磁粉检测中交叉磁轭的灵敏度探讨

　　磁粉检测灵敏度,从定量方面来说,是指有效地检出工件表面或近表面某一规定尺寸大小缺陷的能力。从定性方面来说,是指检测最小缺陷的能力;可检出的缺陷越小,检测灵敏度越高[1]。磁粉检测灵敏度的影响因素有很多,其中,设备性能的好坏是影响磁粉检测灵敏度的关键之一。在电站锅炉、压力容器的制造及在役检测中,采用交叉磁轭进行复合磁化的检测方法被广泛应用。为了保证检测的灵敏度,标准要求交叉磁轭复合磁化检测采用连续移动,而不采用步进式移动。笔者使用自行研制的CDX-IY型便携式磁粉探伤仪进行实际检测后发现,交叉磁轭灵敏度与仪器采用的励磁方式有一定的关系。

　　若采用步进式进行交叉磁轭复合磁化检测,也能够有效地检出缺陷。针对这一问题,分析了CDX-IY型便携式磁粉探伤仪的励磁方式,对交叉磁轭复合磁化的检测灵敏度进行讨论。

　　1　交叉磁轭的磁化过程

　　便携式磁粉探伤仪通常采用平面交叉式交叉磁轭,如图1所示。

　　CDX-IY型便携式磁粉探伤仪,其铁芯截面为

　　笔者认为,CDX-IY型便携式磁粉探伤仪的磁化过程与普通旋转磁场探伤仪不同。当磁轭1中的励磁电流在一个周期T内变化时,由于电容的作用,会在磁轭2中产生一个比磁轭1滞后T/4个周期(即5 ms)的交变磁场。当接通磁轭1的激磁电流电源时,即ωt=π/2,H1=Hm,此时磁轭2中的磁场强度H2=0;当断开磁轭1的激磁电流电源时,即ωt=2π时,H1=0,H2=-Hm。以上分析说明,交叉磁轭的一个周期内,前T/4周期内,仅磁轭1中产生交变磁场,当磁轭1中的磁场强度达到最大值时,磁轭2中才开始产生磁场;相反,当磁轭1中的磁场由反向最大值趋于零时,磁轭2中的磁场强度则达到反向的最大值。通电开始的5 ms内,仅磁轭1产生单相磁场,之后整个通电过程中为旋转复合磁场,断电后5 ms仅磁轭2产生单相磁场。因此,对于交叉磁轭形成的复合磁场中,除了会形成旋转磁场外,在通电开始和断电结束的5 ms时间,磁轭1和磁轭2分别作为单相磁轭,产生单相磁场,即整个磁化过程为单相磁轭与复合磁场的共同作用。

　　2　交叉磁轭的磁场分布

　　2.1　单相交流磁轭的磁场分布

　　目前普遍使用的便携式交流磁轭,频率为50 Hz,输入电压有36 V,也有直接使用220 V作为激磁电源。磁轭的两个磁极之间磁力线比较密集,且距磁极越近,其磁场强度越高。而磁场强度H的大小,是按正弦规律变化,即[3]:

　　Hi= HAsinωt                     (1)

式中Hi———磁场强度H的瞬时值;