提升力
在无损检测的磁轭法磁粉探伤中,我们用提升力是来评价磁轭对磁化规范的要求。磁粉检测中的磁轭法是应用最广的磁化方法之一。其设备的主要校验指标是提升力。多数无损检测的标准和规范中,磁轭提升力均是作为设备性能控制、设备校验或定期校验的指标。
定义提升力(lifting force),是指通电电磁轭在最大极距下,其磁感应强度峰值时,对铁磁性材料工件探伤的磁轭吸引力F。单位:牛顿(N)
磁轭的提升力与被探伤工件的磁导率、磁极与工件间隙、移动速度、通电电流的类型和大小等等诸多因素有关。当上述条件一定时,提升力大小与极距有关。因此,磁化规范中说明提升力时,必须同时注明磁轭极距大小。磁轭提升力的主要磁化规范(1)磁轭法磁化时,检测灵敏度可根据标准试片上的磁痕显示和电磁轭的提升力来确定。
当使用磁轭在最大间距探伤时,
交流电磁轭至少应有 45N的提升力;
直流电磁轭至少应有177N的提升力;
交叉磁轭至少应有 118N 的提升力(磁极与试件表面间隙为0.5mm)。
(2)采用磁轭法磁化工件时,其提升力应根据标准试片实测结果来选择;
(3)采用固定式磁轭磁化工件时,应根据标准试片实测结果来校验提升力是否满足要求。提升力规范扩展内容JB4730标准对磁粉检测设备的提升力提出如下要求:
“当电磁轭极间距为200mm时,交流电磁轭至少应有44N的提升力,交叉磁轭至少有118N的提升力(间隙为0.5mm)。直流电磁轭间距小于100mm时至少有135N提升力,间距大于100mm,小于等于150mm时,至少有225N提升力”。
JB4730标准规定的磁轭提升力指标反映了磁化规范的要求,规定磁感应强度峰值Bm必须达到一定的大小,对于恒稳直流电或工频交流电通常可用磁轭平均吸力表达,其原理为:对于一定的设备与工件,磁轭平均吸力与铁素体钢板的磁导率、磁极间距、磁极间隙及运动状态等有关,当上述因素不变时,磁感应强度峰值Bm与磁轭平均吸力有一定的对应关系。但如磁极间距变化,将使磁感应强度B、磁场强度H和相对磁导率μ变化,因此,提升力指标中应注明磁极间距。
本标准关于提升力要求与JB4730-94中的规定出入较大,其中对直流电磁轭的要求是参照ASME SE-709(2001版)(见下表1)。交叉磁轭的提升力在国内某些标准或文献中为88N,理由是交叉磁轭定由两个交流电磁轭组成,但两个交流磁轭提升力的合力是个矢量和,而不是向量和,为此,2003年8月磁粉标准修改组做了交叉磁轭提升力试验,在间隙为0.5~1mm且不考虑行走速度的情况下,要达到A1-7/50探伤灵敏度交叉磁轭至少应有118N的提升力(注意此处间隙大小和磁轭行走速度对提升力的影响至关重要)。
表 磁轭的最小提升力
电流类型
磁轭极两腿间距
50~100mm 100~150mm
AC
DC
45N --
135N 225N
2005年3月在JB4730标准定稿会上,专家们指出以上对直流电磁轭提升力的要求是参照了ASME SE-709(2001版)的B分篇,这只是一个推荐性操作方法,而A分篇(强制性)中对提升力的要求是:当使用磁轭最大间距时,每个交流电磁轭至少应有101b(4.5kg)的提升力;每个直流或永久磁铁磁轭至少应有401b(18.1kg)的提升力。
所以,最后形成的报批稿对提升力作出如下定义:当使用磁轭最大间距时,交流电磁轭至少应有45N的提升力,直流电磁轭至少应有177N的提升力,交叉磁轭至少应有118N的提升力(磁极与试件表面间隙为0.5mn)。