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

8 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

19771. Сооружение и ремонт сетей газоснабжения и нефтепродуктообеспечения 525.69 KB
  1.Классификация газопроводов сетей газораспределения и газопотребления прокладываемых в больших городах и населенных пунктах. По давлению. В зависимости от максимального давления газа городские газопроводы разделяют на следующие группы: 1 газопроводы низ...
19772. Механика грунтов 440 KB
  Физические свойства грунтов Степень уплотненности грунта в условиях природного залегания оценивается на основе физических характеристик выявляемых путем постановки опытов в полевых условиях или испытания в лабораториях. Рассматрив...
19773. Строительные конструкции 6.62 MB
  71. Конструктивные схемы прокладки линейной части трубопроводов Основной составляющей магистрального трубопровода является линейная часть непрерывная нить сваренная из отдельных труб или секций и уложенная вдоль трассы тем или иным способом. В настоящее время су
19774. Сооружение и ремонт резервуарных парков 3.72 MB
  81. Стальные вертикальные цилиндрические резервуары с плавающими крышами. Для сокращения потерь нефтепродуктов от испарения поверхность жидкости в резервуаре закрывают круглой мембраной понтоном или плавающей крышей рис.1.. Основное отличие данного типа резервуар...
19775. Технология металлов 109.5 KB
  91. Что называется скрапом в металлургической промышленности. Скрап Вторичный металл металлическое сырьё в виде лома и отходов производства предназначаемое для переплавки с целью получения годного металла. Процесс производства стали основан на методах плавления ч
19776. Защита трубопроводов от коррозии 471 KB
  101. Основной принцип катодной защиты. Катодная защита рис. 1 защита подземного металлического трубопровода при наложении электрического поля от внешнего источника тока создающего катодную поляризацию на трубопроводе. При этом коррозионному разрушению подвергаетс
19777. Сварка трубопроводов и конструкций 342 KB
  111. Источники питания сварочным током применяемые в трассовых условиях их назначение и устройство. Для обеспечения сварочного процесса в трассовых условиях или на строительной площадке установки обычно комплектуют источником питания сварочной дуги сварочным агре
19778. Диагностика и контроль качества 1.17 MB
  121. Методы диагностики магистральных трубопроводов. Методы диагностирования позволяют обнаружить дефекты различного происхождения определять их характер и размеры а следовательно появляется возможность классифицировать их по степени опасности и устанавливать оч...