76365

Магнитная дефектоскопия

Лекция

Физика

По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля: магнитопорошковый МП основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качествеиндикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии; магнитографический МГ основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки; феррозондовый ФЗ основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами; эффекта Холла ЭХ основанный на...

Русский

2015-01-30

301.42 KB

7 чел.

Лекция 6. Магнитная дефектоскопия

   План лекции. Физическая сущность магнитных методов НК: магнетики, ферромагнетизм, внешнее намагничивающее силовое поле, магнитная индукция, явление магнитного гистерезиса. Магнитопорошковая дефектоскопия (МПД), индикация дефектов, чувствительность.

Для обнаружения в изделиях из ферромагнитных материалов различных дефектов: нарушений сплошности, отклонений от заданных геометрических размеров, несоответствия структурного состояния техническим условиям, а также для физического анализа при исследовании фазовых превращений в сплавах применяются магнитные методы.

Магнитные методы контроля основаны на измерении различных магнитных характеристик, являющихся достаточно чувствительными индикаторами для обнаружения указанных выше дефектов. Магнитные методы высокопроизводительны, не требуют нарушения целостности изделия и с успехом применяются в промышленной и эффективно заменяя контроль по механическим свойствам или проверку химического состава и т. п.

           Магнитный вид неразрушающего контроля применяют в основном для изделий из ферромагнитных материалов. Магнитные характеристики таких материалов являются информативными параметрами, так как зависят от их физико-механических свойств, химического состава, вида механической и термической обработки, а также от размеров и сплошности изделий.
         К числу информативных параметров, используемых в магнитном неразрушающем контроле (НК), относятся: коэрцитивная сила 
Нс,намагниченность М, остаточная магнитная индукция Вr начальная или максимальная магнитная проницаемость (I, параметры петли гистерезиса В(Н), параметры скачков Баркгаузена, параметры магнитооптического эффекта .
       По способу получения первичной информации различают следующие методы магнитного контроля:

  1.  магнитопорошковый (МП), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния над дефектами с использованием в качестве
    индикатора ферромагнитного порошка или магнитной суспензии;
  2.  магнитографический (МГ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния с использованием в качестве индикатора ферромагнитной пленки;
  3.  феррозондовый (ФЗ), основанный на измерении напряженности магнитного поля феррозондами;
  4.  эффекта Холла (ЭХ), основанный на регистрации магнитных полей датчиками Холла;
  5.  индукционный (И), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния по

        величине или фазе индуктируемой ЭДС;

  1.  пондеромоторный (ПМ), основанный на регистрации силы отрыва (притяжения) постоянного магнита или сердечника электромагнита от контролируемого объекта;
  2.  магниторезисторный (МР), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния магниторезисторами;
  3.  магнитооптический (МП), основанный на визуализации доменной структуры материала с помощью феррит-гранатовой пленки с зеркальной подложкой.

Ферромагнитные материалы относятся к веществам, которые под воздействием внешнего (намагничивающего) магнитного поля способны намагничиваться. При этом они сами в окружающем пространстве создают магнитное поле. Степень намагниченностиопределяется вектором намагниченности М, который пропорционален вектору напряженности H поля, создаваемого ферромагнетиком. Количественно намагниченность, А/м, определяется из выражения

где V — объем вещества; т — элементарный магнитный момент.

 Степень намагниченности М различных материалов под воздействием одного и того же намагничивающего поля напряженностью Я неодинакова. Она зависит от вида материала и его состояния (температура, наличие структурных повреждений и т.д.). Для количественной оценки способности вещества намагничиваться в магнитном поле вводят безразмерную характеристику — магнитную восприимчивость Для изотропного вещества, свойства которого одинаковы во всех направлениях, связь между намагниченностью М и напряженностью магнитного поля Н устанавливается соотношением
                                                                         

          
Напряженностью магнитного поля Н (векторная величина) называется сила, с которой единичный полюс в данной точке пространства отталкивается или притягивается. Напряженность магнитного Поля равна силе, отнесенной к единичному полюсу, Н =F/т; в системе СИ она измеряется в А/м. Поле, созданное в веществе, ориентирует его элементарные магниты, и в окружающем пространстве возникает магнитная индукция (влияние) В.
           
 Магнитной индукцией называется силовая (векторная) характеристика магнитного поля, складывающаяся из индукции внешнего намагничивающего поля и индукции поля, создаваемого ферромагнетиком:
                                                           
,
  где 
 Гн/м – магнитная постоянная (магнитная проницаемость пустоты).
        Магнитная индукция 
В является основной характеристикой магнитного поля, определяющей его величину и направление. В международной системе единиц СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл). Являясь по определению плотностью магнитного потока, она описывается также уравнением
                                                             
В = Ф/S,
  где Ф — магнитный поток, измеряемый в веберах (Вб), проходящий через контур; 
S –   площадь контура, м2, в направлении, перпендикулярном Ф   Приняв  получим

                                          .
           Величина 
 называется относительной магнитной проницаемостью, она является безразмерной физической величиной, характеризующей магнитные свойства ферромагнетиков. Чем больше проницаемость, тем меньше магнитное сопротивление R, которое обратно пропорционально магнитной проницаемости, т.е. R=1/.
            Ферромагнетики отличаются от парамагнетиков рядом свойств:

  1.  кривая намагничивания, выражающая зависимость между H и В, для парамагнетиков будет прямой, для ферромагнетиков из-за непостоянства она имеет сложный характер;
  2.  магнитная восприимчивость ферромагнетиков при некоторойтемпературе, называемой температурой Кюри (точкой Кюри), исчезает: ферромагнетик размагничивается и превращается в парамагнетик;
  3.  кривые намагничивания и перемагничивания ферромагнетика  не совпадают —  

     происходит своеобразное отставание изменения индукции от изменений напряженности  

     намагничивающего поля. Это явление называют гистерезисом, а замкнутая кривая,  

     изображающая  зависимость ^ В от H при перемагничивании, называется петлей гис-
      терезиса (рис. 6.1).На зависимости 
В от H выделяют ряд характерных точек, имеющих     

    соответствующие названия.
    
 Магнитной индукцией насыщения Вs называют индукцию, соответствующую максимуму М. Дальнейшее увеличение В с ростом Но существляется только за счет роста R, так  как  В =  (H+ М).
       В зависимости от достигнутой величины индукции при перемагничивании различают предельную и частную петли гистерезиса. Предельная петля соответствует намагничиваниюматериала до насыщения 
Вs.

Коэрцитивная сила Нс (от латинского соеrcitio — удерживание) — напряженность магнитного поля, необходимая для полного размагничивания предварительно

               
                                     Рисунок 6.1. Петля магнитного гистерезиса:
намагниченного до насыщения ферромагнетика (получения 
В = 0 по предельной петле гистерезиса). Магнитные свойства ферромагнетиков (в первую очередь сталей) определяются их химическим составом. Введение никеля, марганца, углерода, азота и меди уменьшает начальную магнитную проницаемость  и повышает коэрцитивную силу Нс  

       Одновременное введение кремния, хрома, молибдена, ниобия, вольфрама и ванадия увеличивает ц и уменьшает НсМежду начальной магнитной проницаемостью  и коэрцитивной силой Нс для сталей существует обратно пропорциональная зависимость.

     В  качестве первичных информативных параметров при магнитном неразрушающем контроле чаще всего используют Вs, Вr и Нс.
  
 Магнитные порошки. Магнитные порошки используют для визуализации магнитных полей рассеяния на поверхности контролируемого объекта в зоне дефектов. На частицу ферромагнит-ного порошка, помещенного в такое поле, будет действовать сила, удерживающая его в зоне дефекта. Эта сила прямо пропорциональна градиенту напряженности dH/dx магнитного поля рассеяния:
                                                 

где 
 - магнитная восприимчивость материала порошка; V — объем частицы порошка.
Во внешнем намагничивающем поле частицы порошка существуют не изолированно, а коагулируются и образуют цепочки, что соответственно увеличивает удерживающую силу 
F. Длина цепочки определяется рядом факторов: вязкостью порошка и размером его частиц, напряженностью магнитного поля, шероховатостью поверхности объекта контроля и др.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

74324. Взаимосвязь (объединение) систем передачи и распределения ЭЭ 46.5 KB
  В качестве примера рассмотрим упрощенную принципиальную схему передачи и распределения электроэнергии в крупном промышленном районе показывающую взаимную связь между электростанциями центрами электропитания...
74325. Характеристика устройств автоматики и управления в системах передачи и распределения ЭЭ 32.5 KB
  Характеристика устройств автоматики и управления в системах передачи и распределения ЭЭ. Широко используются устройства режимной и противоаварийной автоматики которые наряду с быстродействующими защитами значительно повышают надежность работы всей системы передачи и распределения ЭЭ. Условия работы и возросшие масштабы современных систем передачи и распределения ЭЭ требуют применения автоматического регулирования взаимосвязанных и разобщенных объектов в составе автоматизированных систем диспетчерского и технологического управления АСДТУ...
74326. Провода и тросы ВЛ. Требования к ним, характеристики материалов, стандартный ряд сечений проводов 44 KB
  Провода и тросы ВЛ. Провода предназначены для передачи электроэнергии. С этой целью применяют провода из наиболее дешевых металлов алюминия стали специальных сплавов алюминия. Хотя медь обладает наибольшей проводимостью медные провода изза высокой стоимости и необходимости для других целей в новых линиях не используются.
74327. Изоляция ВЛ. Типы изоляторов. Номинальное напряжение и изоляция ВЛ 29 KB
  Изоляторы предназначены для изоляции и крепления проводов. По конструкции способу закрепления на опоре изоляторы разделяют на штыревые и подвесные. Штыревые изоляторы применяются для линий напряжением до 10 кВ и редко для малых сечений 35 кВ. Подвесные изоляторы используются на ВЛ напряжением 35 кВ и выше.
74328. Линейная арматура ВЛ 69 KB
  Поддерживающие зажимы применяют для подвески и закрепления проводов ВЛ на промежуточных опорах с ограниченной жесткостью заделки рис. На анкерных опорах для жесткого крепления проводов используют натяжные гирлянды и зажимы натяжные и клиновые рис. Поддерживающая гирлянда рис.
74329. Кабельные линии (КЛ) эл.передачи. типы кабелей, виды кабельной канализации 34 KB
  Кабельная линия КЛ линия для передачи электроэнергии состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей выполненная каким-либо способом прокладки. При этом концы жил кабелей освобождают от изоляции и заделывают в соединительные зажимы. На концах кабелей применяют концевые муфты или концевые заделки.
74330. Токопроводы, шинопроводы и внутренние проводки 32 KB
  Токопроводы шинопроводы и внутренние проводки Токопроводом называют линию электропередачи токоведущие части которой выполнены из одного или нескольких жестко закрепленных алюминиевых или медных проводов или шин и относящихся к ним поддерживающих и опорных конструкций и изоляторов защитных оболочек коробов.
74331. Характеристика передачи ЭЭ переменным током 47.5 KB
  Поэтому повышение напряжения при токах в несколько тысяч ампер возможно только с помощью явления электромагнитной индукции и трансформаторов что создает возможность для последующей эффективной передачи электроэнергии переменным током. Потребление электроэнергии производится на относительно низком напряжения сотни тысячи вольт. Доставка ЭЭ от электростанции к электроприемникам в общем случае осуществляется сетями различного класса номинального напряжения т. представлена принципиальная упрощенная схема передачи и распределения ЭЭ...
74332. Характерные значения удельных (погонных) параметров схем замещения и электрических режимов воздушных и кабельных линий электропередачи и соотношения между ними 496 KB
  Волновые параметры реальной линии волновое сопротивление ZB и коэффициент распространения волны γо определяются через ее удельные погонные отнесенные к 1 км параметры: где β0 коэффициент затухания α0 коэффициент изменения фазы фазовый угол. Удобно определять параметры Побразной схемы замещения линии через удельные погонные сопротивления Zo=RojX0 Ом км и проводимости Yo=g0jb0 См км. При этом равномерную распределенность параметров линии по длине учитывают приближенно с помощью поправочных коэффициентов по формулам Z...