1、蘭州理工大學技術工程學院畢業設計（論文） （ 2012 屆）設計(論文)題目： 磁粉檢測等級分級 系 部： 材料科學與工程系 班 級： 08焊接3班 學 生 姓 名： 岳海亮 指 導 教 師： 張鵬林 蘭州理工大學技術工程學院二零一二 年 六 月 一 日摘要磁粉檢測，又稱磁粉探傷或磁粉檢驗，是利用磁現象來檢測材料和工件中的缺陷的方法。磁粉檢測技術早期被用于航空、航海、汽車和鐵路等部門，用來檢測發動機、車輪軸和其他高應力部件的疲勞裂紋。本規程規定了磁粉檢測人員資格、所用設備、器材、檢測技術和質量分級等。磁粉檢測的原理：鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁感應線發生局

2、部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。本規程按JB/T4730-2005和SY/T4109-2005 石油,天燃氣鋼質管道無損檢測的要求編寫，適用于磁性材料的機加工件、焊縫、板材坡口等表面和近表面缺陷的檢測，適用于鐵磁性材料天然氣長輸、集輸、站場的管道及常壓鋼制儲罐的焊接接頭表面、近表面缺陷的磁粉檢測與驗收，不適用于磁性材料與非磁性材料焊接部位、奧氏體不銹鋼和其他非磁性材料的檢測。根據工件的幾何形狀、尺寸大小和欲發現缺陷的方向而在工件上建立的磁場方向，將磁化方法一般分為周向磁化、縱向磁化和多向磁化。所謂周

3、向與縱向，是相對被檢工件上的磁場而言的。磁粉檢測器材有磁粉（熒光磁粉和非熒光磁粉）、載液（油基載液和水載液）磁懸液、反差增強劑、標準試片和標準試塊等等。磁粉檢測設備的分類形式也不一樣，常見的磁粉檢測設備有攜帶式探傷機如電磁軛、交叉磁軛、帶電極觸頭的小型磁粉探傷機或永久磁鐵等。磁粉檢測工藝，是指包含磁粉檢測的預處理、磁化（選擇磁化方法和磁化規范）、施加磁粉或磁懸液、磁痕的觀察與記錄、缺陷評級、退磁和后處理七個程序的全過程。磁粉檢測的時機應根據不同的材料工件而定。磁化、施加磁粉或磁懸液的方法有連續法、剩磁法、干法。特種設備磁粉檢測通用工藝規程至少應包括以下內容：適用范圍；引用標準法規；檢測人員資格

4、；檢測設備、器材和材料；檢測表面制備；檢測時機；檢測工藝和檢測技術；檢測結果的評定和質量等級的分類；檢測記錄、報告和資料存檔；編制（級別）、審核（級別）和批準人；制定日期。關鍵詞 磁粉檢測 原理 檢測對象 檢測器材 通用工藝規程 目錄第一章 磁粉檢測概論第二章 磁化設備工具和材料第三章 課題結論、問題與建議3.1課題結論183.2問題與建議 18參考文獻 19致謝 20第一章 磁粉檢測的概述 磁粉檢測技術早期被用于航空、航海、汽車和鐵路部門，用來檢測發動機車輪軸和其它高應力部件的疲勞裂紋。在20世紀30年代，固定式、移動式磁化設備和便攜式磁軛相繼研制成功，濕法技術也得到應用，退磁問題也得到了解

5、決。 磁粉檢測是利用磁現象來檢測工件中缺陷的，它是漏磁場檢測方法中常用的一種。現在國外磁粉檢測設備從固定式、移動式到便攜式，從半自動、全自動到專用設備，從單向磁化到多向磁化，設備已系列化和商品化。我國近年來磁粉檢測設備發展也很快，磁粉檢測設備已實現了專業化和系列化，三相全波直流檢測超低頻設備的性能與國外同類設備的水平相當。1.1磁粉檢測1.1.1磁粉檢測原理 鐵磁材料工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁感應線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。1.1.2磁粉檢測適用范圍（1）適

6、用于檢測鐵磁性材料（如16MnR，20g,30CrMnSiA）工件表面和近表面尺寸很小、間隙極窄（如可檢測出0.1mm、寬為微米級的裂紋）和目視難以看見的缺陷。馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料(如1Cr17Ni7)具有磁性，因而可以進行磁粉檢測。不適用于非磁性材料，比如奧氏體不銹鋼材料（如1Cr18Ni9,0Cr18Ni9Ti）和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不適用于檢測銅鋁、鎂、鈦合金等非磁性材料。（2）適用于檢測工件表面和近表面的裂紋，白點、發紋、折疊、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷，但不適用于檢測工件表面淺而寬的劃傷、針孔狀缺陷、埋藏較深的內部缺陷和延伸方向與磁感應線方向夾角小于20°

7、;的缺陷（3）適用于檢測未加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及使用過的工件及特種設備。（4）適用于檢測管材、棒材、板材、型材和鍛鋼件、鑄鋼件及焊接件。1.1.3磁粉檢測程序特種設備磁粉檢測的七個程序是：（1）預處理；(2)磁化；（3）施加磁粉或磁懸液；（4）磁痕的觀察與記錄；（5）缺陷評級；（6）退磁；（7）后處理。1.1.4磁粉檢測的優點及其局限性(1)磁粉檢測的優點：1）可檢測出鐵磁性材料表面和近表面（開口和不開口）的缺陷。2) 能直觀地顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴重程度。3) 具有很高的檢測靈敏度，可檢測微米級寬度的缺陷。4）單個工件檢測速度快，工件簡單，成本低廉，污染少。

8、5）采用合適的磁化方法，幾乎可以檢測到工件表面的各個部位，基本上不受工件大小和幾何形狀的限制。6）缺陷檢測重復性好。7）可檢測受腐蝕的表面。（2）磁粉檢測的局限性1）只適用于鐵磁性材料，不能檢測奧氏體不銹鋼材料和奧氏體不銹鋼焊縫及其他非鐵磁性材料。2）只能檢測表面和近表面缺陷。3）檢測時的靈敏度與磁化方向有很大關系，若缺陷放向與磁化方向近似平行或缺陷與工件表面夾角小于20°，缺陷就難以發現。另外，表面淺而寬的劃傷、鍛造皺折也不易發現。4）受幾何形狀影響，易產生非相關顯示。5）若工件表面有覆蓋層，將對磁粉檢測有不良影響。用通電法和觸頭法磁化時，易產生電弧，燒傷工件。因此，電接觸部位的非

9、導電覆蓋層必須打磨掉。6）部分磁化后具有較大的剩磁的工件需要進行退磁處理。1.1.5表面無損檢測方法的比較表面無損檢測方法的比較方法項目磁粉檢測（MT）滲透檢測（PT）渦流檢測（ET）方法原理磁力作用毛細滲透作用電磁感應作用適用材質鐵磁性材料非多孔性材料導電材料能檢測出的缺陷表面和近表面缺陷表面開口缺陷表面及表層缺陷應用對象 鑄鋼件、鍛鋼件、壓延件管材、棒材、型材、焊接件、機加工件及使用中的上述工件檢測任何非多孔性材料工件及使用中的上述工件檢測管材線材棒材等工件檢測；材料狀態檢驗和分選；厚度測量等主要檢測缺陷裂紋、發紋、白點、折疊、夾雜物、冷隔裂紋、白點、疏松針孔、夾雜物裂紋、材質變化 厚度變

10、化顯示缺陷的器材磁粉滲透液和顯像劑 記錄儀示波器或電壓表缺陷表現形式漏磁場吸附磁粉形成磁痕滲透液的回滲線圈輸出電壓和相位的變化缺陷顯示直觀直觀不直觀缺陷性質判斷能大致確定能大致確定難以判斷靈敏度高較高較低檢測速度較快慢很快（可自動化）污染較輕較重很輕其他檢測幾乎不受工件幾何和缺陷方向的限制;檢測時的靈敏度與磁化方向有很大關系檢驗不受工件幾何形狀和缺陷方向的影響；不用水電，特別適用于現場檢驗 對形狀復雜的工件不適用，有邊界效應影響；非接觸法檢測表1第二章 磁化設備、工具和材料2.1磁化設備及校驗磁化設備制造廠型號結構形式江蘇射陽無線電廠CDX-4型組合式江蘇射陽探傷機廠DCT組合式上海探傷機廠C

11、ED-2000 組合式表2212輔助設備1. 磁場強度計；2. A1型、C型試片、標準試塊和磁場指示器； 3. 磁懸液濃度沉淀管；4. 2倍10倍放大鏡；5. 白光照度計；6. 黑光燈；7. 黑光輻照計；8. h) 毫特斯拉計。22 靈敏度試片221 A型靈敏度試片用于檢驗磁粉探傷設備、磁粉和磁懸液的綜合性能。用于檢測被檢工件表面的磁場方向，有效磁化范圍和大致的有效磁場強度。222磁粉檢測時一般應選用A1-30/100型標準試片。當檢測焊縫坡口等狹小部位，由于尺寸關系，A1型標準試片使用不便時，一般可選用C-15/50型標準試片。223 靈敏度試片的使用：a）標準試片適用于連續磁化法，使用時，

12、應將試片無人工缺陷的面朝外。為使試片與被檢面接觸良好，可用透明膠帶將其平整粘貼在被檢面上，并注意膠帶不能覆蓋試片上的人工缺陷。b）標準試片表面有銹蝕、褶折或磁特性發生改變時不得繼續使用表2 標準試片的類型、規格和圖形類 型規格：缺陷槽深/試片厚度，µ圖形和尺寸，mmA1型A1-7/50A1-15/50A1-30/50A1-15/100A1-30/100A1-60/100C型C-8/50C-15/50D-15/50注：C型標準試片可剪成5個小試片分別使用。表323 磁粉及磁懸液231 磁粉：磁粉應具有高磁導率、低矯頑力和低剩磁，并應與被檢工件表面顏色有較高的對比度。磁粉粒度和性能的其他

13、要求應符合JB/T 6063的規定。232 磁懸液：磁粉和載液按一定比例混合而成的懸浮液體。1. 磁懸液的粘度應控制在5000Pa.s-20000Pa.s（25），2. 磁懸液可用磁膏配制，其濃度按磁膏使用說明書配制。磁懸液的濃度應符合一下規定233 施加磁懸液：使用噴液器或其他有效方法進行。2.4課題中使用的設備、器材2.4.1 探傷設備：CEW-2000;CYD-3000或CEW-6000,CEW-100002.4.2 標準試塊：A1-30/100;齒C-850，D7/50,A17/50軸面A17/502.4.3磁粉、載液及磁懸液沉淀濃度：Ml/100mL或黑磁粉（BW-1型黑磁膏）ML/

14、100mL2.4.4磁懸液施加方法：噴、澆磁懸液均可第三章 磁化技術31 磁化方法311 縱向磁化1磁軛法： 1).提升力應大于45N，并用15/100或30/100的A型試片進行綜合性能試驗。磁軛磁化的間距應控制在75200mm范圍內，檢測的有效區域為兩極中心連線兩側各50mm的范圍內，磁化區域每次應有15mm重疊。2).磁軛法的優缺點磁軛法的優點a. 非電接觸。b. 改變磁軛方位，可發現任何方向的缺陷。c. 便攜式磁軛可帶到現場檢測，靈活，方便。d. 可用于檢測帶漆層的工件（當漆層厚度允許時）。e. 檢測靈敏度高。磁軛法的缺點a. 幾何形狀復雜的工件檢驗較困難。b. 磁軛必須放到有利于缺陷

15、檢出的方向。c. 用便攜式磁軛一次磁化只能檢驗較小的區域，大面積檢驗時，要求分塊累積，效率很低。d. 磁軛磁化時應與工件接觸好，盡量減小間隙的影響。 3)磁軛法的適用范圍 磁軛法適用于特種設備平板對接焊接、T形焊縫、管板焊縫、角焊縫以及大型鑄件、鍛件和板材的局部磁粉檢測。整體磁化適用于零件橫截面的縱長零件的磁粉檢測。2 .線圈法：線圈法的有效磁化區是從線圈端部向外延伸到150mm的范圍內。超過150mm以外區域，磁化強度應采用標準試片確定。(1) .低充填因數線圈法當線圈的橫截面積大于或等于被檢工件橫截面積的10倍時，使用下述公式：偏心放置時，線圈的磁化電流按式（1）計算（誤差為10%）： （

16、1）正中放置時，線圈的磁化電流按式（2）計算（誤差為10%）：（2）以上各式中：I施加在線圈上的磁化電流，A； N線圈匝數； L工件長度，mm；D工件直徑或橫截面上最大尺寸，mm；R線圈半徑，mm。（2）. 高充填因數線圈法。用固定線圈或電纜纏繞進行檢測，若此時線圈的截面積小于或等于2倍工件截面積（包括中空部分），磁化時，可按式（3）計算磁化電流（誤差10%）： （3）式中各符號意義同式（1）。(3). 中充填因數線圈法。當線圈大于2倍而小于10倍被檢工件截面積時， （4）式中：（NI）h式（3）高充填因數線圈計算的NI值。（NI）l式（1）或式（2）低充填因數線圈計算的NI值。Y線圈的橫截面

17、積與工件橫截面積之比。(4). 上述公式不適用于長徑比（L/D）小于2的工件。對于長徑比（L/D）小于2的工件，若要使用線圈法時，可利用磁極加長塊來提高長徑比的有效值或采用標準試片實測來決定電流值。對于長徑比（L/D）大于等于15的工件，公式中（L/D）取15。(5). 當被檢工件太長時，應進行分段磁化，且應有一定的重疊區。重疊區應不小于分段檢測長度的10%。檢測時，磁化電流應根據標準試片實測結果來確定。(6). 當被檢工件太長時，應進行分段磁化，且應有一定的重疊區。重疊區應不小于分段檢測長度的10%。檢測時，磁化電流應根據標準試片實測結果來確定。(7). 計算空心工件時，此時工件直徑D應由有

18、效直徑Deff代替。對于圓筒形工件： Deff=（Do）2-（Di）21/2 （5）式中：Do圓筒外直徑，mm；Di圓筒內直徑，mm。對于非圓筒形工件：Deff=2（6）式中：At零件總的橫截面積，mm2；Ah零件中空部分的橫截面積，mm2。32周向磁化：321軸向通電法：磁化電流按表4計算： 軸向通電法適用于特種設備實心和空心工件的焊縫、機加工件、軸類、管子、鑄鋼件和鍛鋼件的磁粉檢測。322觸頭法：用觸頭法局部磁化大工件時，磁化電流見表5：323采用觸頭法時，電極間距應控制在75mm200mm之間。磁場的有效寬度為觸頭中心線兩側1/4極距，通電時間不應太長，電極與工件之間應保持良好的接觸，以

19、免燒傷工件。兩次磁化區域間應有不小于10%的磁化重疊區。檢測時磁化電流應根據標準試片實測結果來校正。3.2.4軸向通電法和觸頭法產生打火燒傷的原因是：1.工件與兩磁化夾頭接觸部位有鐵銹、氧化皮及贓物。2.磁化電流過大。3.夾持壓力不足。4.在磁化夾頭通電時夾持或松開工件。33 旋轉磁場磁化（交叉磁軛法）：提升力應大于118N，并用15/100或30/100的A型試片進行綜合性能試驗。磁軛磁化的間距應控制在50200mm范圍內，檢測的有效區域為兩極中心連線兩側各50mm的范圍內，磁化區域每次應有15mm重疊。磁化電流：可選用交流。表4 軸向通電法和中心導體法磁化規范檢測方法磁化電流計算公式交流電

20、直流電、整流電連續法I=（815）DI=（1232）D剩磁法I=（2545）DI=（2545）D注：D為工件橫截面上最大尺寸，mm。表5 觸頭法磁化電流值工件厚度T，mm電流值I，AT19（3.54.5）倍觸頭間距T19（45）倍觸頭間距34 偏置芯棒法當使用中心導體法時，如電流不能滿足檢測要求時應采用偏置芯棒法進行檢測，芯棒應靠近內壁放置，導體與內壁接觸時應采取絕緣措施。每次有效檢測區長度約為4倍芯棒直徑（見圖1）,且應有一定的重疊區，重疊區長度應不小于有效檢測區的10%（0.4d）。磁化電流仍按表1中公式計算，式中D的數值取芯棒直徑加兩倍工件壁厚。 H磁場；F缺陷圖1偏置芯棒法檢測有效區偏

21、置芯棒法檢測適用于局部檢驗空心工件內、外表面與電流方向平行的缺陷和端面的徑向缺陷。3.5課題中使用的磁化方法 1.線圈法 2. 1)軸向通電法(I1)2)線圈法（I2）36 焊縫的典型磁化方法磁軛法和觸頭法的典型磁化方法見表B.1，繞電纜法和交叉磁軛法的典型磁化方法見表B.2。第四章 檢測方法41 檢測方法分類 根據不同的分類條件，磁粉檢測方法的分類如表6所示。表6 磁粉檢測方法分類分 類 條 件磁粉檢測方法施加磁粉的載體干法（熒光、非熒光）、濕法（熒光、非熒光）施加磁粉的時機連續法、剩磁法磁化方法軸向通電法、觸頭法、線圈法、磁軛法、中心導體法、交叉磁軛法表642 干法 干法，又叫干粉法，通常

22、用于交流和半波整流的磁化電流或磁軛進行連續法檢測的情況，采用干法時，應確認檢測面和磁粉已完全干燥，然后再施加磁粉。43 濕法 濕法，又叫磁懸液法，主要用于連續法和剩磁法檢測。采用濕法時，應確認整個檢測面被磁懸液濕潤后，再施加磁懸液。由于施加磁懸液的時間不同，濕法又有連續法和剩磁法磁化之分。4.3.1應用范圍1.適用于特種設備上的焊縫、宇航工件及靈敏度要求較高的工件的檢測2.適用于大批量工件的檢測，常與固定式設備配合使用，磁懸液可回收。3.適用于檢測表面微小缺陷，如疲勞裂紋、磨削裂紋、焊接裂紋和發紋等4.3.2操作要點1.磁懸液施加可采用澆法、噴法和浸法，但不能采用刷涂法。2.連續法宜用澆法和噴

23、法，液流要微弱，以免沖刷掉缺陷上已形成的磁痕顯示。3.剩磁法宜用澆法、噴法和浸法。澆法和噴法靈敏度低于浸法；浸法的浸放時間一般控制在1020s，時間過長會產生過度背景。表B.1 磁軛法和觸頭法的典型磁化方法磁軛法的典型磁化方法觸頭法的典型磁化方法L75mmbL/290°L75mmbL/290°L75 mmbL/2L75 mmbL/2L175 mmb1L1/2b2L250L275 mmL75 mmbL/2L175 mmL275 mmb1L1/2b2L250L75 mmbL/2L175 mmL275 mmb1L1/2b2L250L75 mmbL/244 連續法采用連續法時，被檢

24、工件的磁化、施加磁粉的工藝以及觀察磁痕顯示都應在磁化通電時間內完成，通電時間為1s3s，停施磁懸液至少1s后方可停止磁化。為保證磁化效果應至少反復磁化兩次。表B.2 繞電纜法和交叉磁軛法的典型磁化方法繞電纜法的典型磁化方法交叉磁軛法的典型磁化方法20a50垂直焊縫檢測平行于焊縫的缺陷檢測20a50平行于焊縫的缺陷檢測20a50水平焊縫檢測注：1 N匝數；I磁化電流（有效值）； a焊縫與電纜之間的距離。2 檢測球罐環向焊縫時，磁懸液應噴灑在行走方向的前上方。3 檢測球罐縱向焊縫時，磁懸液應噴灑在行走方向。45 剩磁法451 剩磁法主要用在矯頑力在1kA/m以上，并能保持足夠的剩磁場（剩磁在0.8T以上）的被檢工件上。452 采用剩磁法時，磁粉應在通電結束后再施加，一般通電時間為0.25sls。施加磁粉或磁懸液之前，任何強磁性物體不得接觸被檢工件表面。4