在不锈钢管漏磁无损检测中,往往没有去考虑铁磁性构件运动速度对漏磁场形成的影响。但随着检测速度的不断提高,高速运动对检测机理和检测性能的影响将会表现出来,除了不锈钢管中存在的涡流效应,还有更深层次的磁后效现象,速度越快,磁后效影响越明显。
在静态或低速磁化过程中,不需要考虑磁化建立所需的时间;在高速漏磁检测中,这一建立时间虽然非常短,但影响重大。磁感应强度(或磁化强度)随磁场变化的延迟现象称为磁后效现象。如图5-41所示,当外磁场从0突然阶跃变化到时,磁性材料的磁感应强度并不是立即全部达到稳定值Bm,而是一部分瞬时到达B2另一部分缓慢趋近稳定值。
磁化强度逐渐达到稳定状态的时间称为磁化弛豫时间,这一过程称为磁化弛豫过程。单弛豫时间磁后效可表示为
B-B2=(Bm-B2)x(1-e-/t) (5-14)
式中,B为任一时刻的磁感应强度;B2为瞬时达到的那部分磁感应强度;Bm为稳定后的磁感应强度,τ为弛豫时间参量。
当铁磁体被磁化时,磁矩的方向将发生变化,而且为了满足自由能最低的要求,价电子也在离子之间扩散,但这种扩散不是和磁场的变化同时完成的,在时间上有一定的滞后性。根据一般电子或离子扩散理论,电子或离子的扩散是具有一定弛豫时间的,弛豫时间τ为
由式(5-15)可知,升高温度会使弛豫时间减少,但在实际检测过程中不可行。
在不锈钢管进入磁化线圈后,钢管中发生的变化有:磁畴壁的位移、磁化矢量的转动、价电子在离子之间的扩散。这三种过程都会有一定的阻尼,不锈钢管中磁感应强度的变化不能瞬间完成。磁畴壁位移的阻力主要来自材料内部结构的不均匀,如内应力的不均匀和杂质空洞分布的不均匀。对于磁化矢量的转动,由于其在外磁场作用下完成,故需考虑静磁能。磁矩转动是在晶格上进行的,所以又要考虑晶格各向异性能,如果物质中有应力,就会产生另一种各向异性能,同样会对晶格转动起阻碍作用。因此,弛豫时间受多种因素的影响,目前还没有直接的理论计算方法。
在不锈钢管漏磁检测中,随着磁化器与被测构件间相对运动速度的提高,磁后效现象的影响不能忽略。可以采用加长沿磁化场方向上的磁化器长度来减小这一影响,但对具有回转运动的循环磁化过程,磁后效现象将会直接影响漏磁检测的灵敏度,并且难以消除。
为此,在理论上和试验中,一方面寻求不锈钢管磁化弛豫时间的计算和测量方法,将有利于精确评价磁后效的影响程度;另一方面,寻求新的漏磁检测方法来消除磁后效影响,将是高速或超高速漏磁检测需要研究的问题。对此,在研制高速漏磁检测设备时,应尽可能地去探索如何减少或者避免磁后效现象。