磁粉检测概述

第四章磁粉检测磁粉检测1定义：利用材料磁学特性检验工件中表面和近表面缺陷的方法概述2发展：磁粉检测与1930年用于工业生产，瓦茨成功地用磁粉检测检验了焊缝质量。50年代初，前苏联科学家比较系统地研究了各种因素对MT灵敏度的影响，并以此为基础制定了充磁规范，为MT在工业生产中的广泛应用奠定了基础3优缺点磁粉检测概述优点：①可直观地显示出缺陷的形状、位置与大小，并能大致确定缺陷的性质②检测灵敏度高，可检出宽度仅为0.1μm的表面裂纹③应用范围广，几乎不受被检工件大小及形状的限制④工艺简单，检测速度快，费用低廉⑤检测灵敏度表面最高，随埋藏深度的增加，检测灵敏度降低缺点：不能用于非磁性材料（如奥氏体不锈钢、铝、镁、铜合金等）磁粉检测概述第一节磁粉检测的基本原理磁粉检测MT基本原理一漏磁场1把钢铁材料等强磁性材料磁化后，利用缺陷部位所产生的磁极吸附磁粉而进行探伤的方法2原理当对工件磁化时，由于内部组织均匀，磁力线是平行的。当存在缺陷时，由于其是非磁性的，磁阻较大，磁力线被割断，在接近或位于零件表面时，磁力线会弯曲并分布在空气中，形成局部磁场，此即为漏磁场磁粉检测MT基本原理磁粉检测MT基本原理3磁粉被漏磁场吸引，形成磁痕，显现了缺陷形状，但此磁痕是比实际缺陷放大的痕迹磁粉检测MT基本原理二影响漏磁场主要因素（1）外加磁场：外加磁感应强度B增加，漏磁B`增加B`B（2）工件材料及状态：凡影响工件磁性的因素如合金元素含量、碳含量、热处理状态等，均会影响漏磁场磁粉检测MT基本原理80%（3）缺陷位置和形状：随埋藏深度增加，B`减少；宽深比增加，B`增加；垂直于工件表面，B`增加，平行于表面，B`减少磁粉检测MT基本原理（4）表面覆盖层厚度（如涂料）增加，B`降低磁粉检测MT基本原理三钢铁材料的磁性和磁化材料的磁性由磁化曲线（B-H）表示横坐标—H—磁场强度（A/m）纵坐标—B—磁通密度（wb/m2）或称为磁感应强度B=μH磁粉检测MT基本原理H由0沿直线到P（0P线为磁导率μ），当超过P点再增加H，呈曲线分布，当到达A时，接近于水平线，此时B为饱和磁通密度Bs（达到最大磁化程度）。当H降低为0时，B则为Br称为剩磁通密度如果加反向磁场，使B=0，则H=Hc，称为矫顽力磁粉检测MT基本原理因此，Br、Hc都表示剩磁大小硬磁性：Br、Hc均大—可制造永久磁铁磁粉检测MT基本原理磁性软磁性：Br、Hc均小第二节磁化过程磁粉检测MT磁化过程一磁化方法将磁场加在试件上的方法㈠分类直流磁化电流交流通电方式磁化方向直接通电间接通电纵向磁化周向磁化复合磁化㈡磁化方法1纵向磁化：利用环绕被检工件（或线圈）或磁轭铁心的励磁线圈在工件中建立沿轴向分布的纵向磁场，发现与工件轴向垂直的缺陷（右手定则）常用方法：线圈法、磁轭法磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程2周向磁化：给工件直接通电，环绕工件周向并垂直于工件周向形成周向磁场，发现与工件轴向平行的缺陷方法：直接通电或中心导体通电法—小型零件触头法和平行电缆法—大型零件磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程3复合磁化：将纵向和周向磁化同时作用于工件上，使工件得到两个相互垂直磁力线作用而产生的合成磁场以检查各种不同倾斜方向的缺陷磁粉检测MT磁化过程作为复合磁化的特例，旋转磁化是使用交叉120°电磁轭形成椭圆旋转磁场，由于被检表面上有效磁化场内任意取向的缺陷都有与旋转磁场最大幅度方向正交的机会，可在任意方向上获得最强的缺陷漏磁场以发现缺陷，要连续行走磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程二磁化电流磁化电流控制着试件上磁场强度的大小，因此，应按试件不同情况（材质、形状、尺寸、磁化方法、磁粉等）来决定磁化电流。若I过小，B小，缺陷处几乎不产生漏磁；I过大，无缺陷处B增大，出现了伪缺陷磁痕。I应按JB4730-2005执行，常用的有交流电、直流及整流电磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程1交流电优点：①有趋肤效应，表面缺陷检测灵敏度高②可实现复合磁化③比直流磁化在变截面上分布要均匀④有利于磁粉迁移，便于形成磁痕⑤易退磁⑥设备简便，易维修，价格便宜缺点：①对近表面缺陷检出能力弱于直流②不利于用剩磁检测，需配置专门设备磁粉检测MT磁化过程2整流与直流磁化①整流：随脉动程度降低，磁场渗透力提高，检出缺陷深度增加直流：检出缺陷深度最大②两者剩磁大，不易退磁，需用专用设备（如超低频退磁）③变截面处B分布不均匀，易造成漏检磁粉检测MT磁化过程三磁化规范当要求较高的磁粉检测灵敏度，生成磁场必须有足够的强度，按照JB4730-2005《承压设备无损检测》规定1电磁轭纵向磁场—提升力—在最大磁极间距上交流电≥45N提升力直流电≥177N提升力交叉磁轭≥118N提升力磁粉检测MT磁化过程2触头法—周向磁场—电极间距75~200mm磁化电流T＜19㎜，I=（3.5~4.5）倍触头间距T≥19㎜，I=（4~5）倍触头间距3直流电缆缠绕法纵向磁化磁粉检测MT磁化过程四磁粉检测设备携带式—磁轭、交流杆、电缆缠绕磁粉检测MT磁化过程磁粉检测MT磁化过程移动式—中型电缆磁化，I=1000~3000A磁粉检测MT磁化过程固定式—中小型工件的湿式磁粉检测，I=10000A磁粉检测MT磁化过程五系统性能与灵敏度评价磁粉检测灵敏度就是磁粉检测中能发现最小缺陷的能力为了判断磁粉探伤设备、磁粉或磁悬液、磁化电流的综合性能及在探测部位是否达到预期灵敏度要求，普遍采用四种灵敏度试片或试板磁粉检测MT磁化过程1标准试板：磁轭法、触头法应用时，观察最浅磁痕2灵敏度试片磁粉检测MT磁化过程3试环：观察表面孔（人工缺陷）显示最少数目目的：①评价中心导体法，磁粉材料和检测系统的灵敏度。②评价周向法，磁粉材料和检测系统的灵敏度磁粉检测MT磁化过程4磁场指示器：观察磁痕，反映试验工件表面的场强和方向磁粉检测MT磁化过程第三节磁粉检测技术磁粉检测MT检测技术一探伤前的准备1校验探伤灵敏度2清除工件表面不洁物（锈、油污），改善表面状态，提高检测灵敏度磁粉检测MT检测技术二磁化选定适当的磁化方法（纵、周、复合）、磁化方向（磁力线要尽量垂直缺陷）、磁化电流（I按标准选择，直流电+干法，交流电+湿法灵敏度高），然后接通电源，操作三施加磁粉1按喷洒方法（1）干法：利用手筛（工件水平表面）、喷雾器或喷枪等将干燥的磁粉均匀地撒在磁化工件上，然后轻轻震动工件或微微吹动工件上的磁粉，使多余磁粉去掉，磁粉在缺陷处聚集手筛—检验工件的水平表面喷雾器或喷枪—工件垂直或倾斜表面磁粉检测MT检测技术干法用的磁粉要注意经常保持干燥及纯净，刮风、下雨时不易在室外进行，广泛应用于大型铸、锻件毛坯及大型结构件焊缝的局部探伤。（直流电+干法）磁粉检测MT检测技术2湿法（1）磁悬液就是将磁粉混合在液体介质中形成的磁粉悬浮液（2）分类：油磁悬液、水磁悬液、荧光磁悬液磁粉检测MT检测技术（3）磁化方式①将磁化后工件沉浸在磁粉悬浮液中，1min后取出②将磁粉悬浮液浇在磁化了的工件上③将具有压力的悬浮液喷在磁化的工件上②、③是用于大型工件，此法可重复检查多次（交流电+湿法）一般来说，干法比湿法灵敏度高，直流电比交流电灵敏磁粉检测MT检测技术3按喷撒时间①连续法：（外加磁场法）通电同时施加磁粉或磁悬液预处理磁化退磁后处理施加磁粉或磁悬液观察磁粉检测MT检测技术此法灵敏度高、效率低，主要用于低碳钢或软钢预处理磁化退磁后处理施加磁粉或磁悬液观察磁粉检测MT检测技术②剩磁法：工件磁化停止，立即取消外加磁场，在浇注或将工件浸入磁悬液中停几秒后取出观察，利用Br，适用于高碳钢或经热处理的结构钢预处理磁化退磁后处理施加磁粉或磁悬液观察磁粉检测MT检测技术剩磁法有检验速度快，对大批量小零件适用，只要Br＞0.8T，Hc＞800A/m以上的材料就可以，但磁化规范要求高，易出现干扰信号，不适于干粉法磁粉检测MT检测技术四磁痕分析与记录㈠磁痕观察1磁痕—磁粉在被检表面上聚集形成的图像2磁粉要求①有大的μ和小的Br、Hc②磁粉颗粒要小，增加移动性，一般为200目左右，以长条形为最好；或者长条形+球形磁粉检测MT检测技术③颜色与工件表面颜色区别越大越好，可在其上包覆一层荧光物质或其它颜料磁粉检测MT检测技术3光线要求①亮处可用自然光和灯光观察②暗处可用紫外线灯，进行荧光观察（黑灯）磁粉检测MT检测技术㈡磁痕1伪磁痕：表面氧化皮、锈蚀、涂料斑点、粗糙及加工表面出现的磁痕，与实际缺陷无关2无关磁痕：金相组织不均匀，异种材料界面、非金属夹杂物偏析、应力集中区所显现的磁痕磁粉检测MT检测技术3相关磁痕热加工时出现的危害性缺陷（表面），如裂纹、气孔、夹杂物纵向、横向焊缝裂纹磁粉检测MT检测技术未磁粉检测磁粉检测磁粉检测MT检测技术干磁粉法检测痕迹磁粉检测MT检测技术干磁粉法检测痕迹磁粉检测MT检测技术荧光磁粉检测痕迹磁粉检测MT检测技术荧光磁粉检测痕迹磁粉检测MT检测技术磁粉检测MT检测技术五记录为保留并记录相关磁痕，常用照相法、透明胶带粘贴法等六退磁磁粉检测MT检测技术退磁是把工件内的Br减小到不妨碍使用的程度常见的退磁方式：交流退磁、直流退磁、其他七后处理清洗（表面残余磁粉和磁悬液）、干燥、防锈磁粉检测MT检测技术