1、磁粉檢測(cè)特點(diǎn)和方法 3.0 概 述磁粉檢測(cè) 鐵磁材料被磁場(chǎng)強(qiáng)烈磁化后，如在材料表面或近表面存在與磁化方向垂直的缺陷，即會(huì)造成部分磁力線外溢，形成漏磁場(chǎng)。若在漏磁場(chǎng)施加磁粉或磁懸液，則漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉產(chǎn)生吸引而顯示缺陷的痕跡31 磁粉檢測(cè)的基本原理 磁粉檢測(cè)基本原理 當(dāng)材料或工件被磁化后，若在工件表面或近表面存在裂紋、冷隔等缺陷，便會(huì)在該處形成一漏磁場(chǎng)。此漏磁場(chǎng)將吸引、聚集檢測(cè)過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示 優(yōu)點(diǎn)： 1. 對(duì)磁性材料表面和近表面表面缺陷最靈敏; 2. 檢測(cè)磁性材料表面缺陷時(shí)，比超聲波或射線檢測(cè)靈敏度高; 3. 操作簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠、價(jià)格便宜; 4. 鐵磁性材料上非磁性涂層厚度50 m

2、時(shí)，對(duì)磁粉檢測(cè)的靈敏度影響很小。 缺點(diǎn)： 1. 對(duì)表面以下的缺陷隨埋藏深度的增加檢測(cè)靈敏度迅速下降 2. 對(duì)于非磁性材料如有色金屬、奧氏體不銹鋼、非金屬材料等基本無效。磁粉檢測(cè)的主要環(huán)節(jié)：使用外磁場(chǎng)對(duì)被檢工件進(jìn)行磁化獲得外磁場(chǎng)的途徑：1. 由大電流 (幾百A至上萬A) 磁力探傷機(jī)直接給被檢工件通電產(chǎn)生磁場(chǎng)2. 把被檢工件置放在螺旋管線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，或置放在電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)中 當(dāng)工件上有缺陷時(shí)，由于缺陷 (如裂紋、氣孔、非金屬夾雜物等) 內(nèi)含有空氣或非金屬，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于工件的磁導(dǎo)率；由于磁阻的變化，位于工件表面或近表面的缺陷處產(chǎn)生漏磁場(chǎng)，形成一個(gè)小磁極，如下圖所示： 磁粉將被小磁極所吸引，

3、缺陷處由于堆積比較多的磁粉而被顯示出來，形成肉眼可以看到的缺陷能否發(fā)現(xiàn)缺陷的關(guān)鍵：工件缺陷處漏磁場(chǎng)強(qiáng)度是否足夠大決定漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的因素：1. 被檢工件中的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B；B 越大，則缺陷處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度越大（一般 B 0.8 T）2. 缺陷本身的狀況 (例如缺陷的寬窄、深度與寬度之比、缺陷埋藏深度以及傾角方向等)漏磁場(chǎng)的形成: 對(duì)于表面缺陷而言，由于空氣的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比工件的磁導(dǎo)率低，因而缺陷孔隙處磁力線難于通過，一部分磁力線被“擠入”裂紋尖端的下面，一部分穿過裂紋氣隙；另一部分被“擠出”工件表面后再進(jìn)人工件，如下圖所示。這后兩部分磁力線在工件表面形成漏磁場(chǎng) 近表面的缺陷在工件被磁化時(shí)，缺陷處靠近工件

4、表面的受干擾的磁力線有可能被擠出工件表面，如下圖所示，這樣在工件表面上也會(huì)有漏磁場(chǎng)產(chǎn)生 近表面缺陷方向與磁場(chǎng)相垂直時(shí)更易被檢出 被缺陷的深度與工件的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 有關(guān)，B愈大，被檢出缺陷埋藏深度愈大 工件表面缺陷處的漏磁場(chǎng)密度與缺陷深度幾乎成正比 缺陷深寬比很重要，實(shí)踐證明，缺陷的深寬比愈小，則引起的漏磁愈少，兩者之比小于或等于一時(shí)所引起的漏磁極少，不容易引起磁痕 表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度的確定： 1. 應(yīng)能使工件上的表面缺陷充分顯示； 2. 表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到工件材料的磁飽和強(qiáng)度的80時(shí)，既可避免因磁化不足造成的漏檢，又可防止因過強(qiáng)磁化而帶來的雜亂顯示；結(jié)論：根據(jù)工件材料的磁化曲線，找出工件磁感應(yīng)強(qiáng)

5、度為80磁飽和強(qiáng)度時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度連續(xù)磁化法 當(dāng)工件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度在 2400 4800 (A/m)范圍時(shí)，大部分鐵磁性材料能滿足上述要求剩磁法 要達(dá)到與連續(xù)法相同的檢測(cè)要求，就必須使工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到 8000 14400 (A/m) 一般對(duì)容易磁化的材料采用電流下限，不容易磁化的材料采用電流上限。不同情況下，電流與磁場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系如表所列： H 磁場(chǎng)強(qiáng)度 (A/m)； I 電流(A)； R 導(dǎo)體外表面及導(dǎo)體之外距導(dǎo)體中心距離 (cm)； r 導(dǎo)體內(nèi)部距導(dǎo)體中心距離(cm)； L 線圈長(zhǎng)度(cm)； N 螺管線圈匝數(shù)； 線圈對(duì)角線與軸線之間的夾角3 2 磁粉檢測(cè)方法321 磁化方法磁化方法的

6、選擇需特別考慮以下三個(gè)因素： (1)要盡可能考慮使磁場(chǎng)方向與預(yù)測(cè)缺陷的方向成直角 (2)要盡可能考慮使磁場(chǎng)方向與檢驗(yàn)面平行 (3)要盡可能減小反磁場(chǎng)的影響兩種磁化方法：1. 對(duì)工件直接通電，或者使電流通過貫穿工件中心孔的導(dǎo)體，可在工件中建立一個(gè)環(huán)繞工件的并與工件軸垂直的閉合磁場(chǎng)其示意圖如下圖所示： 2. 將電流通過環(huán)繞工件的線圈，使工件沿縱長(zhǎng)方向磁化的方法，工件中的磁力線平行于線圈的軸心線，主要用于發(fā)現(xiàn)與工件軸垂直的缺陷。其示意圖如下圖所示：直接通電法 電流從被檢工件上直接流過，在工件周圍及工件上產(chǎn)生一個(gè)周向磁場(chǎng)；在圓柱形工件內(nèi)如果沒有缺陷，磁力線流經(jīng)的途徑全部通過工件，磁場(chǎng)封閉在工件的輪廓內(nèi)

7、，不會(huì)形成磁極，因此不會(huì)有反磁場(chǎng)，從而使工件得到有效磁化。對(duì)長(zhǎng)圓柱形工件周向磁化時(shí)，外加磁場(chǎng)的電流選擇可用下式計(jì)算：連續(xù)法磁化時(shí) I (510) D 剩磁法磁化時(shí) I (2030) D 芯桿法磁化 采用銅棒或電纜穿過工件，同時(shí)通電流以產(chǎn)生周向磁場(chǎng)，用于檢查管子內(nèi)外表面缺陷。這種磁化方法不但能發(fā)現(xiàn)空心工件內(nèi)外表面上的縱向缺陷，而且能同時(shí)發(fā)現(xiàn)工件端面上的徑向缺陷采用芯桿法磁化的空心工件，磁場(chǎng)強(qiáng)度分布如從下圖：中心導(dǎo)體中的電流所產(chǎn)生的磁通密度在導(dǎo)體表面處最大 (圖中用H表示)；在導(dǎo)體表面與工件內(nèi)表面之間，磁通密度下降；但在工件的內(nèi)表面上，磁通密度突然增加了倍 (為工件材料的磁導(dǎo)率)，然后逐漸下降至外

8、表面；當(dāng)離開工件外表面時(shí)，磁通密度又突然下降了倍。下圖是給工件局部通大電流，用以形成局部周向磁化的方式來磁化工件，常用于檢測(cè)大型工件和焊縫局部缺陷。實(shí)踐證明，當(dāng)通電間距為150200 mm時(shí)，磁化效果最好，最小極距不小于75 mm。磁化電流可按下式計(jì)算： I = 4 L (3.6)式中：L 兩支桿間距 (mm)當(dāng)工件厚度超過19 mm 時(shí)，電流應(yīng)適當(dāng)加大。環(huán)形工件的磁化方式：感應(yīng)電流法 將環(huán)形工件在磁化線圈中作適應(yīng)取向，使環(huán)形工件與磁通量相耦合或包圍磁通量，如下圖所示。當(dāng)磁通量變化時(shí)，就有感應(yīng)電流沿環(huán)形件流過；感應(yīng)電流所產(chǎn)生的周向磁場(chǎng)為環(huán)形，它包圍了環(huán)形工件的整個(gè)表面積，可發(fā)現(xiàn)沿工件圓周上的缺

9、陷。下圖所示是利用通電線圈產(chǎn)生與工件軸向相同方向的磁場(chǎng)磁化工件，這種磁化方法主要用于檢查工件上的橫向缺陷，稱為縱向磁化。縱向磁化時(shí)要適當(dāng)增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度，以消除反磁場(chǎng)的影響。線圈內(nèi)的磁通密度與電流 I 和線圈匝數(shù) N 的乘積成正比。當(dāng)采用連續(xù)法磁化時(shí)，所需安匝數(shù)可由下式得到： NI = 45000/(L/D) 下圖是用電磁鐵對(duì)工件進(jìn)行閉路磁化的方式，也是固定式磁力探傷機(jī)檢查中小件上橫向缺陷的常用磁化方法。 該方法又稱為磁軛縱向磁化法，由于采用此法時(shí)磁力線通過工件形成閉合回路，因此反磁很小，磁化效果比較好。特別是磁軛局部磁化法還具有設(shè)備簡(jiǎn)單、小巧，磁化方向可自由變動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于板狀工件。下圖是

10、用電磁鐵對(duì)工件進(jìn)行局部磁化，形成局部閉合磁路，用于發(fā)現(xiàn)與磁場(chǎng)方向垂直的缺陷 該方法也被屬于磁軛縱向磁化法復(fù)合磁化方式 兩種磁化方式的組合，可提高檢測(cè)效率，如下左圖所示。它既給工件通電流形成周向磁場(chǎng)，又采用通電線圈產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)，從而可同時(shí)檢查工件中不同方向的缺陷。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁化方式 可發(fā)現(xiàn)各種方向的缺陷，如下右圖所示。 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的產(chǎn)生 ： 由兩個(gè)參數(shù)相同的磁軛交叉放置構(gòu)成；兩個(gè)單磁軛的交叉角度一般取 90，并且分別用相位差為 120 、幅值相等的兩相正弦交變電流激磁；此時(shí)在四個(gè)磁極所在的被檢工件表面將產(chǎn)生隨時(shí)間而不斷變化的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)322 磁粉探傷機(jī) 磁粉探傷機(jī)主體裝置附屬裝置主體裝置磁化裝

11、置 降壓變壓器式（多用于固定式磁粉探傷設(shè)備） 蓄電器充放電式 可控制單脈沖式 電磁鐵式和交叉線圈式（多用于攜 帶式小型磁粉探傷設(shè)備）附屬裝置 包括退磁裝置、工件夾持裝置、磁懸液噴灑裝置、剩磁測(cè)定裝置和缺陷圖像觀察裝置等 固定式 移動(dòng)式 和可攜帶手提式磁化裝置的形式磁粉探傷機(jī)分類323 磁粉與磁懸浮液磁粉 一種由高磁導(dǎo)率和低矯頑力材料組成的粉末狀微粒，常用的有黑色、棕色和表面涂有銀白色或熒光物質(zhì)的磁粉，可根據(jù)工件表面顏色的不同來選擇使用 濕粉顯示法 先把磁粉配制成一定濃度的水磁懸浮液或油磁懸浮液，檢測(cè)時(shí)磁懸液均勻地噴灑在被檢工件表面上，工件表面上缺陷處的漏磁將吸附磁粉，形成磁痕而顯示小缺陷 磁懸

12、液特點(diǎn)： a. 具有良好的流動(dòng)性 b. 能同時(shí)顯示工件整個(gè)表面上的微小缺陷 c. 操作簡(jiǎn)單，靈敏度高干粉顯示法 使用充分干燥磁粉，將磁粉噴霧于預(yù)先干燥良好的工件表面后，再將沒有被吸引的剩余磁粉吹去，工件表面上所剩的是缺陷處被漏磁吸附形成的磁痕 熒光顯示法 使用表面涂有一層熒光物質(zhì)的磁粉，熒光磁粉在紫外光激發(fā)下呈現(xiàn)黃綠色熒光，色澤鮮明，容易觀察，可見度和對(duì)比度均好，適用于任何顏色的受檢工件表面，能提高檢測(cè)速度，有效地降低漏檢率，提高了方法的可靠性 熒光磁粉一般只用于濕法顯示 磁粉的作用 被缺陷處的微弱漏磁場(chǎng)所吸附，顯示出用肉眼可見的圖像 對(duì)磁粉性能的要求： (1) 磁粉粒度 (2) 磁粉相對(duì)密度

13、 (3) 磁粉形狀 (4) 磁粉磁性 (5) 磁粉識(shí)別力(1) 磁粉粒度 粗磁粉在工件表面移動(dòng)時(shí)很難被微弱的磁場(chǎng)吸牢，而過細(xì)的磁粉則會(huì)粘附在無缺陷的工件表面上，造成本底模糊 ( 特別是粗糙表面) 濕法磁粉粒度： 2m 熒光磁粉粒度：5 25m, 平均值：8 10m 干磁粉的顆粒度：5 150m, 最大顆粒 200m 熒光磁粉具有較高的對(duì)比度，因而具有較高的檢測(cè)靈敏度，大多數(shù)濕法顯示都采用熒光磁粉配制磁懸液 標(biāo)準(zhǔn)干磁粉中，較細(xì)顆粒有助于磁粉的移動(dòng)，較粗磁粉則有良好靈敏度并使細(xì)粉塊裂散(2) 磁粉相對(duì)密度 干法所用磁粉： 相對(duì)密度為 8 的鐵粉而濕法用磁粉：相對(duì)密度約為 4.5 的鐵磁性氧化物干法

14、檢測(cè)要求的磁粉應(yīng)具有非常高的導(dǎo)磁率、非常低的剩磁和矯頑力磁粉相對(duì)密度要大干粉顯示的細(xì)小缺陷檢測(cè)靈敏度濕粉顯示的原因： a.要求吸附磁粉所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度過大 b.要求磁粉粒度過小（ 2m）(3) 磁粉形狀 條狀磁粉 球狀磁粉 磁粉形狀 影響磁粉性能和檢測(cè)效率 容易被磁化而有助于缺陷顯示 成本昂貴 會(huì)發(fā)生嚴(yán)重結(jié)塊而降低靈敏度 會(huì)導(dǎo)致磁粉活動(dòng)性不良理想磁粉 足夠多的球狀顆粒高比例的條狀顆粒熒光磁粉 在未粘結(jié)熒光物質(zhì)前的磁粉，仍應(yīng)含有高 比例的條狀顆粒磁粉形狀條狀磁粉 (4) 磁粉磁性 對(duì)磁粉磁性的要求 具有很高的磁導(dǎo)率以促進(jìn)快速響應(yīng)，較易被缺陷附近的微弱漏磁場(chǎng)所磁化；同時(shí)，具有低剩磁和較低的矯頑力，以

15、免形成不良的襯底和在檢測(cè)后可以快速除去磁粉注意：A . 高磁導(dǎo)率磁粉不一定總能得到高檢測(cè)靈敏度。例：干粉檢測(cè)時(shí)所用磁粉的磁導(dǎo)率比用于磁懸液的磁粉高得多，但其靈敏度反而比磁懸液的靈敏度低B . 剩磁和矯頑力也不是愈低愈好，因?yàn)橥耆珱]有剩磁和矯頑力會(huì)妨礙磁粉的縱向磁化，而縱向磁化對(duì)確保缺陷圖像的形成極為重要(5) 磁粉識(shí)別力 對(duì)磁粉識(shí)別力的要求 磁粉檢測(cè)必須保證在大多數(shù)被檢工件表面獲得良好的對(duì)比度和識(shí)別力，在銀灰色的磁粉表面上染上各種顏色或熒光物質(zhì)能有效提高識(shí)別力324 試塊與試片試塊和試片的用途 用來檢查探傷設(shè)備、磁粉、磁懸液的綜合使用性能，以及操作方法是否恰當(dāng)。試片還可用于考查被檢工件表面各處

16、的磁場(chǎng)分布規(guī)律，并可用于大致確定理想的磁化電流值 (1) 直流標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形試塊 為美國ASME標(biāo)準(zhǔn)提出，又稱Betz環(huán)，如下圖所示，用AISl 01中碳工具鋼制成；試塊上鉆有12個(gè)1.8 mm的通孔，第一個(gè)孔的中心距環(huán)邊緣的距離為1.8 mm，然后每孔遞增，直到第12個(gè)孔 使用時(shí)用銅棒為中心導(dǎo)體， 芯桿法磁化，通以直流電， 用連續(xù)法檢測(cè)，觀察試塊 外緣清晰顯示的孔數(shù) 適用領(lǐng)域：直流電或整流電磁化法(2) A型試片 其類別和名稱如下表所列。 通用名稱的分?jǐn)?shù)中，分子 表示槽深，分母表示板厚， 尺寸單位：m，通用名稱的分?jǐn)?shù)值愈小，就要求用更高的有效磁場(chǎng)才能顯示出磁粉痕跡 在連續(xù)法中，A型試片磁痕顯示幾乎

17、不受工件材料影響，而在剩磁法中則情況完全不同，故A型試片一般不用于剩磁法(3) 磁場(chǎng)指示器 磁場(chǎng)指示器如下圖所示。由8塊低碳鋼片與銅片焊在一起構(gòu)成。 用途 與A型試片基本相同，可粗略檢查工件磁化是否合適及其磁化方向；不適于用做磁場(chǎng)強(qiáng)度及其分布的定量指示325 退 磁退磁的必要性 剩磁的存在將影響工件的使用，例如會(huì)影響儀表的正常動(dòng)作和造成對(duì)精密儀器正常工作的干擾，會(huì)因吸附鐵屑而影響切削加工，以及影響磁粉的清除等退磁 采用一個(gè)恰好能克服工件剩磁的反向磁場(chǎng)磁化工件，這樣就可得到一個(gè)剩磁強(qiáng)度低于原剩磁的新剩磁，這種多次換向、減弱磁場(chǎng)的過程就是退磁 軟磁性鋼材制成的工件 隨后要加熱到居里點(diǎn)以上的材料 剩

18、磁不影響工件使用 工件需進(jìn)一步磁化不必退磁的場(chǎng)合 a. 減少磁化電流 b. 使工件逐步離開磁化線圈 退磁方法： a. 交流退磁法 電流不斷反向，逐步減小電流或使工件從線圈中通過，即可達(dá)到減弱磁場(chǎng)強(qiáng)度的目的 b. 直流退磁法 采用改換電流方向來得到反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，反轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的頻率可調(diào)范圍為5 Hz，同時(shí)通過調(diào)壓器自動(dòng)降壓，逐步減小電流強(qiáng)度。 直流退磁效果一般優(yōu)于交流退磁 減弱磁場(chǎng)強(qiáng)度的方法33 磁粉探傷的應(yīng)用與磁痕分析331 非連續(xù)性的分類非連續(xù)性磁痕 探傷人員所發(fā)現(xiàn)的任何磁痕 (或稱磁粉跡象、磁粉痕跡、磁粉顯示) ；對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行有影響的非連續(xù)性才叫缺陷3311 非連續(xù)性曲分類法(1) 固有非連續(xù)性：通常

19、在金屬熔化澆鑄時(shí)形成(2) 加工中產(chǎn)生的非連續(xù)性：通常和各種制造加工方式有關(guān)，如切削、模鍛、擠壓、軋制、焊接、熱處理以及電鍍等(3) 運(yùn)行中產(chǎn)生的非連續(xù)性：和產(chǎn)品運(yùn)行的情況有關(guān)，如應(yīng)力、腐蝕、疲勞等3312 非相關(guān)磁痕由一組無關(guān)的散亂磁感應(yīng)線所引起的磁痕，而不是由于試件真實(shí)的非連續(xù)性所引起磁痕 引起非相關(guān)磁痕的原因： (1) 磁化電流過大引起的磁痕 (2) 加工引起的磁痕 (3) 組織結(jié)構(gòu)不均勻的分界面上的磁痕 (4) 試件尺寸突變處的偽缺陷磁痕 (5) 雜質(zhì)引起的偽缺陷磁痕 (6) 磁寫332 鑄件的磁粉探傷鑄件中缺陷的形成 金屬液體注入鑄型，并冷卻到接近凝固溫度時(shí)，鑄件的一些突出部分，由于各部分的冷卻速度不一致，收縮時(shí)產(chǎn)生了不均勻的巨大應(yīng)力，先凝固部分阻止后凝固部分的收縮，當(dāng)鑄件金屬強(qiáng)度極限低于收縮時(shí)的應(yīng)力時(shí)，就產(chǎn)生裂紋缺陷磁化方式：直流電磁化；電流 18002400A；觸頭間距(150200)2 mm；磁化時(shí)間 3 s磁粉選擇：干粉法；磁粉粒度15m；通電時(shí)，用