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以管材、棒材為樣例工件分析探傷機(jī)直接通電法
磁粉探傷機(jī)直接通電法在工件內(nèi)的磁場分布與工件的形狀有關(guān),這里以管材、棒材為典型工件進(jìn)行分析。一半徑為R的長圓柱導(dǎo)體(棒材),其磁導(dǎo)率為μ,宏旭探傷機(jī)制造有限公司技術(shù)科采用CEW-2000型交直流磁粉探傷機(jī)(以下簡稱探傷機(jī))進(jìn)行磁化檢測試驗。
當(dāng)探傷機(jī)通一直流電I時,該電流產(chǎn)生的磁場的磁力線是以工件軸線為圓心、垂直于工件軸心面內(nèi)的一簇簇同心圓。利用安培環(huán)路定理
∮H?dι=I
可求得導(dǎo)體內(nèi)外的磁場強(qiáng)度H為
H= |
Ir |
(r≤R) |
2πr |
H= |
I |
(r>R) |
2πr |
式中,r表示研究空間內(nèi)任意點(diǎn)至軸線的距離。
磁感應(yīng)強(qiáng)度B可表達(dá)為:
B= |
μIr |
(r≤R) |
2πR2 |
B= |
μ0I |
(r>R) |
2πr |
式中μ0為真空磁導(dǎo)率。m.ltnfw.cn
圖1 - 1是鋼棒內(nèi)外磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度沿直徑方向的分布圖。
1一直流;2—交流
由圖可見,在鋼棒中心,H和B都為零,隨r的增大,H和B呈線性增大,在工件表面(鋼材側(cè))達(dá)到最大。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B在分界面處切向分量不連續(xù),所以r=R處空氣一側(cè),B突然下降了μr倍,而H不存在這一突變。當(dāng)r>R時,H和B隨r的增大呈反比例減小。
當(dāng)探傷機(jī)對鋼棒通交流電磁化時,由于趨膚效應(yīng),電流密度表層大,隨著深入鋼棒內(nèi)部衰減顯著,所以磁場H和磁感應(yīng)強(qiáng)度B在工件內(nèi)部不是線性變化,而是如圖中曲線2所示,進(jìn)入工件后,兩者都迅速衰減。
探傷機(jī)對于管件進(jìn)行直接通電,其磁場的方向與棒材一致,但在磁場分布上,兩者是有差別的。設(shè)管內(nèi)、外半徑分別為R1、R2,磁導(dǎo)率為μ通直流電磁化,由安培環(huán)路定理得
H=0 (r<R1)
H= |
I(r2-R21) |
(R1≤r≤R2) |
2πR2 |
H= |
I |
(r>R2) |
2π |
由表達(dá)式可見,鋼管在直接通電時,鋼管內(nèi)壁磁場為零,若內(nèi)表面有缺陷將難以檢出。
磁粉探傷機(jī)采用直接通電法磁化工件,應(yīng)注意工件與電極之間接觸良好,有較大的導(dǎo)電接觸面,否則,容易局部燒傷工件,尤其是薄壁管一類的工件。
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