無損檢測（第2版）

第三章渦流檢測無損檢測(第2版)教學(xué)課件第一節(jié)渦流檢測的物理基礎(chǔ)一、原理概述渦流檢測是電磁檢測方法之一，它是利用電磁感應(yīng)來檢測和表征導(dǎo)電材料表面和近表面的缺陷，可應(yīng)用于導(dǎo)電的管、棒、線材及零部件探傷。渦流檢測時(shí)，線圈中通入交變電流產(chǎn)生變化的一次磁場；當(dāng)線圈靠近導(dǎo)電試件時(shí)，磁場進(jìn)入試件內(nèi)部，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，試件內(nèi)部產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個(gè)電流在垂直于磁場方向的平面內(nèi)呈漩渦狀流動(dòng)，稱為渦流；渦流會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與一次磁場相對的二次磁場，試件的特性發(fā)生變化時(shí)，所引起的二次磁場也會(huì)發(fā)生變化，通過測量出二次磁場的變化可以獲取試件狀況信息。

（1）激勵(lì)頻率一定的條件下，保持線圈與金屬板距離δ恒定，對不同的材料，由于磁導(dǎo)率μ和電導(dǎo)率σ的改變將引起阻抗Z的變化，據(jù)此可以實(shí)現(xiàn)材質(zhì)評定。（2）檢測材質(zhì)固定時(shí)，線圈與金屬板距離δ變化會(huì)引起阻抗Z的變化，可以實(shí)現(xiàn)位移測量。（3）當(dāng)金屬試件存在缺陷時(shí)，渦流路徑增加，二次磁場Hs的大小空間分布隨之改變，線圈阻抗Z發(fā)生變化。一、原理概述

二、趨膚效應(yīng)趨膚深度是渦流檢測時(shí)需要考慮的重要參量，滲透深度達(dá)到2δ時(shí)，渦流衰減到13.5%，達(dá)到3δ時(shí)，渦流僅有5%了，3δ一般可作為渦流檢測的極限深度。(a)趨膚效應(yīng)(a)滲透深度二、趨膚效應(yīng)對于深埋缺陷，需要較低的頻率，或者采用適當(dāng)?shù)姆椒ǜ淖儾牧系奶匦詤?shù)，如對于鐵磁性材料，可采用磁飽和技術(shù)將材料磁化到飽和，降低材料的磁導(dǎo)率，提高渦流滲透深度。不同材料和頻率的渦流滲透深度二、趨膚效應(yīng)對于表面裂紋缺陷，采用較高的工作頻率，使感應(yīng)渦流集中在試件表面附近，提高對表面缺陷的檢測靈敏度。優(yōu)勢：1、無需耦合介質(zhì)，檢測傳感器與被測試件可非接觸，檢測速度快，易于實(shí)現(xiàn)大批量自動(dòng)化檢測。2、可用于高溫檢測，不受油泥等非導(dǎo)電性材料影響，適用于核電站、油氣管道、航空航天、汽車等行業(yè)的惡劣環(huán)境檢測。3、渦流檢測技術(shù)可用于探傷和測量材料性能和試件尺寸。4、對表面和近表面缺陷有很高的靈敏度，可用于疲勞等表面缺陷檢測。5、可以嵌入機(jī)械化測試系統(tǒng)，對多種材料進(jìn)行分類，監(jiān)測使用中的材料和設(shè)備的惡化情況，并驗(yàn)證工藝質(zhì)量。三、渦流檢測特點(diǎn)不足：1、其檢測對象必須是導(dǎo)電材料。2、渦流檢測受趨膚效應(yīng)影響，只能檢測表面和近表面缺陷，對內(nèi)部缺陷無能為力。3、由于渦流檢測的核心是電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，因而對檢測試件的材料組織一致性和均勻度要求高。4、易于檢測試件中渦流流動(dòng)的橫向不連續(xù)性，然而對于平行于感應(yīng)渦流的不連續(xù)性則不敏感，因此對平行于表面的夾雜等缺陷檢測能力有限。三、渦流檢測特點(diǎn)

(a)實(shí)際渦流線圈(b)渦流線圈集總參數(shù)模型阻抗分析法是以分析渦流效應(yīng)引起線圈阻抗變化及其相位變化之間的密切關(guān)系為基礎(chǔ)，其實(shí)質(zhì)上是根據(jù)信號(hào)有不同相位延遲的原理來區(qū)別試件中的不連續(xù)性，從而獲取被檢材料特性信息，實(shí)現(xiàn)缺陷檢測和表征。第二節(jié)渦流檢測的阻抗分析法

(a)線圈耦合等效變壓器模型(b)等效電路(c)二次線圈折合到一次線圈的等效電路一、線圈阻抗

通過引入視在阻抗，可以得到線圈中輸入交變電流時(shí)，由于被測試件狀況引起的輸入電壓變化，分析該輸入電壓變化可以獲知被測試件的狀況信息。一、線圈阻抗（一）阻抗平面圖的繪制方法

初級(jí)線圈的視在阻抗二、阻抗平面圖以電阻為橫坐標(biāo)，以感抗為縱坐標(biāo)繪制渦流檢測線圈視在阻抗平面圖。

在線圈接近試件的過程中，一方面，試件中的渦流增加，渦流損耗也隨之增加，次級(jí)線圈的等效電阻增大，線圈的視在電阻增加，阻抗平面圖上阻抗點(diǎn)向右移動(dòng)。另一方面，線圈與試件的耦合逐漸增強(qiáng)，互感增強(qiáng)，次級(jí)線圈的折合電阻和電抗增大，但由于折合電抗與空線圈電抗方向相反，因此檢測線圈的視在電阻增大，視在電抗減小，阻抗平面圖上的阻抗點(diǎn)向左下移動(dòng)。最終形成一條從A點(diǎn)到B點(diǎn)的半圓形軌跡，即檢測線圈的阻抗平面圖。初級(jí)線圈的視在阻抗（一）阻抗平面圖的繪制方法二、阻抗平面圖將空線圈阻抗作為一個(gè)歸一化參數(shù)，將空氣中的電阻R1從檢測信號(hào)中消去，同時(shí)電抗對空線圈電抗作歸一化，得到歸一化阻抗平面圖。歸一化阻抗平面圖具有通用性，可以表征由于電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、提離、頻率等變化引起被測試件的阻抗變化。實(shí)際檢測中，不同的檢測試件和檢測線圈各自對應(yīng)的阻抗圖不同。歸一化阻抗圖歸一化阻抗圖二、阻抗平面圖1、非鐵磁性材料線圈接近無缺陷的試件時(shí)，線圈的阻抗點(diǎn)由圖中的A點(diǎn)變化到B點(diǎn)。當(dāng)試件中存在缺陷或雜質(zhì)時(shí)，渦流流動(dòng)被阻斷，檢測線圈和試件的互感減弱，視在電抗的變化量增大，而視在電阻的變化量減小，線圈阻抗點(diǎn)由B點(diǎn)變化到C點(diǎn)。（二）缺陷的阻抗平面圖二、阻抗平面圖2、鐵磁性材料空氣中線圈阻抗點(diǎn)位于A點(diǎn)，由于鐵磁材料磁導(dǎo)率大，當(dāng)線圈靠近鐵磁性材料時(shí)，視在電阻和電抗都增大，阻抗點(diǎn)向右上方移動(dòng)到D點(diǎn)。當(dāng)試件中存在缺陷或雜質(zhì)時(shí)，試件中的渦流也會(huì)被阻斷，導(dǎo)致渦流產(chǎn)生的二次磁場減弱，使得視在電抗和電阻的變化量都減小，線圈阻抗點(diǎn)移動(dòng)到E點(diǎn)。（二）缺陷的阻抗平面圖二、阻抗平面圖由于缺陷引起的阻抗變化很小，易受周圍環(huán)境影響，因此如何精確獲取阻抗變化對渦流檢測有重要意義，其關(guān)鍵在于獲取線圈靠近試件后的磁場變化。目前可通過建立線圈和試件電磁場模型，然而求解麥克斯韋電磁場方程獲取試件電磁場變化的計(jì)算方法較為復(fù)雜，福斯特提出有效磁導(dǎo)率概念和渦流檢測相似性規(guī)律，簡化了渦流檢測的電磁場分析。（一）有效磁導(dǎo)率和特征頻率三、基于有效磁導(dǎo)率法的阻抗分析1.理想情況下的計(jì)算結(jié)果以密繞在實(shí)心圓柱體的檢測線圈為例，假設(shè)實(shí)心圓柱體為無限長各向同性材料，端頭效應(yīng)忽略不計(jì)，且圓柱體充滿整個(gè)檢測線圈；激勵(lì)電流為單一頻率正弦波，不考慮試件非線性引起的諧波效應(yīng)。根據(jù)自感定義，在保持線圈匝數(shù)不變的情況，導(dǎo)體內(nèi)任何變化導(dǎo)致線圈中通過的磁通量變化，都可引起線圈阻抗變化。因此，在保持通過檢測線圈總磁通量不變的情況下，可用一個(gè)恒定磁場H0和變化的磁導(dǎo)率代替實(shí)際試件中變化的磁場Hi和恒定的磁導(dǎo)率。該變化的磁導(dǎo)率稱為有效磁導(dǎo)率，用μeff表示，是一個(gè)復(fù)數(shù)。(b)福斯特的假想模型(a)檢測線圈有圓柱體試件時(shí)磁場強(qiáng)度的實(shí)際分布1.理想情況下的計(jì)算結(jié)果（一）有效磁導(dǎo)率和特征頻率

1.理想情況下的計(jì)算結(jié)果（一）有效磁導(dǎo)率和特征頻率由有效磁導(dǎo)率的定義可知，只要有效磁導(dǎo)率相同，則試件內(nèi)的渦流和磁場強(qiáng)度分布相同。由于有效磁導(dǎo)率是一個(gè)完全取決于頻率比的參數(shù)，因此只要頻率比相同，兩個(gè)不同試件中的渦流密度和磁場分布就相同。

渦流相似定律（一）有效磁導(dǎo)率和特征頻率

2.一般情況的修正（一）有效磁導(dǎo)率和特征頻率

影響線圈阻抗的因素：（二）棒材阻抗分析圓柱體直徑的改變會(huì)影響到特征頻率和頻率比，從而對有效磁導(dǎo)率產(chǎn)生直接影響。當(dāng)直徑變大時(shí)，一方面，特征頻率減小，頻率比變大，阻抗點(diǎn)沿曲線向下移動(dòng)；另一方面，檢測線圈與圓柱體之間的填充系數(shù)變大，阻抗點(diǎn)向下移動(dòng)。因此，圓柱體直徑增大的綜合作用的結(jié)果使得線圈阻抗沿圖中虛線方向運(yùn)動(dòng)，從而使得直徑阻抗變化線與不同填充系數(shù)軌跡線呈大角度交叉。非鐵磁性材料不同填充系數(shù)下的線圈阻抗平面圖3、圓柱體的直徑影響線圈阻抗的因素：

鐵磁性材料不同填充系數(shù)下的線圈阻抗平面圖4、相對磁導(dǎo)率影響線圈阻抗的因素：

含有缺陷的非鐵磁性導(dǎo)電圓柱體的線圈阻抗平面圖5、缺陷影響線圈阻抗的因素：厚壁管的線圈阻抗曲線在復(fù)平面上位于圓柱體和薄壁管曲線之間，其陰影區(qū)域代表管材特性變化時(shí)，線圈阻抗變化范圍。管材本身對線圈阻抗產(chǎn)生的影響除電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率外，管道內(nèi)直徑、外直徑、壁厚變化、內(nèi)外表面缺陷及管材的偏心度也會(huì)對阻抗產(chǎn)生影響。管材特征頻率（三）管材阻抗分析與管棒材線圈相比，放置式線圈的最大特點(diǎn)在于線圈與試件間的耦合路徑和面積同時(shí)發(fā)生變化。當(dāng)線圈與試件之間距離發(fā)生變化時(shí)，線圈線阻抗發(fā)生變化，這種線圈阻抗受線圈和試件間距離影響的效應(yīng)稱為提離效應(yīng)。很小提離就會(huì)產(chǎn)生很大的變化，間距越小，提離效應(yīng)越明顯。隨著線圈直徑增加，試件中磁通密度增大，從而渦流增大，相當(dāng)于電導(dǎo)率增大，阻抗值沿著曲線向下移動(dòng)，與頻率增加效應(yīng)相同。（四）放置式線圈阻抗分析線圈功能是實(shí)現(xiàn)渦流的產(chǎn)生與接收，直接與檢測試件接觸，線圈工作方式包括絕對式和差分式，差分式又根據(jù)差分對象不同，分為標(biāo)準(zhǔn)比較式和自比較式。絕對式線圈由單個(gè)線圈組成，該線圈既是激勵(lì)線圈，也是測量線圈，直接測量線圈的阻抗或感應(yīng)電壓。差分式檢測線圈由一對反向連接的線圈組成，其檢測分辨力由兩個(gè)線圈尺寸決定。(a)絕對式(b)標(biāo)準(zhǔn)比較式(c)自比較式（一）線圈工作方式四、線圈阻抗測量方法絕對式線圈簡單有效，對被檢試件的幾何和電磁性能的緩慢變化或缺陷的局部變化都有反映，可應(yīng)用于材料分選，厚度測量，缺陷探傷。但由于發(fā)熱對線圈電阻影響較大，易受溫度影響，同時(shí)檢測過程中對線圈抖動(dòng)也比較敏感。差分式線圈對小缺陷比較敏感，對提離變化和線圈抖動(dòng)不再敏感，適用于檢測表面局部缺陷；差分式線圈是通過比較方式完成檢測的，因而可能會(huì)漏檢長而緩變的缺陷，而且只能檢測出缺陷的始點(diǎn)和終點(diǎn)。（一）線圈工作方式四、線圈阻抗測量方法

檢測線圈橋式阻抗檢測電路

（二）檢出電路四、線圈阻抗測量方法

(a)缺陷試件(b)阻抗測量信號(hào)(c)幅值測量信號(hào)（二）檢出電路四、線圈阻抗測量方法用于金屬管、棒、絲材的渦流自動(dòng)化檢測，該自動(dòng)渦流檢測系統(tǒng)一般包含有上、下料機(jī)構(gòu)、運(yùn)輸機(jī)構(gòu)、檢測單元、報(bào)警和分選單元等。對于小直徑構(gòu)件（一般小于φ75mm），采用穿過式線圈檢測；對于大直徑構(gòu)件采用探頭式檢測線圈。管棒材的渦流自動(dòng)檢測系統(tǒng)探頭式線圈一、制造過程中的檢測渦流自動(dòng)探傷第三節(jié)渦流檢測的應(yīng)用1、石油、化工、核電等行業(yè)中熱交換管的檢測，其材料有鐵磁和非鐵磁性兩類，受檢測工況限制，只能采取內(nèi)通過方式進(jìn)行檢測，也可與旋轉(zhuǎn)線圈技術(shù)、陣列線圈技術(shù)聯(lián)合使用。如果是鐵磁性管道，還需外加飽和磁化裝置將管道磁化到飽和。2、鋼結(jié)構(gòu)焊縫處的疲勞裂紋，可采用與被檢表面平行和垂直的雙向圓形線圈結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測，兩個(gè)線圈采用差動(dòng)方式連接，并產(chǎn)生正交渦流，當(dāng)裂紋與線圈切割渦流方向不同時(shí)，會(huì)引起線圈阻抗變化。3、航空結(jié)構(gòu)的維護(hù)檢測，用于飛行、起飛或降落過程中由于周期性負(fù)載而產(chǎn)生的疲勞裂紋檢測，如焊接、鉚接結(jié)構(gòu)中的裂紋，機(jī)身腹部鋁皮腐蝕減薄，機(jī)翼蒙皮中緊固件周圍的層間腐蝕等。4、海洋工程的檢測，主要用于水下焊接結(jié)構(gòu)檢測、無法去除涂層的檢測、有纜操作以及水下操作人員視力受限的磁粉無法檢測的場合。二、在役檢測第三節(jié)渦流檢測的應(yīng)用1、熱處理工藝的評定以航空工業(yè)中廣泛應(yīng)用的鋁合金為例，由于不同合金的熱處理可使其電導(dǎo)率和力學(xué)性能變化很大，通過建立每種鋁合金和熱處理的電導(dǎo)率變化范圍，可為飛機(jī)部件制造過程和使用過程質(zhì)量評定提供基礎(chǔ)。2、材料分選通過標(biāo)定出已知材料的阻抗值，然后將待測試件阻抗值與已知試件的阻抗值進(jìn)行比較，即可識(shí)別出不同材料。采用電導(dǎo)率進(jìn)行材料分選的前提是混雜材料或零部件的電導(dǎo)率的分布帶不能相互重合，并且一定需要預(yù)先知道并測定出需要分選的材料的電導(dǎo)率。三、材質(zhì)評定第三節(jié)渦流檢測的應(yīng)用1、單一金屬厚度測量：金屬薄板或箔厚度采用兩種頻率探頭，高頻探頭測量電導(dǎo)率，低頻探頭測量電導(dǎo)率與厚度之積，兩者信號(hào)之比即為板厚。實(shí)際應(yīng)用中，既可采用同側(cè)布置的反射式工作方式，也可采用對側(cè)式布置的透過式測量方式。2、多層金屬厚度測量：金屬材料表面覆層厚度根據(jù)覆層與基體電磁特性不同，分為非磁性金屬非導(dǎo)電層厚度測量、磁性金屬非磁性覆層厚度測量和復(fù)合鍍層厚度測量。渦流法測厚時(shí)至少需要三個(gè)已知厚度的試件來對儀器標(biāo)定，即測量范圍的最大、最小壁厚及一個(gè)中間厚度。所用的標(biāo)準(zhǔn)試件必須與被測部件具有相同的電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、基體厚度和幾何形狀。四、渦流測厚第三節(jié)渦流檢測的應(yīng)用常規(guī)渦流檢測系統(tǒng)由線圈和二次儀表組成。線圈與試件的關(guān)系：電磁場的近距離作用。磁場測量方式：以單線圈為主。系統(tǒng)的輸入輸出關(guān)系：單一頻率輸入。第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述改進(jìn)方法：利用電磁場的擴(kuò)散特性進(jìn)行遠(yuǎn)場渦流。改變線圈數(shù)量及測量方式形成陣列渦流和磁-光渦流。增加輸入頻率的數(shù)目形成多頻渦流或脈沖渦流。

第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述一、遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)克服了趨膚效應(yīng)帶來的局限性，適于檢測鐵磁性和非鐵磁性管子的表面及內(nèi)部缺陷，可以同時(shí)檢測管道內(nèi)壁與外壁缺陷，并且具有相同靈敏度，在地下管線、各種工業(yè)管道檢測中具有優(yōu)越性。第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述一、遠(yuǎn)場渦流檢測技術(shù)由于只有缺陷與渦流相互垂直時(shí)，缺陷才會(huì)改變渦流分布引起線圈阻抗變化，但實(shí)際缺陷方向是隨機(jī)的，為避免漏檢，需要多個(gè)方向掃查。陣列渦流采用相互正交的線圈布置方式，一次掃查就可檢出不同方向的缺陷。陣列探頭由多個(gè)傳感線圈組成，能夠覆蓋比單線圈探頭更大的測試區(qū)域，用于大面積表面檢查，檢測效率提高數(shù)十倍。線圈布置與缺陷作用示意圖平板檢測探頭管道內(nèi)檢測探頭第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述二、渦流陣列檢測技術(shù)磁光渦流成像是借助于磁光薄膜傳感器將渦流磁場變化轉(zhuǎn)換為光場變化，通過圖像傳感器實(shí)現(xiàn)磁場成像，原理是法拉第電磁感應(yīng)定律與法拉第磁光效應(yīng)的綜合運(yùn)用。檢測效率高，一次可以完成對磁光傳感元件覆蓋區(qū)域的檢測；檢測結(jié)果圖像化，直觀易識(shí)別；可對表面及近表面缺陷進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測。檢測深度主要取決于渦流滲透深度，成像清晰度受缺陷深度影響，缺陷越深成像越不清晰。主要用于飛機(jī)螺紋孔和鉚釘孔等緊固件周圍的疲勞裂紋、鋁蒙皮鉚接處裂紋及蒙皮腐蝕損傷等檢測。鉚釘渦流檢測圖像第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述三、磁光渦流檢測技術(shù)將一恒定電流或電壓通入線圈，在一定時(shí)間內(nèi)可在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場。當(dāng)斷開該輸入時(shí)，線圈周圍產(chǎn)生的電磁場由兩部分疊加而成：一部分是直接從線圈中耦合出的一次電磁場，另一部分是試件中感應(yīng)出的渦流場所產(chǎn)生的二次電磁場。后者包含了構(gòu)件本身的厚度或缺陷等信息，采取合適的檢測元件和方法對二次場信號(hào)進(jìn)行測量及瞬態(tài)分析，可得到被測構(gòu)件信息。當(dāng)激勵(lì)由低電平升高至高電平時(shí)，理論上也會(huì)產(chǎn)生同樣的電磁場，但實(shí)際檢測中，上升脈沖會(huì)給電路造成沖擊，激勵(lì)往往不穩(wěn)定，故一般不選取該時(shí)段進(jìn)行檢測。第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述四、脈沖渦流檢測技術(shù)用于導(dǎo)磁材料的特征量：-3dB點(diǎn)、彎曲點(diǎn)、晚期信號(hào)斜率等。用于非導(dǎo)磁材料的特征量：峰值、峰值時(shí)間、過零時(shí)間、提離交叉點(diǎn)等。峰值高度與金屬損失大小相關(guān)；過零時(shí)間與缺陷深度相關(guān)；鐵磁材料信號(hào)不存在提離交叉點(diǎn)。(a)峰值、峰值時(shí)間和過零時(shí)間(b)提離交叉點(diǎn)(c)晚期信號(hào)斜率脈沖渦流檢測信號(hào)包含表面缺陷的高頻成分，以及深層缺陷的低頻成分，避免了傳統(tǒng)渦流檢測的局限性，具有一次檢測就可獲取多層次缺陷信息的優(yōu)點(diǎn)。用于核電燃料元件鍍鋯層的厚度測量，飛機(jī)蒙皮搭接機(jī)構(gòu)多層腐蝕、鉚接連接區(qū)域疲勞裂紋等的檢測，石化、電力等行業(yè)用于在不拆除包覆層情況下檢測管道、容器腐蝕。第四節(jié)先進(jìn)渦流檢測技術(shù)概述1、什么是趨膚效應(yīng)？分析趨膚效應(yīng)對渦流檢測的利與弊。2、影響渦流檢測靈敏度的因素有哪些？如何提高渦流檢測靈敏度？3、什么是歸一化阻抗，為什么要對檢測線圈阻抗做歸一化處理？4、分析磁性材料與非磁性材料阻抗平面圖異同，為什么？5、渦流相似性定律是什么，在渦流檢測中有什么作用？6、如何計(jì)算渦流檢測中的特征頻率，在渦流檢測中有什么作用？7、什么是提離效應(yīng)？其在渦流檢測中有何利與弊？8、什么是填充系數(shù)？在渦流檢測中有什么作用？9、簡述渦流測厚有哪些方法？10、當(dāng)渦流檢測鋁合金和低碳鋼有缺陷，畫圖說明二者的阻抗曲線變化。復(fù)習(xí)思考題1李喜孟.無損檢測.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.2史亦韋,梁菁,何方成.航空材料與制件無損檢測技術(shù)新進(jìn)展.北京:國防工業(yè)出版社,2012.3沈建中,林俊明編著.現(xiàn)代復(fù)合材料的無損檢測技術(shù).北京:國防工業(yè)出版社,2016.4張俊哲.無損檢測技術(shù)及其應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社,2010.5李家偉.無損檢測手冊(第二版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012.6NicolaBowler.Eddy-CurrentNondestructiveEvaluation,Springer,2019.7NathanIdaandNorbertMeyendorfEditors.HandbookofAdvancedNondestructiveEvaluation,SpringerNatureSwitzerlandAG2019.8美國無損檢測學(xué)會(huì)編.《美國無損檢測手冊》譯審委員會(huì)譯.美國無損檢測手冊(電磁卷),世界圖書出版公司,1999.9AmericanSocietyforNondestructiveTesting.NondestructiveTestingHandbook(Thirdedition),Volume5,ElectromagneticTesting.2004.10武新軍,張卿,沈功田.脈沖渦流無損檢測技術(shù)綜述.儀器儀表學(xué)報(bào),2016,37(8):1698-1712.參考文獻(xiàn)無損檢測（第2版）

第四章磁粉檢測無損檢測(第2版)教學(xué)課件將磁粉或磁懸液施加到零件表面，缺陷處的磁粉會(huì)被漏磁場磁化，形成N極、S極，并沿著漏磁場的磁感應(yīng)線方向排列堆積，吸附在缺陷處形成磁痕，從而顯示出缺陷的位置、形狀和大小。第四章磁粉檢測由鐵磁材料制造的零件被磁化后，當(dāng)表面或近表面存在裂紋、氣孔或夾雜物等缺陷，且其延伸方向與磁場方向垂直或呈較大角度時(shí)，由于缺陷內(nèi)部介質(zhì)是空氣或非金屬夾雜物，相比于零件基體材料，其磁導(dǎo)率小、磁阻大，磁感應(yīng)線通過缺陷時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲，逸出零件表面形成漏磁場。優(yōu)點(diǎn)：缺點(diǎn)：第四章磁粉檢測磁粉檢測主要利用缺陷漏磁場對磁粉的吸引來顯示材料表面及近表面的缺陷，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、化工、電力、航空航天等行業(yè)重要承載結(jié)構(gòu)及零部件的表面及近表面檢測。(1)能直觀顯示缺陷的形狀、位置、大小，并可大致確定其性質(zhì)；(2)檢測靈敏度高，可檢測的最小缺陷寬度達(dá)0.1μm，能發(fā)現(xiàn)深度為10μm的微裂紋；(3)幾乎不受試件尺寸和形狀的限制；(4)檢測速度快，工藝簡單，費(fèi)用低廉。(1)只能用于鐵磁材料；(2)只能發(fā)現(xiàn)表面和近表面缺陷，可探測的深度一般在1~2mm；(3)不能確定缺陷的埋深和自身高度。磁性：物體受外磁場吸引或排斥的特性。磁體：夠吸引其它鐵磁材料的物體，有永磁體、電磁體、超導(dǎo)磁體等。磁極：磁鐵各部分的磁性強(qiáng)弱不同，兩端強(qiáng)中間弱，特別強(qiáng)的部位稱磁極，一個(gè)磁鐵可分北極（N）、南極（S）。磁力：磁極間相互排斥及相互吸引的力。磁場：凡是磁力可以到達(dá)的空間稱為磁場。磁場存在于被磁化物體或通電導(dǎo)體內(nèi)部和周圍空間，有大小和方向。磁力線：為了形象地表示磁場的強(qiáng)弱、方向與分布情況，在磁場內(nèi)畫出若干假想的連續(xù)曲線，即磁力線。磁力線具有方向性。在磁場中磁力線的每一點(diǎn)只能有一個(gè)確定的方向；磁力線貫穿整個(gè)磁場，互不相交。一、磁現(xiàn)象與磁場第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)（一）磁場強(qiáng)度H磁場里任意一點(diǎn)放一個(gè)單位磁極，作用于該單位磁極的磁力大小代表該點(diǎn)的磁場大小，磁力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向。表征磁場大小和方向的量稱為磁場強(qiáng)度，常用符號(hào)H表示。一根載有直流電I的無限長直導(dǎo)線，在離導(dǎo)線軸線為r處所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度為：（二）磁感應(yīng)強(qiáng)度B將原來不具磁性的可磁化材料放入磁場強(qiáng)度為H的外磁場，此材料可被磁化，這時(shí)，除原來的外磁場外，該材料還將產(chǎn)生自己的附加磁場，這兩個(gè)磁場疊加的總磁場用磁感應(yīng)強(qiáng)度B表示。磁場在某一點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，與放在該點(diǎn)與磁場方向垂直的通電導(dǎo)線所受的磁場力F成正比，與該導(dǎo)線中的電流強(qiáng)度I和導(dǎo)線長度L的乘積成反比：二、磁場中的幾個(gè)物理量第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)磁場強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度的區(qū)別：磁場強(qiáng)度不考慮磁場中物質(zhì)對磁場的影響，與磁化物質(zhì)的特性無關(guān)。（三）磁導(dǎo)率μ磁導(dǎo)率表示材料被磁化的難易程度，反映了不同材料導(dǎo)磁能力的強(qiáng)弱，磁導(dǎo)率用μ表示，在真空中磁導(dǎo)率為一常數(shù)，用μ0表示，μ0=4π×10-7

H/m。為了比較各種材料的導(dǎo)磁能力，常將任一種材料的磁導(dǎo)率和真空磁導(dǎo)率的比值用作該材料的相對磁導(dǎo)率，用μr表示，μr=μ/μ0。磁場強(qiáng)度H，磁感應(yīng)強(qiáng)度B和磁導(dǎo)率μ之間的關(guān)系可表示為μ=B/H。二、磁場中的幾個(gè)物理量第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)抗磁材料：置于外磁場中時(shí)，呈現(xiàn)非常微弱的磁性，其附加磁場與外磁場方向相反，銅、鉍、鋅等屬此類（μ＜1）。順磁材料：置于外磁場中時(shí)也呈現(xiàn)微弱的磁性，但附加磁場與外磁場方向相同，鋁、鉑、鉻等屬此類（μ=1）。鐵磁材料：置于外磁場中時(shí)，能產(chǎn)生很強(qiáng)的與外磁場方向相同的附加磁場，鐵、鈷、鎳和它們的許多合金均屬于此類（μ?1）。三、磁性材料的分類第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)磁滯回線：未被磁化的鐵磁材料放入外磁場中時(shí)，隨著外磁場強(qiáng)度H的增大，材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度B開始時(shí)增加很快，而后增加很慢直至達(dá)到飽和點(diǎn)（曲線Om）。當(dāng)磁場強(qiáng)度回到零時(shí)，材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度并不為零而是保持在Br值，Br稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度（剩磁）。要使材料中的磁感應(yīng)強(qiáng)度減少到零，必須使外磁場反向，使B減少到零所施加的反向磁場強(qiáng)度Hc稱為矯頑力。如果反向磁場強(qiáng)度繼續(xù)增大，B可再次達(dá)到飽和值，當(dāng)H從負(fù)值回到零時(shí)，材料具有反方向的剩磁-Br，磁場強(qiáng)度過零再沿正方向增加時(shí)，曲線經(jīng)過Hc點(diǎn)回到m點(diǎn)，完成一個(gè)循環(huán)形成一條閉合曲線。鐵磁材料的磁滯回線第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)隨含碳量的增加，碳鋼的矯頑力幾乎呈線性增大，而最大相對磁導(dǎo)率卻隨之下降。合金化增大鋼材的矯頑力，使其磁性硬化。退火和正火狀態(tài)鋼材磁特性的差別不大，而淬火則可以提高鋼材的矯頑力。隨著淬火以后回火溫度的提高，矯頑力又有所降低。晶粒愈粗，鋼材的磁導(dǎo)率愈大，矯頑力愈小，逆之則反。鋼材的矯頑力和剩磁隨壓縮變形率的增加而增加。低頑磁性材料：磁滯回線細(xì)長，易于磁化；高頑磁性材料：磁滯回線較寬，較難磁化。材料的晶格結(jié)構(gòu)、合金化、冷加工及熱處理狀態(tài)都會(huì)影響材料的磁特性：第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)物質(zhì)的原子中每個(gè)電子同時(shí)存在繞核旋轉(zhuǎn)和自旋兩種運(yùn)動(dòng)，具有一定的磁矩，分為軌道磁矩和自旋磁矩。鐵磁質(zhì)的原子殼層內(nèi)存在較多未被抵消的自旋磁矩。如果原子間的間距適當(dāng)，相鄰電子的靜電交換作用較強(qiáng)，就會(huì)出現(xiàn)一些原子磁矩取向一致、排列整齊的小區(qū)域，并且具有相當(dāng)?shù)拇判浴＿@種不靠外磁場作用而自發(fā)磁化的小區(qū)域?yàn)榇女牎o外磁場存在時(shí)，磁疇取向各異，無序排列，磁性相互取消，對外不顯示磁性。有外磁場存在，磁疇在外加磁場作用下發(fā)生偏移，最后趨向與外磁場方向一致，成為有序排列，磁場互相疊加，從而對外顯示強(qiáng)磁性。磁疇的存在是磁化的內(nèi)因，而外加磁場則是磁化的外因。四、磁疇第一節(jié)磁粉檢測的物理基礎(chǔ)鐵磁工件在外磁場作用下被磁化，若工件表面或近表面存在與磁力線方向近似于垂直的缺陷時(shí)，缺陷區(qū)域會(huì)影響磁力線在工件內(nèi)的分布，部分磁力線繞過缺陷時(shí)在工件內(nèi)發(fā)生彎曲。又由于缺陷周圍材料所能容納的感應(yīng)磁力線數(shù)目有限，以及缺陷本身的形態(tài)和在工件中的位置等關(guān)系，一部分感應(yīng)磁力線逸出工件表面，從工件中缺陷所在區(qū)域的一邊離開工件，在另一邊進(jìn)入工件，即在缺陷的兩邊分別形成N極和S極，產(chǎn)生漏磁場。（一）漏磁場的形成五、漏磁場及影響因素缺陷漏磁場的強(qiáng)度和方向是隨材料磁特性及磁化場強(qiáng)度變化的量，可分解為水平分量Bx和垂直分量By，水平分量與鋼材表面平行，垂直分量與鋼材表面垂直。水平分量Bx在缺陷界面中心最大，并左右對稱；垂直分量By在缺陷與鋼材交界面最大，是一個(gè)過中心點(diǎn)的曲線，磁場方向相反。兩個(gè)分量合成，形成缺陷處漏磁場的分布。磁粉檢測的基礎(chǔ)是缺陷的漏磁場與外加磁粉相互作用，并根據(jù)磁粉聚集形成的磁痕形狀和位置分析漏磁場的成因并評價(jià)缺陷。（一）漏磁場的形成五、漏磁場及影響因素工件被磁化的程度。如果外加磁場能使被檢材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到其飽和值的80%以上，缺陷漏磁場的強(qiáng)度就會(huì)顯著增加。磁化電流類型。交流電磁化時(shí)受集膚效應(yīng)影響，表面磁場最大，表面缺陷反映靈敏，隨著向內(nèi)延伸，漏磁場顯著減弱。直流電磁化的滲透深度更深，能發(fā)現(xiàn)一些埋藏較深的缺陷。缺陷的位置與形狀。隨著缺陷埋藏深度的增加，其漏磁場強(qiáng)度迅速衰減至近似于零。表面缺陷的漏磁場強(qiáng)度隨著其深寬比的增加而增加。缺陷切割磁力線的角度越接近正交，其漏磁場強(qiáng)度越大，磁粉檢測很難檢出與被檢表面所夾角度小于20°的缺陷。缺陷的性質(zhì)。缺陷的磁導(dǎo)率愈小，磁阻就愈大，磁力線就愈難通過，導(dǎo)致其在缺陷處泄露愈多，漏磁場就愈強(qiáng)。被檢表面的覆蓋層會(huì)降低缺陷漏磁場的強(qiáng)度。材料狀態(tài)。鋼材的合金成分、含碳量、加工及熱處理狀態(tài)的改變均會(huì)影響材料的磁特性，進(jìn)而影響缺陷的漏磁場。（二）影響漏磁場強(qiáng)度的主要因素五、漏磁場及影響因素在一定的磁化場條件下，要在缺陷處產(chǎn)生足夠大的漏磁場，必須使磁化場的方向盡可能與缺陷垂直。磁粉檢測的工件有各種形狀和尺寸，工件中缺陷有各種取向，為了能有效地檢出各個(gè)方向的缺陷，需要根據(jù)缺陷可能的取向來選擇最佳磁化方向。按照在工件上產(chǎn)生的磁場方向不同，磁化方法分為周向磁化、縱向磁化和復(fù)合磁化。一、磁化方法第二節(jié)磁化與退磁使工件產(chǎn)生環(huán)繞在表面的周向磁場的方法為周向磁化法，主要用來發(fā)現(xiàn)工件表面和近表面的軸向缺陷以及與軸向夾角小于45°的缺陷。對于小型零部件，可采用直接通電法或中心導(dǎo)體法對被檢工件作整體周向磁化。對于大型結(jié)構(gòu)件，可釆用支桿法和平行電纜法對被檢區(qū)域作局部周向磁化。1.直接通電法將工件夾持在兩電極之間，使電流沿軸向通過工件，由電磁感應(yīng)在工件內(nèi)部及其周圍建立一個(gè)閉合的周向磁場的方法。直接通電法可以發(fā)現(xiàn)外表面的軸向缺陷，適用于大批量中小工件的檢測。（一）周向磁化一、磁化方法2.中心導(dǎo)體法將一導(dǎo)體穿入空心工件中并使電流通過導(dǎo)體，在工件內(nèi)外表面產(chǎn)生周向磁場的磁化方法，稱為中心導(dǎo)體法或穿棒法。中心導(dǎo)體法可以同時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)外表面軸向缺陷和兩端面的徑向缺陷，內(nèi)表面缺陷檢出靈敏度比外表面高，適用于檢查空心軸、軸套、齒輪等空心工件。（一）周向磁化一、磁化方法3.支桿法通過兩支桿電極將磁化電流通入工件，在電極處的表面上產(chǎn)生周向磁場，對工件進(jìn)行局部磁化。支桿法可以發(fā)現(xiàn)與兩支桿連線平行的表面和近表面缺陷，工件表面的磁場強(qiáng)度與磁化電流、支桿間距有關(guān)。（一）周向磁化一、磁化方法4.平行電纜法將一根絕緣通電的電纜平行置于被檢工件表面部位，產(chǎn)生畸變的周向磁場，進(jìn)行局部磁化。平行電纜法可以發(fā)現(xiàn)與電纜平行的表面和近表面缺陷，可用于壓力容器焊縫，特別是角焊縫中縱向缺陷的檢測。使工件上產(chǎn)生并利用縱向磁場進(jìn)行磁化的方法，稱為縱向磁化法。縱向磁化在工件內(nèi)部建立的是與工件軸向平行的磁化場，可用于發(fā)現(xiàn)與工件軸向垂直或與軸向夾角大于45°的表面和近表面缺陷，即橫向缺陷。常用的縱向磁化法有線圈法、磁軛法和電纜纏繞法。1.線圈法將工件置于通電螺線管線圈內(nèi)，用線圈內(nèi)的縱向磁場進(jìn)行磁化。它有利于檢出與線圈軸垂直的缺陷。當(dāng)線圈直徑較大、長度較短時(shí)，線圈內(nèi)徑向的磁場強(qiáng)度不均勻，靠近線圈壁強(qiáng)，中心弱。（二）縱向磁化一、磁化方法線圈法工件在線圈內(nèi)的放置方法

長工件線圈法磁化小型工件時(shí)，應(yīng)把工件放置于靠近線圈內(nèi)壁進(jìn)行磁化。工件長度比線圈長度大時(shí)，要將工件進(jìn)行分段磁化，或?qū)⒕€圈沿工件移動(dòng)磁化。（二）縱向磁化一、磁化方法1.線圈法2.磁軛法利用電磁軛或永久磁鐵在工件上產(chǎn)生的縱向磁場進(jìn)行磁化的方法，稱為磁軛法。如果被檢工件的兩個(gè)端面能夠被夾持在磁軛的兩極之間，形成閉合磁路，可以對其作整體縱向磁化。反之則可以利用磁軛對被檢工件作局部磁化。局部磁化時(shí)，磁軛兩極間的磁力線大致與兩極的連線平行，可以檢出取向基本與兩極連線垂直的缺陷。局部磁化整體磁化（二）縱向磁化一、磁化方法3.電纜纏繞法把通電電纜纏繞在工件上，利用工件上產(chǎn)生的縱向磁場進(jìn)行磁化的方法，稱為電纜纏繞法。它可以檢出工件的橫向缺陷，一般可用于直徑較大，或形狀不規(guī)則，又不能放在固定式螺線管線圈中磁化的工件的檢測。（二）縱向磁化一、磁化方法電纜纏繞法考慮到工件上實(shí)際存在的缺陷可能有各種取向，為避免缺陷的漏檢，就需要至少在兩個(gè)相互垂直的方向上磁化被檢工件。前述的磁化方法要分兩次完成這一過程，檢測速度很慢。復(fù)合磁化可將這兩次磁化過程合二為一，即同時(shí)在被檢工件上施加兩個(gè)或兩個(gè)以上不同方向的磁場，其合成磁場的方向在被檢區(qū)域內(nèi)隨著時(shí)間變化，經(jīng)一次磁化就能檢出各種不同取向的缺陷。擺動(dòng)磁場法交叉磁軛法（三）復(fù)合磁化一、磁化方法對表面缺陷檢測靈敏度高。適宜于變截面工件的檢測。便于實(shí)現(xiàn)復(fù)合磁化和感應(yīng)磁化。有利于磁粉在被檢表面上的遷移。易于退磁。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單。（一）交流電二、磁化電流剩磁不夠穩(wěn)定。檢測深度小。缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（二）直流電直流電的磁化電流無趨膚效應(yīng)，在導(dǎo)體內(nèi)均勻分布，磁場滲透性能好，檢測深度大，對近表面缺陷的檢測能力比交流磁化強(qiáng)。直流磁化剩磁穩(wěn)定，無需斷電相位控制。但由于直流磁化磁場滲透深度大，退磁更為困難，且直流電源供給不便，現(xiàn)代工業(yè)已很少使用。（三）整流電二、磁化電流整流電是方向不變，但大小隨時(shí)間變化的電流，既含有直流部分，又含有交流部分，分為單相半波、單相全波、三相半波和三相全波整流4種類型。三相全波或半波整流電交流分量很小，波動(dòng)很小，接近直流，其磁化效果也近似于直流，幾乎替代了純直流磁化。單向半波或全波整流電交流分量大，電流波動(dòng)大，尤其是單向半波，電流是由直流脈沖組成，每個(gè)脈沖持續(xù)半周，在脈沖之間的半周完全沒有電流流動(dòng)，其磁化效果與直流相差很大。沖擊電流是一種在瞬間突然釋放出來的電流，是非周期的脈沖電流，一般可由電容器充放電獲得，電流可高達(dá)10000~20000A。沖擊電流只適用于剩磁法，這是因?yàn)橥姇r(shí)間非常短，要在通電期間施加磁粉并完成磁粉向缺陷處遷移是困難的。二、磁化電流（四）沖擊電流三、磁化規(guī)范為了獲得較高的磁粉檢測靈敏度，在被檢工件上建立的磁場必須具有足夠的強(qiáng)度。不同磁化方法的磁化電流計(jì)算公式略有不同，常用磁化方法的電流計(jì)算參照GJB2028A-2019。退磁就是將工件內(nèi)的剩磁減少到零或最小，使剩磁對工件的使用性能不產(chǎn)生不利影響。保留剩磁的工件在后續(xù)的加工、使用過程中會(huì)產(chǎn)生麻煩，例如：帶剩磁的工件在加工、使用中會(huì)吸附金屬粉屑，輕則影響工作，重則危及運(yùn)行的安全，像軸承、油路系統(tǒng)工件，工作在摩擦部位的工件等；剩磁會(huì)對精密儀器、電子器件的工作產(chǎn)生干擾，像飛機(jī)或輪船的羅盤、儀表表頭等；帶有剩磁的工件在電弧焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧偏吹，電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生電鍍電流偏移等。在磁粉檢測中有時(shí)也需要對有剩磁的工件退磁后再進(jìn)行檢測，剩磁的存在會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論。四、退磁（一）退磁的必要性退磁就是使構(gòu)件內(nèi)的剩磁減為零，打亂構(gòu)件內(nèi)由于磁化而取向一致排列的磁疇，使之恢復(fù)到未磁化前雜亂無章的狀態(tài)，最終使工件對外不再顯示磁性。退磁時(shí)，將工件置于交變磁場中，通過變換退磁場強(qiáng)度使磁疇不斷翻轉(zhuǎn)，并逐漸減小退磁場強(qiáng)度，就能使磁滯回線的軌跡越來越小，當(dāng)退磁場降為零時(shí)，構(gòu)件中的殘留剩磁接近于零。退磁過程開始時(shí)，退磁場強(qiáng)度必須稍大于磁化時(shí)的磁化場強(qiáng)度，并且在每個(gè)交變的周期內(nèi)，為了使構(gòu)件內(nèi)剩磁能得到充分的翻轉(zhuǎn)，退磁場強(qiáng)度的減小應(yīng)不大于10%。四、退磁（二）退磁原理1.交流退磁法：用交流電產(chǎn)生磁場對工件進(jìn)行退磁把工件放入通以交流電的退磁線圈中，然后使工件通過并逐漸離開線圈至1.5m外，或者將工件放入退磁線圈中不動(dòng)，而逐漸將電流降低為零。交流電退磁深度較淺，只適用交流電磁化的工件。四、退磁（三）退磁方法2.直流退磁法：用直流電產(chǎn)生的磁場對工件進(jìn)行退磁需要不斷變換電流方向的同時(shí)減小電流強(qiáng)度。一般采用特殊開關(guān)裝置變換直流電的正負(fù)極，并通過調(diào)壓器自動(dòng)降壓來減弱磁場。直流退磁法常用的電流為整流電，沒有趨膚效應(yīng)，對于直流磁化的構(gòu)件，采用直流換向衰減退磁比交流退磁更有效。直流法退磁深度的效果比交流法好。磁粉檢測中要使用標(biāo)準(zhǔn)試板、環(huán)形試塊和A型靈敏度試片等評價(jià)磁粉檢測系統(tǒng)的綜合性能及檢測靈敏度。五、系統(tǒng)性能與靈敏度評價(jià)（一）按施加磁粉的時(shí)間分類：剩磁法和連續(xù)法剩磁法是利用工件中的剩磁進(jìn)行檢測的方法，先將工件磁化，切斷外加磁場后再對工件施加磁粉或磁懸液進(jìn)行檢查。只適用于剩磁Br在0.8T、矯頑力Hc在800A/m以上的鐵磁材料。剩磁法檢測效率高，缺陷磁痕顯示干擾少，易于識(shí)別，有足夠的檢測靈敏度。連續(xù)法是在外磁場作用的同時(shí)，對工件施加磁粉或磁懸液，也稱外加磁場法。連續(xù)法并不是指磁化電流連續(xù)不斷的磁化，而是間斷性反復(fù)通電磁化。連續(xù)法適用于一切鐵磁材料，比剩磁法靈敏度高，但檢測效率要低于剩磁法，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些干擾磁痕評定的雜亂顯示。第三節(jié)磁粉檢測工藝一、磁粉檢測方法（二）按顯示材料分類：熒光法和非熒光法熒光法以熒光磁粉作顯示材料，通常要在暗室內(nèi)紫外線燈下進(jìn)行，檢測靈敏度高，適用于精密零件等要求較高的工件。被檢表面不宜采用普通磁粉的工件也應(yīng)采用熒光法。非熒光法以普通磁粉作顯示材料，檢查時(shí)在自然光下進(jìn)行。普通磁粉種類很多，使用非常廣泛。（三）按磁粉分散介質(zhì)分類：干法和濕法干法以空氣為分散介質(zhì)，檢查時(shí)將干燥磁粉用噴粉器噴撒到干燥的被檢工件表面，干法適用于如大型鑄件、焊縫等粗糙表面。濕法是將磁粉分散、懸浮在適合的液體中，如常用油或水作分散劑，使用時(shí)將磁懸液施加到工件表面。濕法靈敏度高，能檢出細(xì)微的缺陷，且磁懸液可以回收重復(fù)使用。第三節(jié)磁粉檢測工藝一、磁粉檢測方法磁粉檢測工藝包括檢測方法、設(shè)備、器材的選用，磁化方法、磁化電流的種類和大小，磁粉和磁懸液的選擇，還有操作程序等。1.連續(xù)法與剩磁法連續(xù)磁化法的操作步驟剩磁法的操作步驟二、磁粉檢測工藝（一）檢測方法的選擇2.干法與濕法干法檢驗(yàn)要求磁粉和被檢工件表面都應(yīng)充分干燥，否則容易產(chǎn)生黏結(jié)形成假磁痕。干法不間斷磁化時(shí)間比濕法長很多，噴灑磁粉應(yīng)限于通電磁化的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，且靈敏度較低，操作復(fù)雜，工作環(huán)境易受到污染，使用遠(yuǎn)不如濕法廣泛。干法常用于大型鑄件、焊縫的現(xiàn)場檢測，以及鐵路系統(tǒng)中用于檢驗(yàn)機(jī)車和車輛的輪、軸等受力部件。1.連續(xù)法與剩磁法連續(xù)法和剩磁法在工藝程序上的差異在于施加磁粉或磁懸液的時(shí)間。連續(xù)法的磁化與施加磁粉或磁懸液是同步進(jìn)行的，操作時(shí)應(yīng)注意磁化是間斷反復(fù)進(jìn)行的，剩磁法中施加磁懸液是在磁化動(dòng)作完成之后。剩磁法僅限于剩磁不小于0.8T，矯頑力不低于800A/m的材料，不滿足該條件的工件一律采用連續(xù)法。實(shí)際檢測時(shí)應(yīng)根據(jù)工件檢測要求和兩種方法的特點(diǎn)選擇。二、磁粉檢測工藝（一）檢測方法的選擇磁化方法與電流應(yīng)根據(jù)工件的形狀、尺寸、材質(zhì)和需要檢測的缺陷種類、方向和大小來選擇。磁化場方向應(yīng)盡可能與被檢缺陷垂直，或至少保證有較大夾角。對于任意方向的缺陷，應(yīng)進(jìn)行兩個(gè)垂直方向的磁場磁化和檢查。對于有復(fù)合磁化條件的，可一次同時(shí)完成兩個(gè)方向的磁化和檢查。如果工件中僅是某一方向的缺陷具有危害性，可以采用合適的單方向磁化。磁化場方向應(yīng)盡可能與被檢工件表面平行。對于大型工件和整體磁化檢測效果不佳的復(fù)雜工件，應(yīng)采用支桿法、磁軛法進(jìn)行局部磁化。對精密工件，如拋光、磨削、鍍層的工件以及材質(zhì)不允許局部加熱的工件，應(yīng)避免采用直接通電法，以免燒傷工件。二、磁粉檢測工藝（二）磁化方法與電流的選擇磁化電流偏小，則缺陷不能產(chǎn)生足夠的漏磁場，影響檢測能力；電流太大，非缺陷部位也會(huì)產(chǎn)生漏磁通，使工件本底模糊，給缺陷判斷帶來困難。合理的磁化電流應(yīng)能使要求檢出的缺陷產(chǎn)生足夠的漏磁場，形成明顯的磁痕，同時(shí)其它部位的漏磁場應(yīng)盡可能弱。磁化電流的選擇應(yīng)參考相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)的磁化規(guī)范，并利用標(biāo)準(zhǔn)試片、試塊進(jìn)行校驗(yàn)。二、磁粉檢測工藝（二）磁化方法與電流的選擇熒光和非熒光磁粉的選擇即為熒光法和非熒光法的選擇，熒光法的檢測靈敏度優(yōu)于非熒光法，但必須滿足照明條件要求，即在暗室（可見光照度低于20lx）和紫外線（觀察處強(qiáng)度不低于1000μW/cm2）燈下進(jìn)行。對于檢測要求高的工件、精密工件和由于色澤對比不宜采用非熒光法的工件應(yīng)采用熒光法。非熒光磁粉品種多，適用廣泛，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)被檢工件表面的色澤取用具有最大反差顏色的磁粉，如光亮工件取用黑磁粉，黑色工件取用白磁粉等。非熒光磁粉的檢測能力與磁粉粒度有很大關(guān)系，大粒度磁粉適宜于大寬度缺陷的檢測，小粒度的磁粉可以檢出寬度很小的缺陷。二、磁粉檢測工藝（三）磁粉的選擇1.預(yù)處理預(yù)處理是對即將進(jìn)行磁粉檢測的工件作預(yù)備性處理。工件表面狀況對缺陷檢出有較大影響，檢驗(yàn)前必須清除工件表面的油脂、污垢、銹蝕、氧化皮等。清除方法很多，可以噴砂、溶劑清洗、砂紙打磨、抹布擦洗等。2.磁化磁化工件一般采用間斷通電方式。如連續(xù)法，為兼顧磁化瞬間施加磁懸液，通常按通電1~3s間斷1~2s這個(gè)動(dòng)作反復(fù)，直到施加磁懸液完畢，這樣可使熱量不至于太高，又達(dá)到檢測效果。二、磁粉檢測工藝（四）工藝流程3.施加磁粉或磁懸液干法檢驗(yàn)通常采用壓縮空氣將裝在磁粉散布器中的磁粉彌散在被檢表面上方的空氣里。噴粉時(shí)，氣流速度應(yīng)很低，把磁粉均勻散布到工件表面上，并可借助弱氣流吹掉被檢面上多余的磁粉，以利于缺陷磁痕的顯示。濕法檢驗(yàn)施加磁懸液方法有多種，可用噴槍將磁懸液噴淋到工件表面上，還可采用噴罐、涂刷和浸泡工件等多種施加方法，磁懸液要攪拌均勻。4.檢查檢查缺陷應(yīng)在規(guī)定的照明條件下進(jìn)行。檢測人員應(yīng)掌握磁粉檢測時(shí)工件中可能出現(xiàn)的缺陷種類，以及它們的磁痕形狀、特征，以便準(zhǔn)確地識(shí)別各種缺陷，分析其產(chǎn)生原因，根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)確定缺陷等級(jí)，并具備識(shí)別真?zhèn)稳毕莸哪芰Α６⒋欧蹤z測工藝（四）工藝流程5.退磁周向磁化后的工件，往往對外不呈現(xiàn)磁性，采用儀表也檢查不出剩磁，但仍然必須進(jìn)行退磁，否則這些工件與其他鐵磁體接觸時(shí)就將產(chǎn)生漏磁。工件若需要進(jìn)行兩次磁化檢查，在兩次磁化工序之間是否需要退磁，要視情況而定。若第二次磁化能夠克服第一次磁化的影響，或第二次磁化磁場大于第一次，可不退磁。6.后處理檢測合格的工件要進(jìn)行清洗，去除工件表面殘留的磁粉、磁懸液，如果使用水磁懸液，清洗后應(yīng)進(jìn)行脫水防銹處理。檢測不合格的工件應(yīng)另外存放，并標(biāo)記缺陷的位置和尺度范圍，以便進(jìn)一步驗(yàn)證和返修。無法返修的報(bào)廢品，應(yīng)在檢測報(bào)告中注明其數(shù)量，對主要缺陷進(jìn)行定性、定量、定位及成因分析。二、磁粉檢測工藝（四）工藝流程1.發(fā)紋：鋼中的非金屬夾雜物和氣孔在軋制、拉拔過程中隨著金屬的變形伸長形成發(fā)紋。1）磁痕呈細(xì)而直的線狀，有時(shí)微彎曲，端部呈尖形，沿金屬纖維方向分布。2）磁痕均勻而不濃密。擦去磁痕后，用肉眼一般看不見發(fā)紋。3）發(fā)紋長度多在20mm以下，有的呈連續(xù)，也有的呈斷續(xù)分布。三、磁痕分析磁粉在被檢表面上聚焦形成的圖像稱為磁痕，主要分為假磁痕、非相關(guān)磁痕和相關(guān)磁痕（缺陷磁痕），磁粉檢測中，要求檢測人員根據(jù)磁痕特征、生產(chǎn)工藝和材料種類，分析磁痕的性質(zhì)、大小以及形成原因。2.非金屬夾雜物：磁痕顯示不太清晰，多呈現(xiàn)分散的點(diǎn)狀或短線狀分布。3.分層：呈現(xiàn)長條狀或斷續(xù)分布的、濃而清晰的磁痕。三、磁痕分析5.折疊：1）磁痕多與工件表面成一定角度，常出現(xiàn)在工件尺寸突變處或易過熱部位。2）磁痕有的類似淬火裂紋，有的呈較寬的溝狀，有的呈鱗片狀。3）磁粉聚集的多少隨折疊的深淺而異。4.鍛造裂紋：多出現(xiàn)在變形比較大的部位或邊緣。鍛造裂紋的磁痕濃密、清晰，呈直的或彎曲的線狀。三、磁痕分析6.焊接裂紋：產(chǎn)生在焊縫金屬或熱影響區(qū)內(nèi)，其長度可為幾毫米至數(shù)百毫米；深度較淺的為幾毫米，較深的可穿透整個(gè)焊縫或母材。磁痕濃密清晰，有的呈直線狀，有的彎曲，也有的呈樹枝狀。三、磁痕分析7.淬火裂紋：磁痕濃密清晰。1）一般呈細(xì)直的線狀，尾端尖細(xì)，棱角較多。2）滲碳淬火裂紋的邊緣呈鋸齒狀。3）工件銳角處的淬火裂紋呈弧形。8.疲勞裂紋：磁痕中部磁粉聚集較多，兩端磁粉逐漸減少，顯示清晰。三、磁痕分析（一）鍛、鑄件的檢測由于尺寸、形狀關(guān)系，鍛、鑄件的磁粉檢測有時(shí)是很困難的，其外表面可用支桿觸頭法檢測，但對于大零件的檢測很費(fèi)時(shí)且內(nèi)表面不能檢查。大鑄、鍛件的磁粉檢測示意圖a)電路1和3是直接通電法，電路2是電纜纏繞法b)電路1和3是中心導(dǎo)體法，電路2是電纜纏繞法四、磁粉檢測的應(yīng)用（二）焊縫的檢測采用柔性電纜放在試件的表面進(jìn)行檢測，避免使用支桿觸頭可能引起燒傷的危險(xiǎn)，對于水下磁粉檢測非常有用。鐵磁材料被磁化后，其表面和近表面缺陷在材料表面形成漏磁場，通過檢測漏磁場來發(fā)現(xiàn)缺陷的無損檢測技術(shù)，稱為漏磁場檢測。磁粉檢測也是一種漏磁場檢測，但習(xí)慣上把用傳感器測量漏磁通的方法稱為漏磁場檢測，而把用磁粉檢測漏磁通的磁粉檢測和漏磁場檢測并列為兩個(gè)概念。漏磁場檢測流程第四節(jié)其他磁檢測方法概述一、漏磁場檢測由傳感器獲取信號(hào)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測，適合于組成自動(dòng)檢測系統(tǒng)。由計(jì)算機(jī)根據(jù)檢測信號(hào)判斷缺陷的有無，避免人為因素影響，具有較高的檢測可靠性。漏磁通信號(hào)的峰值和表面裂紋深度有很好