Искажение магнитного поля дефектами

Все магнитные методы неразрушающего контроля основаны на обнаружении локальных возмущений поля, создаваемых дефектами в намагниченном ферромагнетике. Рассмотрим характер изменения однородного магнитного поля в ферромагнитной среде с проницаемостью р «1 при наличии в ней дефекта типа нарушения сплошности, заполненного веществом, например, воздухом, магнитная проницаемость которого р_в» р. На рис. 5.3 показано типичное поле рассеяния Ф_р возле поверхностного дефекта в виде трещины с шириной раскрытия b и глубиной И. Часть магнитных силовых линий выходит за пределы контролируемого объекта (КО) и замыкается по воздуху. В месте дефекта образуются местные магнитные полюса, которые остаются и после снятия внешнего магнитного поля Ф₀ из-за наличия остаточной магнитной индукции В_г. На величину Ф_р оказывают влияние:

• — напряженность внешнего магнитного поля Я₀;
• — магнитные свойства материала КО В_г
• — размер и форма изделия;
• — размер, форма и другие характеристики дефекта.

Таким образом, при контроле двух сред (например, сталь — воздух) с резко различающимися магнитными проницаемостями (p_CT «ц_в):

для бездефектного участка.

для участка с дефектом.

где — S площадь поперечного сечения КО; S_a — площадь поперечного сечения дефекта. Поскольку р_в" ц, напряженность магнитного поля над дефектом резко возрастает:

Значения оптимальной напряженности магнитного поля, необходимой для получения требуемой величины остаточной магнитной индукции В_г и выявления дефектов, составляют:

Рис. 5.3. Распределение магнитного потока Ф в ферромагнитном материале и потока рассеяния Ф_р над дефектом под действием внешнего магнитного поля Ф₀:

b и h —размеры дефекта; р — магнитная проницаемость материала; р_л — магнитная проницаемость дефекта (воздуха)

• а) для магнитомягких материалов (углеродистые и низколегированные стали) Н_с = (3—10) • 10³ А/м;
• б) для магнитотвердых материалов (легированные и высокоуглеродистые стали) Я = (10—20) -10³ А/м.