【正文】 例 2 應(yīng)用 （ 1）開路磁化：把需要磁化的工件放在線圈中進(jìn)行磁化或?qū)Υ笮凸ぜM(jìn)行繞電纜進(jìn)行磁化，常稱為線圈法。 )(2)(2122212RRrRrIH????21 RrR ??RIH?2? 通電線圈的磁場(chǎng) 磁場(chǎng)方向： 右手定則 磁場(chǎng)大?。? 空載通電線圈中心的 磁場(chǎng)強(qiáng)度可用下式計(jì)算 22c osDLNILNIH??? ?????? c o s)c o s( c o s21 0120 nInIB ??? H－－磁場(chǎng)強(qiáng)度（ A/m） N－－線圈匝數(shù) L－－線圈長度（ 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。 磁場(chǎng)大?。?安培環(huán)路定律計(jì)算 通電直長導(dǎo)體表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度為： RIH?2?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（ rR）和導(dǎo)體內(nèi)部 r處（ rR）磁場(chǎng)強(qiáng)度： rR 時(shí) rR時(shí) 例 例 2 直圓柱導(dǎo)體內(nèi)、外及 表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度分布 如右圖所示： rIH?2? 22 RIrH?? 應(yīng)用 鋼棒通電法磁化 分別通交流和直流時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布特點(diǎn) 鋼管中心導(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 217相同，由于中心 導(dǎo)體為銅棒，其 ，所 以只存在 H。 磁能積的數(shù)值越大 ， 表明保留在工件中的磁能越多 。 因?yàn)槌朔e （ BH） 的量綱是磁能密度 ， 所以叫（ BH） 為磁能積 。 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 Bs。 (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 。 鐵磁性材料的特性： ? 高導(dǎo)磁性 ? 磁飽和性 ? 磁滯性 根據(jù)矯頑力 Hc大小分為軟磁材料 （ Hc100A/m） 和硬磁材料 （ Hc≥100A/m）。 (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)。鐵磁性材料在此溫度以上不能再被外加磁場(chǎng)磁化，并將失去原有的磁性的 臨界溫度稱為居里點(diǎn)或居里溫度。 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。 為了形象地表示出磁場(chǎng)中 H 矢量的分布，可以引入 H 線（磁力 線）來描述磁場(chǎng)，規(guī)定如下：磁力線上任一點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn) H 矢量的方向相同，磁力線的疏密程度代表 H矢量的大小，磁力線越 密，表示 H越大，磁力線越疏，表示 H越小。 因?yàn)榇呕瘡?qiáng)度 M不僅和磁介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，也和磁介質(zhì)所在處的 磁場(chǎng)有關(guān)，實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)于各向同性的磁介質(zhì)，在磁介質(zhì)中任一點(diǎn) 磁化強(qiáng)度 M和磁場(chǎng)強(qiáng)度 H 成正比，即 式中， 為物質(zhì)的磁化率，它對(duì)不同的物質(zhì)是不同的，對(duì)抗磁質(zhì)是負(fù)值，對(duì) 順磁質(zhì)是正值，但都很小，對(duì)鐵磁質(zhì)為正，而且很高。 在磁介質(zhì)內(nèi)部各點(diǎn)處， M都沿 AB方向，大小相等，在柱外各點(diǎn)處 M=0。對(duì)磁介質(zhì)的整體來說，未被抵消的分子電流是沿著 柱面流動(dòng)的，稱為束縛面電流。 2. 磁化強(qiáng)度 分子電流 分子磁矩 為了描述磁介質(zhì)的磁化狀態(tài)（磁化程度和磁化方向） ,我們引入 磁化強(qiáng)度矢量 M，它表示單位體積內(nèi)所有分子磁矩的矢量和，即 在外磁場(chǎng)中，磁化了的磁介質(zhì)會(huì)激發(fā)附加磁場(chǎng)；這附加磁場(chǎng)起源 于磁化了的介質(zhì)內(nèi)所出現(xiàn)的束縛電流（實(shí)質(zhì)上是分子電流的宏觀表 現(xiàn)）。各種宏觀物質(zhì)對(duì)磁場(chǎng)都有不同程度的影響， 因此一般都是磁介質(zhì)。 nI0?21 ?? ? 02 ??nIB 021 ??4． 安培環(huán)路定理 已知長直載流導(dǎo)體周圍的磁感應(yīng)線是一組以導(dǎo)體為中心的同心 圓，如下圖（ a）所示。還可以證明，對(duì)于不在軸線上的內(nèi)部各點(diǎn) B的值也等于，因此 “ 無限 長 ” 螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)是均勻的。所以 P點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度為圓形線圈上所有電流元的 dB∥ 的代數(shù)和，即 30 d4d rI rlB ?????? ?? LL BB ?s i nddB //將 代入 得， 式中 為圓線圈的面積。 ?? c oss in ? ?s e ca?r?t a na?l ?? ds e cad 2?l)s i n( s i na4dc o sa4s i nd4 120220 21??????????? ?????? ? ? IIrlIBL對(duì)于 “ 無限長 ” 載流直導(dǎo)體，則取 則上式變?yōu)? 21?? ?? 22 ?? ?a2)2s i n (2s i na400?????? IIB ??????? ???（ 3）載流圓線圈軸線上的磁場(chǎng) 設(shè)有圓形線圈 L，半徑為 R，通以電流 I，如圖 212所示。 （ 2）載流長直導(dǎo)體的磁場(chǎng) 設(shè)有長為 L的載流直導(dǎo)體，其電流為 I，計(jì)算離直導(dǎo)體距離為 a的 P點(diǎn)的磁感應(yīng) 強(qiáng)度時(shí)，先在直導(dǎo)體上任取一電流元 Idl，如圖 211所示。 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 根磁力線，在 SI單位制中，磁通的單位是韋 〔 伯 〕 (Wb)，其換算關(guān)系為： 1韋 〔 伯 〕 (Wb)＝ 108麥 〔 克斯韋 〕 (Mx) 1麥 〔 克斯韋 〕 (Mx)＝ 108韋 〔 伯 〕 (Wb) dSB ?c o sd ?? SB d???d?? ???sdSB 對(duì)閉合曲面來說，一般規(guī)定取向外的指向?yàn)檎ň€的指向，這 樣，磁感應(yīng)線從閉合面穿出處的磁通量為正，穿入處的磁通量為負(fù)。 在任何磁場(chǎng)中，每一條磁感應(yīng)線都是和閉合電流相互套鏈的無頭無尾的閉合 線，磁場(chǎng)較強(qiáng)的地方，磁感應(yīng)線較密；反之，磁感應(yīng)線就較疏， 2 磁通量 在磁場(chǎng)中，通過一給定曲面的總磁感應(yīng)線，稱為通過該曲面的磁通量，用 Φ表示 。m)，稱為特斯拉，用 T表示，即 1T= 1N/(A 真空中的恒定磁場(chǎng) 1 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B ： 設(shè)一電量為 q的電荷在磁場(chǎng)中 ， 以速度 υ運(yùn)動(dòng) ， 其受到的最大磁力為 Fm， 則該點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為： 磁感應(yīng)強(qiáng)度 B為矢量，其方向?yàn)樵擖c(diǎn)處小磁針 N極的方向，可以用右手螺旋法 則來確定：由正電荷所受力 Fm的方向，關(guān)系沿小于 π的角度轉(zhuǎn)向正電荷運(yùn)動(dòng)速 度 υ的方向，這時(shí)螺旋前進(jìn)的方向便是該點(diǎn) B的方向，如圖 27所示； B的方向總是垂直于 Fm 和 υ組成的平面。在磁體內(nèi)，磁力線是由 S極到 N極，在磁體外，磁力線是由 N極出發(fā)，穿過空氣進(jìn)入 S極的閉合曲線。 磁場(chǎng)和磁力線 磁場(chǎng)：具有磁性作用的空間 磁場(chǎng)的特征、顯示和磁力線 磁場(chǎng)的特征 ： 是對(duì)運(yùn)動(dòng)的電荷（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)。 磁體：凡能夠吸引其他鐵磁性材料的物體叫磁體。 局限性： MT不能檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。 磁粉檢測(cè)可對(duì)原材料、半成品、成品工件和在役的零部件檢測(cè)探傷，還可對(duì)板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄鋼件及鍛鋼件進(jìn)行檢測(cè)。 利用檢測(cè)元件檢測(cè)漏磁場(chǎng)：錄磁探傷法、感應(yīng)線圈探傷法、霍 爾元件檢測(cè)法、磁敏二極管探測(cè)法。 全國考委會(huì)磁粉組成員，廣東省考委會(huì)射線組長， RT、 UT、 MT、 PT－ III級(jí)； ET、 AE－ II級(jí)， 無損檢測(cè)高級(jí)工程師 聯(lián)系電話： 02088518798 13660094889 1 磁粉探傷基礎(chǔ)知識(shí) 磁粉探傷與磁性檢測(cè)（分類方法） 漏磁場(chǎng)探傷：是利用鐵磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面 如有不連續(xù)性（材料的均質(zhì)狀態(tài)即致密性受到破壞）存在，則在不 連續(xù)性處磁力線離開工件和進(jìn)入工件表面發(fā)生局部畸變產(chǎn)生磁極， 并形成可檢測(cè)的漏磁場(chǎng)進(jìn)行探傷的方法。磁粉檢測(cè)物理基礎(chǔ) 廣東省特種設(shè)備檢測(cè)院 陳玉寶 自 我 簡 介 本科畢業(yè)于南昌航空工業(yè)學(xué)院無損檢測(cè)專業(yè)，碩士畢 業(yè)于清華大學(xué)材料加工工程專業(yè)（無損檢測(cè)方向）。 2022年進(jìn)入廣東省特種設(shè)備檢測(cè)院工作。利用檢測(cè)元件探測(cè)漏磁場(chǎng)的磁場(chǎng)傳感器有磁帶、霍爾元件、磁 敏二極管和感應(yīng)線圈等。 磁粉探傷的適用性和局限性 適用性： 磁粉探傷適用于檢測(cè)鐵磁性材料表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如可檢測(cè)出長 、寬為微米級(jí)的裂紋），目視難以看出的不連續(xù)性。 磁粉檢測(cè)程序 承壓設(shè)備磁粉檢測(cè)的七個(gè)程序是： (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。 磁粉探傷方法與其他表面探傷方法的比較 表 11 磁粉檢測(cè)在壓力容器定期檢驗(yàn)中的重要性 2 磁粉探傷的物理基礎(chǔ) 磁粉探傷中的相關(guān)物理量 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。 磁化：使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程叫磁化。 磁力線具有以下特性 ： ? 磁力線是具有方向性的閉合曲線。 ? 磁力線沿磁阻最小路徑通過。m）＝ N/(A 可以用磁感應(yīng)線來描繪磁場(chǎng)的分布，并且規(guī)定：通過磁場(chǎng)中某點(diǎn)處垂直于 B矢 量的單位面積的磁感應(yīng)線數(shù)等于該點(diǎn) B矢量的大小，該點(diǎn)磁感應(yīng)線的切線方向?yàn)? B矢量的方向。因此，磁感應(yīng)強(qiáng)度也稱為磁通密度。 ?? ??sdSB 03. 畢奧－薩伐爾定律及其應(yīng)用 (1)畢奧－薩伐爾定律 一個(gè)載流導(dǎo)體 L在空間任一點(diǎn) P產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度可由畢奧－薩伐 爾定律來確定，即 電流元所激發(fā)的磁感應(yīng)強(qiáng)度 ?? ??? LL rI 30 d4d rlBB ?? 式中， dl表示在載流導(dǎo)體上沿電流方向所取的線元， I為導(dǎo)線中 的電流， r是從電流元所在點(diǎn)到 P點(diǎn)的矢量 r的大小， H/m，稱為真空磁導(dǎo)率， dB的方向垂直于 Idl與 r組成的平面，指向?yàn)橛?Idl經(jīng)小于 π的角度轉(zhuǎn)向 r時(shí)右螺旋前進(jìn)的 方向， 如上圖所示。角 β從垂線向上轉(zhuǎn)時(shí)取正值，從垂線向下轉(zhuǎn) 時(shí)取負(fù)值。由于對(duì)稱關(guān)系，任一直徑兩端的電流元在 P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的垂 直軸線的分量 dB⊥ 大小相等，方向相反，因此，載流圓線圈上電流在 P點(diǎn) dB⊥ 互相抵消，而 dB∥ 互相加強(qiáng)。 0?xRIB200??最后經(jīng)計(jì)算可得 如果螺線管為 “ 無限長 ” ，亦即螺線管的長度較其直徑大得多時(shí)， 所以 這一結(jié)