第四章 磁力探伤

实验四磁力探伤磁粉探伤磁敏探头法录磁法课题一磁粉探伤•知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素•知识点二：工件磁化法•知识点三：磁粉及磁悬液•知识点四：磁粉探伤过程•知识点五：典型焊接产品磁粉探伤实例•知识点六：焊缝磁粉探伤实验返回知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素•一、磁粉探伤原理•将铁磁材料制成的工件放在磁极之间，工件中就会有磁力线通过。如果工件内部没有缺陷且各处的磁导率一致，则磁力线在工件中分布是均匀的。如下图9-1a）所示。图9-1a）知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素•当工件中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷存在时，构成缺陷的是非磁性物质，磁导率很低，磁阻很大，必将引起磁力线在工件中的分布发生变化，如下图9-1b）所示，在缺陷处的磁力线发生弯曲。图9-1b）知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素•二、影响漏磁场的因素•1.外加磁场强度•施加的外加磁场强度越大，工件中感应出的磁场强度也越大，磁力线分布越密集，受缺陷阻碍的磁力线弯曲的强度和数量越多，形成的漏磁场强度随之增加。如下图9-2所示。图9-2知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素•二、影响漏磁场的因素•2.材料的磁导率•不同的磁导率是不一样的；•磁导率高的材料导磁性能好，容易磁化。•3.缺陷自身特点（具体如下图9-3、9-4、9-5、9-6）•（1）缺陷位置（2）缺陷方向•（3）缺陷性质（4）缺陷大小和形状•4.工件表面状态知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素图9-3缺陷埋藏深度对漏磁场的影响图9-4缺陷倾角深度对漏磁场的影响知识点一：磁粉探伤原理及影响漏磁场的因素图9-5缺陷自身深度尺寸与漏磁场的关系图9-6缺陷宽度与漏磁场的关系返回知识点二：工件磁化方法•磁化：在外加磁场作用下，使被检工件内部产生磁场的过程叫工件的磁化。•一、磁化方法的分类：•1.按磁化电流分类：•直流点磁化法和交流电磁化法•2.按通电方式分类：•直流通电磁化法、间接通电磁化法•3.按工件磁化方向分类：•周向磁化法、纵向磁化法（见表9-1）、复合磁化法（如图9-7所示）知识点二：工件磁化方法表9-1常用磁化方法及其特点知识点二：工件磁化方法图9-7复合磁化法知识点二：工件磁化方法•二、磁化方法的选择•1.遵循原则：•1）磁化方向应尽可能与预计缺陷方向垂直；•2）磁化方向应尽可能与探伤面方向平行；•3）对于热敏感材料，应尽量避免直接对工件通电；•4）尽表面缺陷宜采用直流电源、表面缺陷宜采用交流电源。知识点二：工件磁化方法•二、磁化方法的选择•2.磁化方法的选择•在实际探伤中，最适合的磁化方法是触头法和磁轭法。•（1）触头法•1）触头应与焊件表面垂直；•2）接触点应在焊缝两侧各取一点，支杆布置如图9-8所示；•3）对焊缝来说，两支杆间距离为75~200mm。•4）触头在接触或离开焊件时，应先断电。知识点二：工件磁化方法a）检验横向缺陷b）检验纵向缺陷图9-8触头法检验焊缝的支杆布置知识点二：工件磁化方法•二、磁化方法的选择•2.磁化方法的选择•（2）磁轭法（如图9-9所示）•a）纵向磁化，磁轭两磁极连线平行于焊缝并沿焊缝方向移动，用来检查焊缝的横向裂纹。•b）横向磁化，磁轭横跨焊缝，磁轭两磁极连线垂直于焊缝并沿焊缝方向移动，用来检查焊缝的纵向缺陷。•*对管道、长棒或轴类零件来说，一般采用通电法来检验纵向缺陷，用线圈法来检验横向缺陷。知识点二：工件磁化方法图9-9磁轭法检验焊缝曲线变化a）纵向磁化b）横向磁化知识点二：工件磁化方法•三、磁化规范的选择•1.周向磁化规范•用直接通电法磁化圆棒、圆筒及类似工件时，磁化电流可根据下式选择：I=（8~15）D•I---磁化电流A；D---工件直径（mm）。•2.纵向磁场磁化规范•用线圈法磁化棒、管类工件时，磁化规范可根据下式选择：•当L/D≥4时，IN=35000/(L/D+2);•当4L/D2时，IN=45000/(L/D)•I---磁化电流A；N---线圈匝数；L---工件长度mm；•D---工件直径或厚度mm。知识点二：工件磁化方法•三、磁化规范的选择•3.触头法磁化规范•用触头法磁化焊缝时，磁化电流可根据下式选择：•I=KS•I---磁化电流A；K---比例系数；S---两支杆间距离mm。返回知识点三：磁粉及磁悬液•磁粉是磁粉探伤的显示介质，按其显示方法不同，可分干粉显示法和湿粉显示法两种。•一、磁粉•1.磁粉的种类•磁粉分为非荧光磁粉和荧光磁粉两大类。•非荧光粉按颜色，分为黑磁粉、红磁粉和白磁粉。•黑磁粉：成分主要是Fe3O4，主要用于检验浅色工件，在磁粉探伤中应用较为普遍。•红磁粉：成分主要是Fe2O3，常用于检验黑色工件。•白磁粉：是由黑磁粉与Al2O3或MgO合成，主要用于黑色工件。知识点三：磁粉及磁悬液•一、磁粉•2.磁粉的性能•（1）磁性：磁粉影视高磁导率和低剩磁物质。•（2）粒度：应不小于0.07mm。•（3）密度：干法为8g/cm3,湿法为4.5g/cm3。•（4）形状：足够的球状颗粒与一定的条状颗粒。•（5）对比性：颜色与工件对比鲜明。知识点三：磁粉及磁悬液•二、磁悬液•把磁粉和液体按一定比例混合而成的溶液称为磁悬液。•磁悬液有三种：油悬液、水悬液和荧光磁悬液。表9-2磁悬液特点、应用及配方举例返回知识点四：磁粉探伤过程•一、焊缝磁粉探伤的一般工艺过程•预处理---磁化---施加磁粉---磁痕观察---磁痕分析---退磁---后处理等。•1.预处理•1）清理焊接接头表面的油污、铁锈、氧化皮、飞溅、残留焊剂及焊渣。•2）使用干粉是要干燥磁粉与工件表面。•3）用化学清理法后，若清理液与磁悬液酸碱性不同，也应干燥工件表面。知识点四：磁粉探伤过程•一、焊缝磁粉探伤的一般工艺过程•预处理---磁化---施加磁粉---磁痕观察---磁痕分析---退磁---后处理等。•2.磁化：前面磁化方法和规范已述。•3.施加磁粉：是把磁粉或磁悬液喷洒于工件表面的过程。•根据施加磁粉的时期不同，分为连续法和剩磁法。•连续法：预处理---工件磁化与施加磁粉---后序工艺过程。磁化时间长，磁化效果好，一般焊缝和大、中型工件均采用才此法。•剩磁法：预处理---工件磁化---施加磁粉---后序工艺过程。剩磁法的灵敏度低于连续法，只适合于检查表面缺陷，但剩磁法生产率，特别适合于批量生产的小型工件。知识点四：磁粉探伤过程•4.磁痕观察•是对工件上形成的磁痕进行观察与记录的过称。•磁痕观察应在磁痕形成后立即进行。•采用非荧光磁粉时，可在一般照明光源下直接观察；采用荧光磁粉时，必须在暗室紫外线灯下进行观察。•5.磁痕分析•分为三大类：表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕、假磁痕。•表面缺陷磁痕：十分清晰、磁粉附着密集、线条明显，缺陷重复性好。•近表面缺陷磁痕：比较模糊，线条较粗，宽而不尖。•假磁痕：不是缺陷引起的磁痕，假磁痕往往与缺陷磁痕相混淆，给探伤工件带来不必要的麻烦。知识点四：磁粉探伤过程•6.退磁•退磁是将工件经磁粉探伤后残留的磁场减小为零的过程。•在下列情况下，需进行退磁处理：•1）工件需要再进行机加工。•2）剩磁会影响使用性能。•3）同一工件两次磁粉探伤之间。•4）图样技术要求中特别注明。•退磁方法：交流退磁法、直流退磁法。•7.后处理•后处理就是清除工件残留的磁粉或磁悬液，及干燥工件的过程。知识点四：磁粉探伤过程•二、磁粉探伤验收标准•1.探伤报告•是记录磁粉探伤操作过程和规范的正式文件，至少包括以下内容：•1）委托单位、被检工件名称、编号。•2）被检工件材质、热处理装填及表面状态。•3）被测装置的名称、型号。•4）磁粉种类及磁悬液浓度。•5）施加磁粉的方法。•6）磁化方法及磁化规范。•7）缺陷记录及工件草图（或示意图）。•8）检测结果及缺陷等级评定、检验标准名称。•9）检测人员和责任人员签字及技术资格等级。•10）检测日期。知识点四：磁粉探伤过程•二、磁粉探伤验收标准•2.验收标准•1）任何裂纹。•2）任何横向缺陷显示。•3）焊缝及紧固件上任何长度大于1.5mm的线性缺陷显示。•4）锻件上任何长度大于2mm的线性缺陷显示。•5）单个尺寸大于或等于4mm的圆形缺陷显示。知识点四：磁粉探伤过程•二、磁粉探伤验收标准•根据缺陷显示累计长度的大小把探伤质量分为五级。•I级好、V级最差，各级质量标准见下表。•表9-3缺陷显示累计长度的等级评定返回知识点五：典型焊接产品磁粉探伤实例•1.被检工件（如下图9-10）•氧气罐，主体材质16MnR，形状如下图所示，尺寸Φ2000mmX4000mmX6mm，表面打磨圆滑过渡，露出金属光泽。•2.探伤设备和器材•设备：CYE-3A交叉磁轭探伤仪•材料：黑磁粉、水磁悬液。质量控制台应符合JB4730-1994/11.3.1条要求。•3.工序安排和检验比例•工序安排：焊接完24h后探伤。•检验比例：焊缝（图中A、B、D焊缝）100%检验。知识点五：典型焊接产品磁粉探伤实例•4.检验方法:湿连续法•5.磁粉探伤操作•1）预处理清理焊缝及焊缝两侧各至少10mm热影响区，露出金属光泽。•2）磁化用交叉磁轭法，移动速度30cm/min。•3）施加磁悬液用喷洒法，检验环焊缝时，磁悬液应喷洒在正在通电磁化的交叉磁轭探伤仪行走方向的前上方；检验纵焊缝时，磁悬液应喷洒在正在通电磁化的交叉磁轭探伤仪行走方向（自上而下行走）的正前方。•4）观察磁痕在交叉磁轭探伤仪通过后尽快观察，必要时可用5～10倍放大镜观察细小缺陷磁痕。•5）退磁用电磁轭局部退磁。•6）后处理清洗掉氧气罐上的磁粉。•7）报告按JB4730-1994/11.14条执行。知识点五：典型焊接产品磁粉探伤实例•6.磁痕评定与质量验收标准•1）磁痕评定按JB4730-1994/11.11条执行。•2）质量验收标准：缺陷显示累积长度的合格等级为II级。图9-10氧气罐的结构简图返回知识点六：焊缝磁粉探伤实验•（一）实验目的•1.了解磁粉探伤方法的操作过程。•2.掌握磁粉探伤过程中缺陷的识别方法及焊缝质量的平等方法。•3.掌握磁粉探伤检验报告的写作方法。•（二）实验原理•铁磁性金属材料的导磁率比空气要大的多，当它在磁场中被磁化以后，磁力线将集中在材料中。如果材料的表面或近表面存在气孔、裂纹和夹渣等缺陷，磁力线则难于穿过这些缺陷，因此就会在缺陷处形成局部漏磁场，此时在材料表明撒上磁粉，磁粉将被漏磁场吸引而聚集在缺陷处，从而显示出缺陷的宏观痕迹。知识点六：焊缝磁粉探伤实验•（三）主要实验仪器•1.磁力探伤机2.磁悬液3.焊接试件•（四）实验步骤•1.清理试件•2.对试件进行探伤•（1）探伤机接通电源；•（2）将磁化夹头置于试件上；•（3）将控制箱上的磁化开关旋至磁化位置对试件进行磁化；•（4）向试件喷洒磁悬液；•（5）观察并记录试件表面缺陷显示情况。•3.将试件退磁。返回课题二磁敏探头法•知识点一：设备•知识点二：探伤方法返回知识点一：设备•（一）定义•用磁敏探头扫查漏磁场的探伤设备一般由磁化装置、漏磁测量探头、操纵工件运动装置、信号鉴别单元、打缺陷标记和分选单元等部分组成。•其中信号鉴别单元的作用是将来自探头的信号进行筛选，把所需要的缺陷信号与干扰信号分离开来。返回知识点二：探伤方法•1.检验纵向缺陷的方法•1）如下图9-11所示，是检验纵向缺陷的实例。•2）探头装载U形磁轭的两脚之间，让被检工件旋转而检验系统不动，可检查管子表面的所有缺陷。•3）在检验直缝管时，为了检验沿焊缝方向的纵向焊缝，通常采用如下方法：•在固定的磁轭内以垂直于焊缝的方向对焊管进行磁化，并使安装在圆周方向上的磁敏探头沿焊缝垂直方向来回摆动。由于探头的摆动和焊管的纵向运动，能使探头检查整个焊缝区，从而提高了检验速度。知识点二：探伤方法知识点二：探伤方法•2.检验横向缺陷的方法•1）为了检查横向缺陷，磁化方向必须与管子周向平行。•2）在自动探伤设备中，长采用两只相串联的线圈进行磁化，磁敏探头放在两线圈之间的区域内。•3）检验时探头沿管子周向摆动，管子沿螺旋方向行走，管材表面的缺陷都能被检验出来。（图5-22