В каком месте между полюсами магнита напряженность магнитного поля имеет максимальное значение

Проверь себя (МК)

Консалтинг в области неразрушающего контроля, технического диагностирования, промышленной безопасности. Оценка квалификации специалистов в области неразрушающего контроля. Оценка компетентности организаций, осуществляющих работы по неразрушающему контролю. Разработка методик, технологических карт по неразрушающему контролю конкретных объектов. Помощь комплектации и оформлении документов вновь создаваемых лабораторий неразрушающего контроля.

• +7(499)322-38-02
• mail@ndtgrad.ru

ТЕРМИНЫ НК

Нерезкость изображения; нерезкость — Значение, характеризующее ширину области плавного перехода между значениями физического параметра двух смежных.

В каком месте между полюсами магнита напряженность магнитного поля имеет максимальное значение

• • Политика
  • ВМФ
  • Украина
  • ВМС США
  • ВМС Европы
  • ВМС Азии
  • Другие ВМС
  • Пиратство
  • Происшествия
  • Соцобеспечение
  • Курьезы
  • 23 февраля
  • Арабский мир
  • 9 мая
  • День ВМФ
  • Структура ВМФ
    • Структура ВМФ
    • Балтийский флот
    • Черноморский флот
    • Тихоокеанский флот
    • Северный флот
    • Каспийская флотилия
    • Боевые возможности ВМФ РФ и ВМС США
    • Подводные лодки
    • Надводные корабли
    • Офицер
      • Командир корабля, командир части
      • Помощники командира
      • Командир БЧ оружия
      • Командир БЧ связи/управления
      • Командир электромеханической БЧ
      • Корабельный врач
      • Командир группы, инженер
      • Штурман
      • Старшина команды
      • Техник
      • Специалист
      • Младший командир — старшина, сержант
      • Хронология трех веков Российского Флота
      • Борьба русского народа за выходы к морю в XIII-XVII вв.
      • Регулярный военный флот Петра Великого
      • Русский флот в послепетровский период
      • Русский парусный флот в XIX в.
      • Паровой броненосный и миноносный флот
      • Подводные лодки в Российском императорском флоте
      • Флот накануне и в период Первой мировой и Гражданской войн
      • Становление советского флота
      • Флот накануне и в период Великой Отечественной войны
      • История родов сил ВМФ
        • Надводные силы
        • Подводные силы
        • Морская авиация
        • Береговые войска
        • Наука и Флот — исторический обзор
        • Наука и современность
        • Тактика и оперативное искусство
        • Научные проблемы кораблестроения и их решение
        • Научные проблемы корабельной энергетики
        • Оружие кораблей ВМФ
        • Радиоэлектронное вооружение
        • Авиация ВМФ и роль науки в ее развитии
        • Навигация и океанография
        • Флотские ученые
        • Военно-морская академия
        • Морской Корпус Петра Великого — Санкт-Петербургский военно-морской институт (бывш. ВВМУ им. М.В. Фрунзе)
        • Военно-Морской Институт Радиоэлектроники (бывш. Высшее Военно-Морское Училище Радиоэлектроники им. А.С.Попова)
        • Тихоокеанский военно-морской институт им. С.О. Макарова
        • Военно-морской инженерный институт
        • Балтийский государственный технический университет («Военмех»)
        • Военно-Медицинская академия
        • Военный университет МО РФ
        • Нахимовское училище
        • Ломоносовский морской колледж ВМФ
        • Морской кадетский корпус
        • Балтийский военно-морской институт
        • Черноморское высшее военно-морское училище имени П.С. Нахимова
        • Кадетская Россия: школы и корпуса
        • Издания с материалами о ВМФ
        • Литература
          • Рекомендуем прочесть
          • Книжная полка
            • Справочники, словари, руководства, указатели
            • Исследования, документалистика
            • Фундаментальные, энциклопедические, общеисторические труды
            • Мемуары
            • Художественные исторические труды, публицистика, поэзия, карикатура
            • Одна «Булава» — хорошо.
            • Международное морское право
            • Законы
            • Указы и постановления
            • Корабельные уставы
            • Кодексы
            • Стандарты, правила
            • Каталог бизнес-организаций
            • Каталог товаров и услуг
            • Как загрузить в каталог данные о товарах/услугах?
            • О кают-компании
            • Поэтический иллюминатор
            • Вернисаж
            • Анекдоты, флотские байки, пословицы
            • История одной жизни
            • «Море зовет» и «На побывке»
            • Песни — душа поет о море
            • Ностальгия
            • Computer & mobile
            • Ссылки

            

            

            Как БПЛА-разведчики
            повышают точность
            ударных подразделений

            Магнитные методы (МК)

            

            Магнитный контроль (МК) основан на изменении направления магнитного потока при прохождении через участки с пониженной магнитной проницаемостью, например дефекты в виде разрыва сплошности металла. При этом над дефектом возникают магнитные поля рассеяния – участки повышенной намагниченности. МК обеспечивает высокую чувствительность контроля и позволяет обнаруживать в ферромагнитных материалах поверхностные и подповерхностные трещины различного происхождения, волосовины с раскрытием 0,0005-0,001 мм, глубиной 0,01-0,05 мм, протяженностью 0,3-0,5 мм и более крупные [306]. По способам регистрации полей рассеяния (участков повышенной намагниченности) выделяют три метода МК: магнитопорошковый, индукционный, феррозондовый.В основу принципа действия индукционных преобразователей положен закон электромагнитной индукции, согласно которому ЭДС E, наведенная в замкнутом контуре L, пропорциональна изменению во времени магнитного потока B(t) [284].

            Наибольшее распространение в промышленности получил магнитопорошковый контроль (МПК). В качестве индикатора в данном случае используются магнитные частицы, которые притягиваются к полям рассеяния и скапливаются, тем самым образуя индикаторные следы прямо над несплошностями.

            Магнитопорошковый метод относится к индикаторным (неизмерительным) методам неразрушающего контроля.

            Метод предназначен для выявления несплошностей ферромагнитного металла с относительной магнитной проницаемостью не менее 40.

            МПК является одним из самых чувствительных методов неразрушающего контроля.

            Метод позволяет обнаруживать при соответствующих условиях визуально невидимые и слабо видимые поверхностные дефекты со следующими минимальными размерами:

            • раскрытием 0,001 мм;
            • глубиной 0,01 мм;
            • протяженностью 0,5 мм, а также более крупные.

            Метод не позволяет определять длину, глубину и ширину поверхностных дефектов, размеры подповерхностных дефектов и глубину их залегания.

            • Ориентация дефекта: наивысшая чувствительность контроля имеет место в случае, когда направление магнитного потока в детали перпендикулярно плоскости раскрытия выявляемых дефектов. Поэтому для обнаружения дефектов произвольной ориентации применяют намагничивание в двух (или более) направлениях или комбинированное, сочетающее разные виды магнитных полей.
            • Тип дефекта: дефекты обтекаемой формы с округлыми краями выявляются хуже, чем дефекты с острыми краями. Например, волосовины выявляются значительно труднее, чем трещины.
            • Вид тока намагничивания: при намагничивании постоянным током (постоянными магнитами) магнитное поле распространяется вглубь контролируемого объекта, что обуславливает возможность выявления подповерхностных дефектов. Данная возможность, однако, ограничена при контроле объектов значительной толщины, т.к. при их намагничивании большая часть энергии магнитного поля уходит в толщу объекта, что не обеспечивает достаточного уровня напряженности магнитного поля даже для выявления поверхностных дефектов. При намагничивании переменным током из-за так называемого скин-эффекта плотность тока, а следовательно, и плотность магнитного потока будет больше у поверхности намагничиваемого изделия. По этой причине при намагничивании переменным током выявляются только поверхностные дефекты.
            • Качество поверхности, на которую наносят суспензию или порошок. Оптимальная шероховатость поверхности деталей, подвергаемых магнитопорошковому контролю, соответствует по параметру Rа = 2,5…1,25 мкм. На такой поверхности может быть получена наивысшая чувствительность. Увеличение шероховатости поверхности ведет к снижению чувствительности контроля, так как выявление тонких дефектов (с раскрытием 1 мкм) затрудняется из-за появления фона из магнитного порошка, оседающего на микрорельефе поверхности. Это приводит к необходимости уменьшения напряженности намагничивающего поля и, следовательно, к снижению чувствительности контроля. Если на поверхности контролируемого изделия имеются резкие переходы (например, усиление валика шва, чешуйчатость, подрезы) или крупные микронеровности, то магнитный порошок интенсивнее скапливается не над дефектами, а в местах переходов и углублений. Поэтому при контроле сварных швов с усилением или грубой чешуйчатостью необходимо учитывать возможность появления ложных индикаций.

            Магнитопорошковый контроль основного материала, сварных соединений и наплавок, в зависимости от магнитных свойств объекта, условий и задач контроля, проводят двумя способами:

            • приложенного поля (СПП);
            • остаточной намагниченности (СОН).

            При контроле способом остаточной намагниченности объект контроля предварительно намагничивают, а затем, после снятия магнитного поля, наносят магнитный индикатор (сухой порошок или суспензию). Промежуток времени между указанными операциями должен быть не более одного часа. Осмотр контролируемой поверхности с целью оценки качества проводят после стекания основной массы суспензии, когда рисунок индикаторного следа полностью сформирован. Способ остаточной намагниченности применим только для контроля изделий, изготовленных из магнитожестких материалов, для которых коэрцитивная сила Нс более 10 А/см, а остаточная индукция Br материала контролируемого изделия не менее 0,5 Тл.

            При контроле СПП операции намагничивания объекта контроля и нанесения на него магнитной суспензии выполняют одновременно. При этом, в процессе испытаний намагничивание продолжают после прекращения нанесения суспензии до стекания с контролируемой поверхности ее основной массы. Осмотр контролируемой поверхности производят как в процессе, так и после прекращения намагничивания. СПП обычно применяют для контроля объектов, изготовленных из магнитомягких материалов, т.е. материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью и малой коэрцитивной силой (9,5-10,0 А/см и менее). В ряде случаев СПП контролируют также детали из магнитожестких сталей, в том числе когда:

            • изделие имеет сложную форму или малое (менее 5) удлинение, т.е. малое отношение его длины к диаметру;
            • изделие крупногабаритное и контролируется по участкам;
            • необходимо обнаружить не только поверхностные, но и подповерхностные дефекты на глубине более 0,1 мм;
            • технические параметры аппаратуры не позволяют вести контроль СОН;
            • на деталях имеется неснимаемое немагнитное покрытие большой толщины (слои хрома, краски, цинка общей толщиной до 40-50 мкм и более).

            Для намагничивания объекта контроля используют постоянные магниты и электромагниты различных конфигураций, устройства для циркулярного намагничивания (пропусканием электрического тока) и намагничивающие катушки.

            

            Устройства для намагничивания: а – постоянный магнит, б – электромагнит, в – соленоиды, г – дефектоскоп для циркулярного намагничивания

            Для обеспечения требуемой выявляемости дефектов при МПК необходимо создать в зоне контроля определенную напряженность приложенного магнитного поля. Диапазон значений напряженности приложенного магнитного поля Hmin (А/см) определяется по формулам:

            где Н_С – коэрцитивная сила контролируемого материала.
            Графически данные зависимости представлены на рисунке:

            

            В случае, если фактическое значение напряженности магнитного поля не соответсвует указанному дипазону, нельзя гарантировать выявление поверхностных дефектов с раскрытием 0,001 мм и глубиной 0,01 мм и более. А значит, результаты «контроля» не будут соответствовать ГОСТ Р 56512-2015 и могут быть без труда поставлены под сомнение. Ценность таких результатов отрицательна, так обязательные для выявления дефекты всегда остаются «за кадром».

            Для расчета Нmin необходимо знать величину коэрцитивной силы. Ее значение потребуется измерять при контроле каждого нового типа объекта. Это необходимо делать по следующим причинам:

            1. Величина коэрцитивной силы даже для одного металла будет отличаться в несколько раз в зависимости от вида термической обработки, конкретного химического состава, степени поврежденности металла в процессе эксплуатации и направления намагничивания. Таблиц, учитывающих все эти факторы просто не существует.
            2. Даже, если было бы известно значение коэрцитивной силы для основного металла, ее значение для сварного соединения будет другим.

            При МПК сварных соединений необходимо осуществлять намагничивание в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Это делается для того, чтобы обеспечить выявляемость различно ориентированных дефектов.

            

            Учитывая изложенное, последовательность действий при проведении МПК сварных соединений следующая:

            1. Измерить значения коэрцитивной силы, установив преобразователь в двух взаимно перпендикулярных направлениях. При выполнении измерений сварной шов должен находиться между полюсами преобразователя

            

            Если измеренное значение превышает 1,4Hmin, можно продолжить выполнение контроля, проводя намагничивание последующих участков сварного соединения. Зоны контроля соседних участков должны перекрываться на величину не менее 10 мм. Если измеренное значение не превышает 1,4Hmin, необходимо изменить расстояние между полюсами (для постоянных магнитов и электромагнитов) или значение тока намагничивания (для циркулярного намагничивания пропусканием тока и соленоидов) таким образом, чтобы добиться требуемого значения. В случае изменения расстояния между полюсами, электроконтактами, необходимо определить ширину зоны контроля и продолжить намагничивание

            2. Определить диапазон значений напряженности Hmin. Hmax, подставив в соответствующие формулы максимальное из значений, полученных на этапе 1.

            3. Определить расстояние между полюсами (L) и значение тока намагничивания (для циркулярного намагничивания пропусканием тока), исходя из условия достижения в зоне контроля значения задаваемого намагничивающего поля 1,4Hmin (в соответствии с п. 12.5 при наличии угла между направлением магнитного поля и плоскостью дефекта 45° намагниченность должна быть увеличена в 1,4 раза для обеспечения выявляемости дефектов, соответствующих углу 90°).

            4. Определить ширину зоны контроля (В) при однократном намагничивании по формуле:

            В=0,5L — при использовании постоянных магнитов, а также электромагнитов постоянного, выпрямленного и импульсного токов;
            В=0,7L — при использовании переменного тока.

            

            5. Провести намагничивание в соответствии со схемой и выбранными параметрами. При помощи магнитометра определить достигнутое значение напряженности в точке, наиболее удаленной от полюсов/электроконтактов.

            

            Если измеренное значение напряженности превышает 1,4Hmin, можно продолжить выполнение контроля, проводя намагничивание последующих участков сварного соединения. Зоны контроля соседних участков должны перекрываться на величину не менее 10 мм. Если измеренное значение напряженности не превышает 1,4Hmin, необходимо изменить расстояние между полюсами (для постоянных магнитов и электромагнитов) или значение тока намагничивания (для циркулярного намагничивания пропусканием тока) таким образом, чтобы добиться требуемого значения. В случае изменения расстояния между полюсами, электроконтактами, необходимо определить ширину зоны контроля и продолжить намагничивание

            Еще одной областью применения магнитного метода (кроме поиска поверхностных и подповерхностных дефектов) явялется оценка напряжённо-деформированного состояния трубопроводов, резервуаров, котлов, цистерн (в том числе под давлением), бурильных труб, мостов, подъёмников, эскалаторов, лифтов, грузоподъёмных кранов, балок и других металлоконструкций, испытывающих циклические нагрузки, с помощью коэрцитиметрического метода (магнитной структуроскопии).

            Метод основан на связи характеристик намагничивания металла объекта контроля с его структурой (размером и расположением зёрен), количеством микродефектов (вакансии, дислокации), уровнем механических напряжений. Подобная зависимость позволяет отследить структурные изменения, сопровождающие процесс обработки металла или воздействия рабочих нагрузок, посредством определения магнитных характеристик. Одной из наиболее структурозависимых магнитных характеристик является коэрцитивная сила.

            Для измерения корэцитивной силы используют коэрцитиметры, например, МС-10СП.

            Измерение коэрцитивной силы на различных участках сосудов, работающих под давлением, также позволяет установить аномальные участки, испытывающие наибольшие нагрузки, и, тем самым, локализовать зоны для проведения детального обследования другими методами НК.

            При наличии сведений о динамике изменения коэрцитивной силы становится возможным не только оценивать текущее состояние, но и прогнозировать остаточный ресурс, определять степень деградации механических свойств в процессе жизненного цикла металлоконструкции.

            Зависимость магнитных свойств ферромагнитных материалов от внутренней структуры может быть использована для оценки глубины и твёрдости поверхностных слоёв изделия, что делает возможным проведение неразрушающего контроля качества термообработки (режимов закалки, отпуска), механической обработки (ковка, прокат, поверхностно-пластическое деформирование), химической обработки (травления), а также комбинаций этих методов поверхностного упрочнения.

            Зависимость коэрцитивной силы от химического состава позволяет проводить экспресс-сортировку стального проката по маркам сплавов.

            Основными нормативными документами, регламентирующими порядок применения коэрцитиметрии на различных объектах яляются:

            РД ИКЦ «КРАН»- 007-97-02 «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса подъемных сооружений при проведении их обследования и техническом диагностировании (экспертизе промышленной безопасности)».

            РД ИКЦ «КРАН» 009-99 «Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса кислородных баллонов – сосудов, работающих под давлением до 20,0 МПа, при проведении экспертизы промышленной безопасности».

            ГОСТ Р 52330-2005 «Контроль неразрушающий. Контроль напряженно-деформированного состояния объектов промышленности и транспорта. Общие требования»

            ГОСТ Р 58599-2019 Техническая диагностика. Диагностика стальных конструкций. Магнитный коэрцитиметрический метод. Общие требования

            СТО 36554501-040-2014 Диагностика стальных строительных конструкций. Метод магнитный, коэрцитиметрический.

            §16. Магнитное поле и его характеристики и свойства

            

            При прохождении электрического тока по проводнику вокруг него образуется магнитное поле. Магнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно обладает энергией, которая проявляет себя в виде электромагнитных сил, действующих на отдельные движущиеся электрические заряды (электроны и ионы) и на их потоки, т. е. электрический ток. Под влиянием электромагнитных сил движущиеся заряженные частицы отклоняются от своего первоначального пути в направлении, перпендикулярном полю (рис. 34).

            

            Рис. 34. Схемы действия магнитного поля на движущиеся электрические заряды: положительный ион (а) и электрон (б).

            Магнитное поле образуется только вокруг движущихся электрических зарядов, и его действие распространяется тоже лишь на движущиеся заряды. Магнитное и электрические поля неразрывны и образуют совместно единое электромагнитное поле. Всякое изменение электрического поля приводит к появлению магнитного поля и, наоборот, всякое изменение магнитного поля сопровождается возникновением электрического поля. Электромагнитное поле распространяется со скоростью света, т. е. 300 000 км/с.

            

            Графическое изображение магнитного поля.

            Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми. Направление магнитного поля в каждой точке может быть определено при помощи магнитной стрелки.

            Северный полюс стрелки всегда устанавливается в направлении действия сил поля. Конец постоянного магнита, из которого выходят силовые линии (рис. 35, а), принято считать северным полюсом, а противоположный конец, в который входят силовые линии,— южным полюсом (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).

            Распределение силовых линий между полюсами плоского магнита можно обнаружить при помощи стальных опилок, насыпанных на лист бумаги, положенный на полюсы (рис. 35, б).

            

            Рис. 35. Магнитное поле, созданное постоянным магнитом.

            Для магнитного поля в воздушном зазоре между двумя параллельно расположенными разноименными полюсами постоянного магнита характерно равномерное распределение силовых магнитных линий (рис. 36) (силовые линии, проходящие внутри магнита, не показаны).

            

            

            Рис. 36. Однородное магнитное поле между полюсами постоянного магнита.

            Для более наглядного изображения магнитного поля силовые линии располагают реже или гуще. В тех местах, где магнитное роле сильнее, силовые линии располагают ближе друг к другу, там же, где оно слабее,— дальше друг от друга. Силовые линии нигде не пересекаются.

            Во многих случаях удобно рассматривать магнитные силовые линии как некоторые упругие растянутые нити, которые стремятся сократиться, а также взаимно отталкиваются друг от друга (имеют взаимный боковой распор). Такое механическое представление о силовых линиях позволяет наглядно объяснить возникновение электромагнитных сил при взаимодействии магнитного поля и Проводника с током, а также двух магнитных полей.

            Основными характеристиками магнитного поля являются магнитная индукция, магнитный поток, магнитная проницаемость и напряженность магнитного поля.

            Магнитная индукция и магнитный поток.

            Интенсивность магнитного поля, т. е.способность его производить работу, определяется величиной, называемой магнитной индукцией. Чем сильнее магнитноe поле, созданное постоянным магнитом или электромагнитом, тем большую индукцию оно имеет. Магнитную индукцию В можно характеризовать плотностью силовых магнитных линий, т. е. числом силовых линий, проходящих через площадь 1 м 2 или 1 см 2 , расположенную перпендикулярно магнитному полю.

            Различают однородные и неоднородные магнитные поля. В однородном магнитном поле магнитная индукция в каждой точке поля имеет одинаковое значение и направление. Однородным может считаться поле в воздушном зазоре между разноименными полюсами магнита или электромагнита (см.рис.36) при некотором удалении от его краев. Магнитный поток Ф, проходящий через какую-либо поверхность, определяется общим числом магнитных силовых линий, пронизывающих эту поверхность, например катушку 1 (рис. 37, а), следовательно, в однородном магнитном поле

            Ф = BS (40)

            где S — площадь поперечного сечения поверхности, через которую проходят магнитные силовые линии. Отсюда следует, что в таком поле магнитная индукция равна потоку, поделенному на площадь S поперечного сечения:

            B = Ф/S (41)

            Если какая-либо поверхность расположена наклонно по отношению к направлению магнитных силовых линий (рис. 37, б), то пронизывающий ее поток будет меньше, чем при перпендикулярном ее положении, т. е. Ф₂ будет меньше Ф₁.

            В системе единиц СИ магнитный поток измеряется в веберах (Вб), эта единица имеет размерность В*с (вольт-секунда). Магнитная индукция в системе единиц СИ измеряется в теслах (Тл); 1 Тл = 1 Вб/м 2 .

            

            Рис. 37. Магнитный поток, пронизывающий катушку при перпендикулярном (а) и наклонном (б) ее положениях по отношению к направлению магнитных силовых линий.

            Магнитная проницаемость.

            Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по прямолинейному проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит абсолютная магнитная проницаемость _а. Единицей ее измерения является генри на метр (1 Гн/м = 1 Ом*с/м).

            В среде с большей магнитной проницаемостью электрический ток определенной силы создает магнитное поле с большей индукцией. Установлено, что магнитная проницаемость воздуха и всех веществ, за исключением ферромагнитных материалов (см. § 18), имеет примерно то же значение, – что и магнитная проницаемость вакуума.

            Абсолютную магнитную проницаемость вакуума называют магнитной постоянной,

            μ_a = 4π*10 -7 Гн/м.

            Магнитная проницаемость ферромагнитных материалов в тысячи и даже десятки тысяч раз больше магнитной проницаемости неферромагнитных веществ. Отношение магнитной проницаемости μ_а какого-либо вещества к магнитной проницаемости вакуума μ_о называют относительной магнитной проницаемостью:

            Напряженность магнитного поля. Напряженность И не зависит от магнитных свойств среды, но учитывает влияние силы тока и формы проводников на интенсивность магнитного поля в данной точке пространства. Магнитная индукция и напряженность связаны отношением

            Следовательно, в среде с неизменной магнитной проницаемостью индукция магнитного поля пропорциональна его напряженности.
            Напряженность магнитного поля измеряется в амперах на метр (А/м) или амперах на сантиметр (А/см).

            Похожие публикации:

            1. Для включения тиристора на управляющий электрод подается электрический импульс
            2. Какой вид морской энергетики развивается особенно активно почему
            3. Какой минимальный размер должны иметь диэлектрические ковры
            4. Карта normal 3d max corona