多向磁化ABC

By 王海峰, 美国磁通技术顾问

由于当不连续取向与磁场方向的角度小于45度时采用磁粉检验难以检出，因此为了确保检出任意取向的不连续，每个工件必须至少进行两个方向的磁化和检验，并且两次磁化的方向大致垂直。工件形状越复杂，需要实施的单向磁化和检验的次数越多。

所谓多向磁化法，按GB/T 12604.5-2008磁粉检验术语，是用两个或多个不同方向的磁场依次、快速地使被检件磁化的方法。采用这种方法，一次激磁的磁化过程能同时使工件在多个方向上得到磁化，因此最大的好处是节约磁粉探伤的工作时长。

可以实施多向磁化法的设备目前主要有两类：

第1类：可以进行复合（组合）磁化的磁探机

这类设备具有2套或以上可独立调节又可同时输出的磁化电源，以及磁化方向互相垂直的磁化装置，可利用合成磁场对工件进行磁化。如美国磁通的MD系列、WE系列卧式磁探机。

当两套及以上磁化电源同时有输出时，根据磁场强度矢量叠加原理，在被探工件每一点的磁场强度等于几种磁化方法在该点分别产生的磁场的矢量和，工件上每一点的合成磁场方向和大小在整个磁化时间内周期性地变化。以具有两套磁化电源（至少有一套可交流输出）与磁化装置的设备为例：

当输出为AC＋AC（有相位差，通常利用三相交流电相差）方式时，在工件上各点形成旋转磁场，合成磁场矢量以交流电频率旋转，其矢端轨迹一般为椭圆。

当输出为AC＋DC方式时，在工件上各点形成摆动磁场，合成磁场矢量以交流电频率在一定角度内大小变化与摆动。

磁通MD系列磁探机的每套磁化电源可根据需要选择AC、HW（单相半波整流）或多或1-FW（单相全波整流），可根据工件具体情况，复合出不同的旋转磁场或摆动磁场进行磁化。WE系列磁探机2套磁化电源均以交流输出，因此在工件上复合出旋转磁场进行磁化。

在一次磁化过程中，旋转或摆动的合成磁场矢量周期性地与各可能方向的不连续垂直，如相互垂直的磁场分量的调节搭配合适，使工件上各个部位的合成磁场矢量在各个方向足够大，则一次磁化就能检测出各个方向的不连续。

自1950年以来，多向探伤一直在航空制造厂和检修厂应用于喷气式发动机叶片。也被成功用于飞机螺栓、螺柱、活塞销、齿轮、主轴、连杆、小铸件和锻件。现在各行业的车间和生产线上使用的磁探机大多为上述可实施复合磁化的多向磁探机。

但是并不是所有工件都适合采用复合磁化进行磁探，有些工件因形状及与此相关在某些方向上的退磁场过大等原因，在某些部位或某些方向上不能得到足够的有效磁化，因而不宜采用复合磁化。如果相互垂直的磁场强度调节搭配不当，强势方向的会抑掩掉另一方向的（如长宽比较小的工件，头尾架夹持导电的周向磁化抑掩掉线圈对其的纵向磁化），也达不到多向磁化的目的。

采用复合磁化探伤的工件，必须用连续法对工件检测，并应使用带有按验收要求规定的一定类型、尺寸和位置的已知或人造不连续的工件，或通过在工件需验证部位表面贴QQI试片的方法来调节各磁化回路的电流，并验证磁场方向、强度和多方向磁化的均衡性，以确定用复合磁化对该工件进行磁探的可行性。市场上的QQI刻槽试片有各种规格，根据被检工件的材料与磁特性，探伤灵敏度要求和工件被贴部位形状，选择合适的规格。如果通过两套及以上磁化电源的调节，能使QQI试片上的圆形或十字刻槽人工缺陷清晰显示，表明多向磁化方法适用于该工件。

第2类：可让不同方向的磁场在工件上轮流交替地对其进行磁化的设备

磁通CSV系列固定式磁探机就是这样的设备。并不是所有的工件都适于在固定式磁探机上进行检测，对于那些大型的铸锻件，许多规范要求使用磁场渗入能力更强的三相全波整流直流电进行磁探，而且需要上万，甚至高至2万安倍的磁化电流。CSV系列磁化电源配合合适的电缆可为这些大型件提供各种方向的磁化。

CSV系列磁化电源柜具有3套可独立调节的三相全波整流磁化电源及相应的三套输出端子。在各输出端子连接上电缆，通过在被检工件上夹持导电，穿缆导电或缠绕电缆就可以在不同方向上对其进行磁化。

CSV磁化电源柜可选择对工件单向磁化或多向磁化，当选择多向磁化时，一次激磁，各被设定的磁化回路依次以0.5秒ON/1秒OFF的暂载率轮流通电，自动循环次数1～4由使用者预选。该系列磁化电源柜中的1套磁化电源标配有超低频直流自动倒向衰减退磁电路，可用于工件磁探后的退磁。

需要说明的是CSV系列磁化电源柜的额定输出电流最小的为10000A，最大的为20000A，因此其适用于大型工件与部件的磁探。当选择多向磁化时，由于各固定方向的磁化是交替进行的，因此当采用连续法探伤时，可以检测出不同取向的真正影响使用安全性的裂纹等缺陷。但不宜用QQI试片验证各方向磁化效果，因试片上的人工缺陷太小，磁化方向切换时喷浇的磁悬液容易把上一个方向磁化时建立的微小磁痕洗掉。一般60/100规格的QQI试片能全圆与全十字显示已属不易。