磁化是進行漏磁檢測的第一步。在不銹鋼管漏磁檢測中一般采用直流磁化,磁化場的方向和強度不隨時間變化。鋼管被磁化后,不銹鋼管中阻隔磁力線的缺陷將產生漏磁場。漏磁場的大小與鋼管的磁化狀態呈非線性相關,同時與缺陷的形態對應。磁化狀態主要指磁化場的方向與強度等。由于磁場的矢量特性,在不銹鋼管的磁化方法和磁化器的設計中,特別需要關注的是磁化場的相對方向,包括磁化場與鋼管軸線的夾角、磁化場與鋼管表面法向的夾角、磁化場與裂紋走向的夾角等。此外,不銹鋼管經漏磁檢測后需要進行退磁處理,消除剩磁對后續加工、運輸和使用的影響。
如圖2-1所示,將一個對外界完全沒有磁性的鋼鐵試件放在磁場中,它將受到磁化。如果磁場強度H從0開始逐漸增加,則試件中的磁感應強度B也將逐漸增加至飽和。這種反映磁材料磁感應強度B與磁場強度H變化規律的曲線B=f(H),稱為材料的磁化曲線。
從圖2-1中可以看出,當把鐵磁材料置于外加磁場中時,其磁感應強度B將明顯地增大,產生比原來磁化場大得多(10~105倍)的磁場。B與H之間存在著非線性關系。當H逐漸增大時,B也增加,但上升緩慢,說明此時磁疇剛開始中擴張,磁化緩慢,磁化很不充分。當H繼續增大時,B急驟增加,幾乎呈直線上升,此時磁疇疇壁位移加速,B值上升很快,材料得到急劇磁化。在此階段,B值的上升不是平滑的,而是階梯跳躍式的,并產生稱之為“巴克豪森效應”的現象。當H進一步增大時,B的增加又變得緩慢,產生了一個轉折,這時磁疇疇壁擴張已近尾聲,代之以磁疇磁矩的轉動為主。之后,H值即使再增加,B卻幾乎不再增加,此時磁疇平行排列的過程已基本結束,鐵磁質的磁化過程基本結束,材料磁化已經達到飽和。因此,鐵磁材料的磁化曲線是非線性的。
從圖2-1中還可以看出,對于真空中的磁感應強度,因磁導率為定值,真空0r的磁化曲線為一斜率恒定的直線。而對于鐵磁材料磁化曲線的斜率,在不同的磁化階段是變化的。當H開始增加時,超初HFe值增加,但到最大值后就下降。下降到一定程度時,μFe值變化趨緩。
不銹鋼管作為一種典型的鐵磁性材料,進行漏磁檢測的前提是對鋼管進行有效的磁化。根據圖2-1可知,當外激勵磁場強度太小時,鋼管磁感應強度太低,則缺陷不能激發出足夠強度的漏磁場;隨著激勵磁場強度的不斷增加,磁感應強度急劇增加,缺陷漏磁場強度不斷增加;當鋼管被磁化至飽和狀態時,缺陷漏磁場強度將基本保持不變。此時,如果繼續不斷增加外激勵磁場的強度,由于會形成背景磁場的壓縮效應,缺陷漏磁場強度將出現減小的情況,而此時噪聲則不斷增加,從而造成缺陷信噪比降低。因此,將鋼管磁化至飽和狀態是獲得高靈敏度和高信噪比的最佳檢測條件,過弱或過強的外激勵磁場都會影響檢測效果。
此外,對不銹鋼管進行局部磁化時,存在有效均勻磁化區域。有效均勻磁化區域的含義是指被檢測區域的鋼管必須磁化均勻,也即相同形態的缺陷在該區域內的任何位置都產生相同的漏磁場強度。因此,在設計磁化器時,需要同時滿足對鋼管進行飽和磁化與均勻磁化的要求。