[发明专利]细长铁磁性构件的弱磁规划方法

说明书

技术领域

本发明涉及适于细长铁磁性构件的弱磁规划及磁性无损探伤技术领域，特别涉及细长铁磁性构件的弱磁规划方法。

背景技术

目前，传统的磁化手段重点是追求导磁体的强磁性特征，以磁感应强度为标尺，外磁场的场强值H越大，特别是在铁磁质处于饱和或近饱和状态时，磁感应强度B更靠近于Bs，后续技术措施所需要达成的技术特征才更加明显，所以通常意义上的“磁化”主要是高强度磁化，或者所谓饱和磁化手段。按照磁场信号的形成，分为“连续法”和“剩磁法”，连续法是对被测构件连续磁化的同时，对其磁饱和状态的磁性特征实施检测；剩磁法是先对被测构件整体磁化至饱和状态，然后再独立对其剩磁状态的磁性特征实施检测。

由于需要使被测构件的磁性特征(主磁通或缺陷漏磁)更加明显，所以现有方法都需要使被测构件达到饱和或近饱和的磁性响应状态。否则本来就受提离效应影响的磁感应器件很难甚至根本不能提取和识别出有效的磁场信号。因此以上方法也被统称为“强磁检测法”。

然而还有两大因素：一是铁磁性构件的电磁趋肤效应，二是技术原理的固有局限，使得对构件表面缺陷的检测相对容易，而对较深的缺陷，特别是包藏在构件内部的缺陷仍旧很难检测出来。在磁饱和状态下，构件的磁导率变得更低，意味着构件内层材料的磁场变化信息更难甚至不能反应到构件以外。

此外，设备复杂而且笨重、对被测构件的强磁污染、高能耗以及重复检测需要退磁等问题，都是强磁磁化手段为磁性检测带来的负效影响。由于存在这些问题，令强磁检测法在一般性工况现场均难以很方便地实施。

在相关发明中，已经较好地解决了磁检测环境、磁路搭建、磁感应器件等环节的技术难点，实现了对磁场变化信号高稳定、高分辨和高灵敏的响应特性。而要把磁源本身对有效磁场信号的变异以及干扰降到最低，使传感器接收到差异化显著、无基噪、高保真的缺陷磁场信号，则需要再造一种对测试对象添加磁性的新手段。

发明内容

本发明为解决现有磁检测的技术缺陷，提供了一种细长铁磁性构件(如中高含碳量的钢、铁和其它铁合金材料构件)的弱磁规划方法。本发明的技术方案：通过运用弱磁规划装置的定量磁加载、自适应释载、稳态磁能积三个技术过程实现，其工艺流程框图如图1所示。

所述的定量磁加载，即不可逆的磁感应控制过程。在弱磁规划装置的控制和作用下，使细长铁磁性构件的各体积元按流水线方式依序完成磁性加载的过程。对于任意一个体积元的磁加载效应关系如图3上O→P段所示。体积元包含的磁畴由于给定场强的作用向统一方向移动畴壁且并吞整合，直至形成“单一磁畴区”。在操作控制上要求：①使细长铁磁性构件在上述弱磁规划装置中穿过，沿构件的轴向扫描加载；②细长铁磁性构件穿过时，弱磁规划装置内的磁场保持恒定，中心磁场强度为H_μm⁺(略高于H_μm⁺，但显著低于饱和磁化的场强)，方向与细长铁磁性构件的轴向平行。

注：H_μm代表铁磁性构件材料的最大磁导率μ_m所对应的磁场强度。所述的体积元，即细长铁磁性构件沿轴向的一系列体积微分。

所述的自适应释载，即定量磁加载后的反磁化过程。在按流水线方式对细长铁磁性构件进行磁性分布的过程中，随着体积元从弱磁规划装置中退出并逐渐远离，自行进入反磁化过程。对于任意一个体积元的磁释载效应关系如图3上P→Q段所示。随作用场强自H_μm⁺小到零，相应的磁感应强度减小到B_rv≠0(某一B-H叶状小回线的退磁起始点)。

所述的稳态磁能积，即对磁老化的时效性控制过程。在操作控制上要求：①从磁加载完成直到弱磁检测采样结束，须避免较强外磁场、机械应力或高温环境对铁磁性构件上弱磁信号的扰动；②磁老化期较短的(T＜δ)，需控制磁老化期差为零(ΔT＝0)，即检测与规划同速进行；③磁老化期相对期差较长的(如T＞δ，且/ΔT/＜T/K)，需控制磁老化期在弱磁信号逐减弱到1Gs级之前，对铁磁性构件实施弱磁检测。

注：①对应于某个体积元，从加载磁场撤离开始直到弱磁检测采样为止的间隔时间为磁老化期(T)。根据作用对象(细长铁磁性构件)，技术上采用磁老化快变时间段设定值(δ)控制磁老化最初阶段对磁能积稳定性的影响。

②对应于某两个体积元，它们的磁老化期长短差异为期差(ΔT)。根据作用对象(细长铁磁性构件)，技术上采用磁老化期平均值T对期差ΔT的倍率设定值(K)控制磁老化期差对不同体积元上磁能积一致性的影响。