第五章_磁粉检测工艺与操作

5磁粉检测工艺与操作磁粉检测工艺过程主要包括磁粉检测的预处理、工件的磁化、施加磁粉或磁悬液、磁痕的观察与记录、缺陷评定、退磁与后处理的全过程。5.1磁粉检测工艺过程一、工序安排的一般原则是：（1）磁粉检测一般应在各道加工工序完成以后进行，特别是在容易发生缺陷的加工工序(如冷作变形、焊接、磨削、矫正和加载试验等)后进行，必要时也可安排在工序间进行检测。（2）由于电镀层、涂漆层、表面发蓝、喷丸等表面处理工艺会给检测缺陷显示带来困难，一般应在这些工序之前进行磁粉检测。如果镀层可能产生缺陷，则应在电镀工艺前后都进行检测，以便明确缺陷产生的时机与环境。（3）对于产生延迟裂纹倾向的材料，磁粉检测应安排在焊接完成24小时后进行。（4）对于装配件，如在检测后无法完全去掉磁粉而影响检测的质量时，应在装配前进行磁粉检测。（5）紧固件和锻件在最终热处理后进行。5.2工序安排与预处理二、被检工件的预处理（1）工件表面的清理清除工件表面的油污、铁锈、氧化皮、毛刺、焊接飞溅物等杂质。（2）打磨通电部位的非导电层和毛刺通电部位存在非导电层（如漆层及磷化层等）及毛刺会隔断磁化电流，还容易在通电时产生电弧烧伤工件。（3）分解组合装配件由于装配件一般形状和结构复杂，磁化和退磁都困难，分解后探伤操作容易进行。（4）若工件有盲孔和内腔，磁悬液流进后难以清洗者，探伤前应将孔洞用非研磨性材料封堵上。应注意，检验使用过的工件时，小心封堵物掩盖住疲劳裂纹。（5）如果磁痕与工件表面颜色对比度小，或工件表面粗糙影响磁痕显示时，可在探伤前先给工件表面涂敷一层反差增强剂。一磁粉探伤方法的分类：1按施加磁粉的载体分两种：干法、湿法2按施加磁粉的时机分两种：连续法、剩磁法。5.3磁粉检测的方法二、干法和湿法1干法：1.1概念：以空气为载体用干磁粉进行探伤。1.2适用范围：①粗糙表面的工件；②灵敏度要求不高的工件。1.3操作要点：①工件表面和磁粉均完全干燥；②工件磁化后施加磁粉，在观察和分析磁痕后再撤磁场；③磁痕的观察、磁粉的施加、多余磁粉的除去同时进行；④干磁粉要薄而均匀覆盖工件表面；⑤不适于剩磁法。1.4优点：(1)检验大裂纹灵敏度高。(2)用干法+单相半波整流电，检验工件近表面缺陷灵敏度高。(3)适用于现场检验。1.5局限性：(1)检验微小缺陷的灵敏度不如湿法。(2)磁粉不易回收。(3)不适用于剩磁法检验。2.湿法2.1概念：将磁粉悬浮在载液中进行磁粉探伤。2.2适用范围：①连续法和剩磁法；②灵敏度要求较高的工件，如特种设备的焊缝；③表面微小缺陷的检测。2.3操作要点：①磁化前，确认整个检测表面被磁悬液润湿；②施加磁悬液方式有浇淋法和浸渍法；③检测面上的磁悬液的流速不能过快；④水悬液时，应进行水断试验。所谓“水断试验”是把水悬液浇注在零件上，如水悬液的薄膜是连续不间断的，则表明悬浮液完全润湿表面，如果薄膜断开，形成许多水滴，则表面悬浮液不能润湿表面。通常，对光滑表面的零件，需要更多的润湿剂，但pH值不能超过8.5。2.4优点：(1)用湿法+交流电，检验工件表面微小缺陷灵敏度高。(2)可用于剩磁法检验和连续法检验。(3)与固定式设备配合使用，操作方便，检测效率高，磁悬液可回收。批量工件。2.5局限性：检验大裂纹和近表面缺陷的灵敏度不如干法。三连续法和剩磁法1连续法：1.1概念：在磁化的同时，施加磁粉或磁悬液。1.2适用范围：①形状复杂的工件；②剩磁Br(或矫顽力Hc)较低的工件；③检测灵敏度要求较高的工件；④表面覆盖层无法除掉（涂层厚度均匀不超过0.05mm）的工件。1.3操作要点：①湿法通电的同时施加磁悬液，至少通电2次，每次不少于0.5秒磁悬液均匀润湿后在通电几次，磁化时间1S-3S；观察可在通电的同时或断电之后进行。②干法先通电，通电过程中施加磁粉，完成磁粉施加并观察后才切断电源。1.4优点：(1)适用于任何铁磁性材料。(2)具有最高的检测灵敏度。(3)可用于多向磁化。(4)可用于湿法和干法检验。1.5局限性：(1)效率低。(2)易产生非相关显示。2剩磁法2.1概念：停止磁化后，施加磁悬液。2.2适用范围：①具有相当的剩磁，一般如经过热处理的高碳钢和合金结构钢。低碳钢、处于退火状态或热变形后的钢材都不能采用剩磁法；②因工件几何形状限制连续法难以检验的部位。2.3操作要点：①磁化结束后施加磁悬液；②磁化时间一般控制在0.25-1S；③浇磁悬液2–3遍，或浸入磁悬液中3—20S，保证充分润湿；④交流磁化时，必须配备断电相位控制器。2.4优点：(1)效率高。(2)具有足够的检测灵敏度。(3)杂乱显示少，判断磁痕方便。(4)目视可达性好。2.5局限性：(1)剩磁低的材料不能用。(2)不能用于多向磁化。(3)交流剩磁法磁化应配备断电相位控制器。(4)不适用于干法检验。⑴轴向通电法概念：属周向磁化，工件夹在探伤机两电极之间，电流沿轴向通过工件，工件内部及周围建立闭合的周向磁场。适用范围：①棒材（圆形或方形）、管材；②检测外表面的纵向缺陷（或与电流平行方向的缺陷）或夹角小于45º的缺陷。操作要点：①注意工件与电极之间接触良好，最好有较大的导电接触面，必要时在电极上安装接触垫；②对空心类工件（如管材）无法检测内表面缺陷。四、磁化操作技术⑵中心导体法概念：属周向磁化利用导电材料（如铜棒）作芯棒，穿过带孔的工件，让电流从芯棒中通过，从而产生周向磁场磁化工件。适用范围：①带通孔的工件；②检测带孔工件的内表面或外表面的纵向缺陷（或与电流平行方向的缺陷）（或夹角小于45º的缺陷）以及端面的径向缺陷。操作要点：①芯棒置中心时可获得比较均匀的磁化场；②内壁灵敏度高于外壁灵敏度；③外表面检测时应尽量使用直流电或整流电；⑶偏置芯棒法芯棒中心放置如电流不能满足要求时可偏心放置，这时芯棒应靠近内壁，导体与内壁接触时应采取绝缘措施，每次有效检测区长度约为4倍芯棒直径，且应有一定的重叠区，重叠区长度应不小于有效检测区的10%（0.4d），计算磁化电流时“D”值取芯棒直径加两倍工件壁厚。（4）触头法采用触头法时，电极间距应控制在75mm～200mm之间。磁场的有效宽度为触头中心线两侧1/4极距，通电时间不应太长，电极与工件之间应保持良好的接触，以免烧伤工件。两次磁化区域间应有不小于10%的磁化重叠区。检测时磁化电流应根据标准试片实测结果来校正。每一磁化区域至少应作互相垂直的两次磁化；（5）线圈法线圈法又分为：低填充、高填充、中填充。线圈法的有效磁化区是从线圈端部向外延伸到150mm的范围内。超过150mm以外区域，磁化强度应采用标准试片确定。对于长径比（L/D）小于2的工件，若要使用线圈法时，可利用磁极加长块来提高长径比的有效值或采用标准试片实测来决定电流值。对于长径比（L/D）大于等于15的工件，公式中（L/D）取15。当被检工件太长时，应进行分段磁化，且应有一定的重叠区。重叠区应不小于分段检测长度的10%。检测时，磁化电流应根据标准试片实测结果来确定。对于空心工件时，此时工件直径D应由有效直径Deff代替。（6）磁轭法整体磁化磁极截面大于工件截面。工件与电磁轭之间应无空气隙。极间距大于1m时，磁化效果不好。形状复杂而且较长的工件，不宜采用整体磁化。局部磁化有效磁化范围的确定。工件上的磁场分布。活动关节的影响。磁极与工件间隙的影响。交流电的趋肤效应的影响。直流电对近表面的灵敏度较高。（7）交叉磁轭法1磁化场方向磁场与缺陷方向的关系。2不用于剩磁法旋转磁场何时断电无法获得稳定的最大剩磁3磁极与工件间隙磁轭检测被检部位是依靠与磁极接触形成闭合磁场回路而得到磁化。如果与磁极存在间隙磁场强度下降，将对缺陷检出有重要影响。一般应控制在1.5mm以下。4行走速度和磁化时间若磁轭移动速度过快，则有可能没有观察到磁痕而磁化已结束，可能发生漏检。一般不应大于4m/min。5喷洒磁悬液的方式①先停止喷洒磁悬液后断电。②必须保证磁悬液对被检部位的润湿。施加磁悬液同步进行。③球罐纵缝检测时，行走方向要自上而下，环焊缝向左向右都行。6提升力当磁轭极间距最大时，交流电磁轭至少45N，直流电磁轭至少177N，交叉电磁轭至少118N（间隙为0.5mm）。1焊缝表面磁粉检测，主要的磁化方法：①交叉磁轭法—对接焊缝；②磁轭法—对接焊缝、角焊缝；③绕电缆法（线圈法）—管子对接环焊缝、角环焊缝，且仅检测平行于焊缝的缺陷。④触头法—对接焊缝、角焊缝。2焊缝坡口及炭弧气刨面的磁粉检测时，主要的磁化方法：①焊缝坡口—触头法；②碳弧气刨面—交叉磁轭法；③层间检测—交叉磁轭法。五磁化方法的选用3螺栓的磁粉检时，主要的磁化方法：线圈法（纵向磁化），剩磁法、荧光湿法主要检查横向缺陷。4三通或四通管件的磁粉检测时，主要的磁化方法：绕电缆法（线圈法），要注意的是电缆的绕向。5轴类件（包括同径、变径、塔形类）的磁粉检测时，主要的磁化方法：轴向通电法注意：变径、塔形类件，根据尺寸不同，分别通电检查。顺序是从最小直径到最大直径逐阶磁化。6起重吊钩的磁粉检测工艺编制时，主要的磁化方法：①绕电缆法（线圈法）—检查横向疲劳缺陷；②触头法—检查纵缺陷。1概念：对缺陷磁痕采用室温硫化硅橡胶加固化剂形成的橡胶铸型进行复制，对复制在橡胶铸型上的磁痕进行分析。2适用范围：①剩磁法；②跟踪检测缺陷的发展变化；③复制缺陷磁痕的橡胶铸型可永久保存；④灵敏度高。六橡胶铸型法一观测的环境二观测的方法三磁痕显示及分析四磁痕的记录与保存五实验记录与检测报告5.4磁痕的观察与记录一观测的环境1非荧光磁粉自然光，光照度。磁痕的观察应在可见光下进行，通常工件被检表面可见光照度应大于等于1000lx；当现场采用便携式设备检测，由于条件所限无法满足时，可见光照度可以适当降低，但不得低于500lx。2荧光磁粉磁痕的在黑光灯下进行，工件表面的辐照度大于或等于1000μW/cm2，并应在暗室或暗处进行，暗室或暗处可见光照度应不大于20lx。检测人员进入暗区，至少经过3min的黑暗适应后，才能进行荧光磁粉检测。观察荧光磁粉检测显示时，检测人员不准戴对检测有影响的眼镜。黑光灯的使用注意事项(1)黑光灯刚点燃时，输出达不到最大值，所以检测工作应等3min后再进行；(2)要尽量减少灯的开关次数，频繁启动会缩短灯的寿命；(3)黑光灯使用后，辐射能量下降，所以应定期测量黑光灯的辐照度；(4)电源电压波动对黑光灯影响很大，应安装稳压器，以保持电源电压稳定；(5)滤光片如有损坏，应立即调换；滤光片上有脏污应及时清除，因为它影响紫外线的发出；(6)避免将磁悬液溅到紫外灯泡上，使灯泡炸裂；(7)不要将紫外灯直对着人眼睛直照。二磁痕观测的方法磁痕的观察，原则上需在磁痕刚形成后立即进行，一般用目视观察，必要时可借助2～10倍放大镜。在观察过程中应认真区别相关磁痕，非相关磁痕和假磁痕。对于用肉眼不能区分的磁痕，应当采用其他有效方法进行验证；对于相关磁痕应于记录；对于非相关磁痕和假磁痕应于消除。三磁痕的显示及磁痕分析1伪显示不是由漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示,也叫假显示。出现伪显示的原因主要有：①工件表面粗糙，磁粉堆积；②表面油污等粘附磁粉；③表面存在油脂、纤维或其他脏物粘附磁粉形成磁痕显示④氧化皮、锈蚀、油漆皮滞流磁粉；⑤工件上形成排液沟滞留磁粉。⑥磁悬液浓度过大、施加方式不当形成磁粉滞留。伪显示的鉴别：擦除后重新检验不再出现。2非相关显示由磁路截面突变以及材料磁导率差异等原因产生的漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示。非相关显示产生的原因1）磁极和电极附近产生原因：磁通密度过大或电流密度过大。磁痕特征及鉴别：磁痕多而松散，与缺陷产生的相关显示磁痕特征不同，可采用退磁后，改变磁极和电极位置，重新进行检验的方法进行鉴别，如果磁痕不再出现就是非相关显