位正磁极所受的力称为磁场强度，用所受的力称为磁场强度，用H H表示。表示。单位：单位：SISI单位制：安单位制：安/米（米（A/mA/m）CGSCGS单位制：
6、奥（单位制：奥（OeOe）关系：关系：1A/m=0.0125 1Oe80A/m1A/m=0.0125 1Oe80A/m 、磁感应强度（、磁感应强度（P11P11）：外加磁场）：外加磁场与外加磁场作用下铁磁性材料自身产生与外加磁场作用下铁磁性材料自身产生的感应磁场叠加的总磁场，也称磁通密的感应磁场叠加的总磁场，也称磁通密度，用度，用B B表示。表示。单位：单位：SISI单位制：特（单位制：特（T T）CGSCGS单位制：高斯（单位制：高斯（GsGs）关系：关系：1T=101T=104 4Gs 1Gs=10Gs 1Gs=10-4-4T T 6 、磁场强度与磁感应强度的区别：、磁场强度与磁感应强度的
7、区别：磁场强度与励磁电流有关，而磁感应磁场强度与励磁电流有关，而磁感应强度还与被磁化的铁磁性材料的磁导率强度还与被磁化的铁磁性材料的磁导率有关：有关：B=HB=H，铁磁性材料的磁感应强度，铁磁性材料的磁感应强度B B远大于磁场强度远大于磁场强度H H。2 2、磁介质（、磁介质（P11P11）、磁介质分类：、磁介质分类：、顺磁性材料：相对磁导率、顺磁性材料：相对磁导率r r略略大于大于1 1；、抗磁性材料：相对磁导率、抗磁性材料：相对磁导率r r略略小于小于1 1；7 、铁磁性材料：相对磁导率、铁磁性材料：相对磁导率r r1 1。顺磁性和抗磁性材料通常列为非磁性材顺磁性和抗磁性材料通常列为非磁性
8、材料。料。、磁导率、磁导率：、磁导率：磁感应强度、磁导率：磁感应强度B B与磁场强度与磁场强度H H的比值称为磁导率或绝对磁导率，用的比值称为磁导率或绝对磁导率，用表表示。示。、磁导率表示材料被磁化的难易程度。、磁导率表示材料被磁化的难易程度。、磁导率、磁导率不是常数，而是随磁场大不是常数，而是随磁场大小不同而改变的变量，有最大和最小值。小不同而改变的变量，有最大和最小值。8 3 3、铁磁性材料的磁滞回线、铁磁性材料的磁滞回线 、磁滞回线（、磁滞回线（P14P14）：）：在一定磁场在一定磁场强度下进行反复磁化时，由于磁感应强强度下进行反复磁化时，由于磁感应强度滞后所得到的磁感应强度随磁场强度度
9、滞后所得到的磁感应强度随磁场强度变化的闭合磁化曲线。变化的闭合磁化曲线。、铁磁性材料的磁滞性（、铁磁性材料的磁滞性（P15P15）：）：当外加磁场的方向变化时，磁感应强度当外加磁场的方向变化时，磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化。的变化滞后于磁场强度的变化。当磁场当磁场强度减小到零时，铁磁性材料在磁化时强度减小到零时，铁磁性材料在磁化时所获得的磁性并不完全消失，而保留剩所获得的磁性并不完全消失，而保留剩磁。磁。9 、铁磁性材料的分类（、铁磁性材料的分类（P16P16）：）：按矫顽力大小分为：按矫顽力大小分为：、软磁材料：磁滞回线狭长，具、软磁材料：磁滞回线狭长，具有高磁导率、低剩磁、低矫顽力
10、和低磁有高磁导率、低剩磁、低矫顽力和低磁阻。易以磁化，也容易退磁。阻。易以磁化，也容易退磁。、硬磁材料：磁滞回线肥大，具、硬磁材料：磁滞回线肥大，具有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁有低磁导率、高剩磁、高矫顽力和高磁阻。难以磁化，也难以退磁。阻。难以磁化，也难以退磁。1011 4 4、通电导体的磁场、通电导体的磁场 、磁场分布（、磁场分布（P16P16）：）：电流通过时，电流通过时，导体内外都有磁场存在。磁场是以导体导体内外都有磁场存在。磁场是以导体中心为圆心的同心圆中心为圆心的同心圆，在半径相等的同，在半径相等的同心圆上，磁场强度相等。心圆上，磁场强度相等。、磁场方向、磁场方向 磁场方向用右
11、手定则确定磁场方向用右手定则确定，即右手，即右手握住导体，姆指指向电流方向，其余四握住导体，姆指指向电流方向，其余四指即指向磁场方向。指即指向磁场方向。12 、实心导体（钢棒）交、直流电、实心导体（钢棒）交、直流电磁化时，磁场强度和磁感应强度的分布磁化时，磁场强度和磁感应强度的分布（P19）13 a a、钢棒中心处，、钢棒中心处，H H和和B B都为零。都为零。b b、钢棒表面钢棒表面H H和和B B达到最大值达到最大值HmHm和和BmBm，且，且BmBm远大于远大于HmHm。c c、离开钢棒表面，、离开钢棒表面，H H随随r r 增大而逐增大而逐渐下降，渐下降，B B突降后与突降后与H H重
12、合。重合。d d、直流电磁化，、直流电磁化，H H和和B B直线上升到直线上升到最大值。交流电磁化时，最大值。交流电磁化时，H H和和B B从中心到从中心到表面缓慢上升，接近表面时迅速上升达表面缓慢上升，接近表面时迅速上升达最大值，只有近表面才有最大值，只有近表面才有H H和和B B，因此，因此交交流电有集肤效应。流电有集肤效应。14 、空心导体（钢管）：、空心导体（钢管）：、直接通电法磁化（、直接通电法磁化（P19P19）15 由上图可知：由上图可知：a a、钢空心圆柱体内壁钢空心圆柱体内壁H H和和B B为零；为零；b b、H H和和B B从内壁到外表面逐渐上升到从内壁到外表面逐渐上升到最
13、大值最大值HmHm和和BmBm；c c、离开外壁，、离开外壁，H H和和B B变化与实心圆柱变化与实心圆柱体相同。体相同。、中心导体通电法、中心导体通电法 用直流电中心导体法磁化空心圆柱用直流电中心导体法磁化空心圆柱体工件时，从下图可知：体工件时，从下图可知：1617 a a、通电中心导体内外磁场分布与钢、通电中心导体内外磁场分布与钢棒相同，由于铜的棒相同，由于铜的r r11，所以只存在，所以只存在H H。b b、空心圆柱体内壁空心圆柱体内壁H H和和B B最大，到外最大，到外壁逐渐减小。内壁探伤灵敏度比外壁高。壁逐渐减小。内壁探伤灵敏度比外壁高。c c、离开外壁后，、离开外壁后，B B突降与
14、突降与H H重合。重合。、通电导体表面磁场强度计算通电导体表面磁场强度计算 式中：式中：H H磁场强度（磁场强度（A/mA/m）；）；I I电流强度（电流强度（A A）；）；R R圆柱导体的半径（圆柱导体的半径（m m）。）。R2IH18 若以直径若以直径D D表示，上式可变为：表示，上式可变为：式中：式中：D D圆柱体直径（圆柱体直径（mmmm）I I级：例题级：例题1 1（第（第638638题）：一钢棒长题）：一钢棒长400mm400mm，通，通1500A1500A电流磁化，问钢棒表面电流磁化，问钢棒表面的磁场强度是多少的磁场强度是多少OeOe?多少多少A/m?A/m?解：解：(1)、由、
15、由）Oe(4HDI）m/A(320HDI）Oe(4HDI 19 解（2）：解（3）：)/(800080100)(10060150044mAOeDIH)(1000125.08000)/(8000601500320320.320OemADIHHDI由)(5.990125.07961)/(79612/06.014.3215002OemARIH20 IIII级：例题级：例题2 2：（：（P20P20）一钢管内径）一钢管内径8mm8mm，壁厚，壁厚=6mm=6mm。采用中心导体法周向。采用中心导体法周向磁化工件，若磁化电流用磁化工件，若磁化电流用500A500A，求钢管，求钢管内、外壁的磁场强度为多少奥
16、斯特？内、外壁的磁场强度为多少奥斯特？解（解（1 1）：）：)(5.990125.07961)/(7961)006.02/008.0(14.325002)(2480125.019904)/(199042/008.014.325002OemARIHOemARIH外内21 解（解（2 2）：）：5 5、通电线圈的磁场、通电线圈的磁场 、磁场方向：、磁场方向：线圈通电，产生与线圈通电，产生与线圈轴线平行的纵向磁场，方向用右手线圈轴线平行的纵向磁场，方向用右手定则判定。定则判定。)(10026850044)(2508500444OeDIHOeDIHHDI外内由22 、各种螺管线圈中的磁场分布（、各种螺管线圈中的磁场分布（P21P21）a a、短螺管线圈（、短螺管线圈（L LD D）：）：线圈内部线圈内部中心轴线上中心轴线上，磁场分布极不，磁场分布极不均匀，均匀，中心比两端强。靠线圈内壁比中心强。中心比两端强。靠线圈内壁比中心强。b b、有限长螺管线圈（、有限长螺管线圈（L LD D）：）：中心轴线上磁场分布比较均匀，中心轴线上磁场分布比较均匀，线圈线圈两端磁场强度为内部的两端磁场强度为内部的1
