磁粉探伤

无损探伤磁粉探伤磁粉探伤一、磁粉探伤的物理基础二、磁粉探伤材料与设备三、磁粉探伤工艺方法四、焊缝磁粉探伤工作实施细则五、检验依据及标准一、磁粉探伤的物理基础1.磁的基本概念2.铁磁性材料3.电流与磁场4.漏磁场1.磁的基本概念磁的基本概念分：磁性、磁极、磁力线、磁场强度、磁感应强度和磁导率等。磁导率μ表示材料被磁化的难易程度或导磁能力的强弱。μ大，表示该材料易磁化，导磁能力强。μ小，表示该材料难磁化，导磁能力弱。2.铁磁性材料2.1.铁素体F是少量C溶于α铁中形成的固溶体，具有强铁磁性。2.2.奥氏体A是少量C溶于γ铁中形成的固溶体，为非铁磁性。2.3.马氏体M是奥氏体A经淬火得到的过饱和固溶体，呈体心四方结构，为弱铁磁性。2.4.渗碳体（Fe3C）是Fe与C的化合物，呈正交复杂结构，为弱铁磁性。2.5.珠光体P是渗碳体和铁素体的机械混合物，具有较强的铁磁性。2.铁磁性材料由于磁粉探伤的物理基础及原理，从而局限了它的应用范围，磁粉探伤只适用于导磁性材料。备注：在合金钢中，由于加入一些合金元素，组织发生变化，因此磁性也随着发生变化。当在碳钢中加入足够量的Cr、Ni两种元素，就能使奥氏体区扩大，称为奥氏体不锈钢。由于奥氏体不锈钢在室温下的组织为奥氏体，为非铁磁性物质，所以不能采用磁粉探伤。例如1Cr18Ni、1Cr18Ni9Ti等。2.铁磁性材料值得注意的是不锈钢还包括铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。铁素体不锈钢室温下基本组织是铁素体具有强铁磁性，如Cr17、Cr17Ti等。马氏体不锈钢室温下基本组织为马氏体与铁素体，具有较强的铁磁性，如1Cr13、2Cr13等。由此可见铁素体不锈钢和马氏体不锈钢为铁磁性材料，所以可以采用磁粉探伤。3．电流与磁场现代科学研究表明，物质的磁性起源于物质内部分子、原子中电子的运动，一切磁现象都是电荷运动产生的。电流周围存在磁场。电流与磁场的关系不得不提到的两大定律:毕奥-沙发定律和安培环路定律。毕奥-沙发定律式中—导线上的电流元；—与r之间夹角，﹤180°；—参考点p至电流元的距离。毕奥-沙发定律是在大量实验的基础上进行理论分析经科学抽象后提出来的，适用于任何载流导体。对于计算圆环导线电流轴线上的磁场、长直螺线管内部的磁场等都具有一定优越性。24sinrIdldHllrIdldHH2sin41IdlIdlr3．电流与磁场安培环路定律实验证明，在真空中任何闭合线上，磁场强度H的线积分的值等于包围在该闭合线内各电流的代数和。安培环路定律是由毕奥-沙发定律在特定条件下推导出来的。计算比较方便，但只适用于计算闭合线上各处H相等的磁场。如长直导线周围的磁场、长直螺线与环形螺线管内的磁、长直载流圆柱体、空心圆柱体内外的磁场。liIHdl4.漏磁场工件表面无缺陷时，工件被磁化以后，磁力线均匀分布于工件中，几乎没有磁力线穿出和进入工件，因此不会形成S、N极。当工件表面存在缺陷时，缺陷处空气的磁导率μ很小，磁阻很大，磁力线难以通过缺陷。这时磁路就会发生变化，从而使一部分磁力线被挤到缺陷尖端下部通过，一部分被挤出工件表面后再进入工件，少部分磁力线直接通过缺陷。从而工件表面泄露出来的磁力线，形成S、N极，即漏磁场。缺陷处产生的漏磁场是看不见的，必须通过吸附磁粉形成磁痕或其他方式来显示。磁痕宽度比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕容易观察出来。4.漏磁场磁粉探伤的原理是指铁磁性材料被磁化以后，由于缺陷处磁导率低，磁阻大，致使磁力线穿出和进入，而产生S、N极，形成漏磁场。当磁粉施加在工件表面时，漏磁场附近的磁粉被磁化也形成S、N极。这时漏磁场和磁粉的磁极相互作用，于是在缺陷处形成磁痕，从而显示缺陷。4.漏磁场磁粉探伤工件表面或近表面缺陷示意图二．磁粉探伤材料与设备1.磁粉与磁悬液2.灵敏度试片3.磁粉探伤机1.磁粉与磁悬液磁粉是一粒度细小的磁性粉状物质，主要成份为Fe3O4、Fe2O3。1.磁粉分类1.1据磁痕的观察方法分：荧光磁粉和非荧光磁粉；1.2据分散介质不同分：干磁粉和湿磁粉。1.3除了上述的几种磁粉外，随着钢构件的应用范围及环境影响，目前已经研究出一些特种磁粉，如空心球形磁粉、湿法固着磁粉、高温磁粉等。1.磁粉与磁悬液灌装红水磁悬液2.灵敏度试片灵敏度试片分：A型灵敏度试片、环形灵敏度试块（B型灵敏度试块）、平板型灵敏度试块（C型灵敏度试块）和磁场指示器（八角灵敏度试块）。2.灵敏度试片A型灵敏度试片C型灵敏度试片3.磁粉探伤机分类：固定式、移动式和便携式。便携式探伤机又分：电磁轭型、交叉磁轭型、永久磁轭型和支杆型。3.磁粉探伤机便携式探伤机固定式探伤机三、磁粉探伤工艺方法1.磁粉探伤方法与一般工艺操作2.磁化方法3.磁化电流4.磁化规范5.磁痕分析6.退磁7.记录、报告与标记8.影响磁粉探伤灵敏度的主要因素1.磁粉探伤方法与一般工艺操作探伤方法分类：根据分散介质不同分为干法和湿法，根据施加磁粉或磁悬液的时机不同分为剩磁法和连续法。一般工艺操作规程：预处理1)磁化工件2)施加磁粉或磁悬液3)观察检查4)退磁5)后处理6)记录与标记1.磁粉探伤方法与一般工艺操作磁粉探伤操作2.磁化方法根据外加磁场的方向不同分：周向磁化法、纵向磁化法和复合磁化法。1)周向磁化法又分：直接通电法、穿心棒法、穿电缆法、支杆法等；2)纵向磁化法又分：线圈法、磁轭法和电磁感应法等；3)复合磁化法又分：旋转磁场磁化法、摆动磁场磁化法和纵向周向先后磁化法。3.磁化电流目前磁粉探伤常用的磁化电流：交流电、直流电、整流电和冲击电流等几种。3.磁化规范3.1磁化电流大小的确定磁化电流的大小对磁粉探伤灵敏度有决定性的影响。确定磁化电流的原则是使工件表面或近表面规定深度和大小的缺陷得到清晰显示。具体确定方法有几种：一是根据工件材料的磁化曲线来确定，一般以使工件表面的磁感应强度达到饱和磁感应的80%为宜。这样既可防止磁化不足引起漏检；又可防止过渡磁化，产生杂乱显示。二是利用灵敏度试片进行试验来确定所需的磁化电流值，这种方法较可靠。三是利用一些成功的经验公式或理论公式来确定磁化电流值，这种方法简便可行。3.磁化规范例：工件周向磁化规范注：I—磁化电流（A）（交流有效值）D—工件直径（mm）S—板之宽度（mm）规范名称适用于哪些工件能发现哪些缺陷检验方法工件表面磁场强度（A/m）工件磁化电流计算公式圆筒形圆板板材标准规范表面光洁度较高负荷工件深度超过0.05毫米的表面缺陷，以及埋藏深度在0.5毫米之内较大缺陷剩磁法8000I=25DI=16DI=16S连续法2400I=8DI=5DI=5S严格规范弹簧、喷嘴管等高负荷工件及工件应力高度集中区，这些部位易产生早期疲劳裂纹或细小磨削裂纹在抛光表面上，凡深度在0.05毫米之内细小发纹和磨削裂纹均可全部发现，亦即实际上可发现所有缺陷剩磁法14400I=45DI=30DI=30S放宽规范承受静力和重复静力（拉伸、压缩）的表面粗加工工件能发现所有危险缺陷（表面裂纹、延伸于金属深处之发纹），也能部分发现细小缺陷连续法4800I=15DI=10DI=10S剩磁法4800I=15DI=10DI=10S3.磁化规范3.2磁化时间在磁粉探伤中，还必须合理选择磁化时间，磁化时间太短，达不到磁化效果；磁化时间太长，生产效率低。一般连续法探伤时，要通电2~3次，1~3秒/次。剩磁法探伤时，要通电1~2次，0.5~1秒/次。5.磁痕分析磁痕分为相关显示和非相关显示，非相关显示一般都是伪缺陷。缺陷磁痕一般有：1）裂纹2）夹杂3）分层4）白点5）折迭6）疏松7）气孔8）发纹5.磁痕分析伪磁痕一般有：1）工件截面突变2）加工硬化3）局部淬火4）两种材料结合处5）碳化物带状组织6）磁泻7）磁化电流过大8）电极与磁极9）划伤或刀痕10）其他注：其他—工件表面的油污、熔渣等也会引起磁粉聚集，形成磁痕。这种磁痕在清除工件表面的油污、熔渣后可以消除。5.磁痕分析磁痕的评定：JB4730-94将缺陷磁痕分为圆形显示、线性显示。圆形显示是指长度与宽度之比小于或等于3的缺陷显示。线性显示是指长度与宽度之比大于3的缺陷显示。据缺陷方向不同又分为横向缺陷与纵向缺陷。横向缺陷是指缺陷长轴方向与工件轴线夹角≥30°的缺陷，其余为纵向缺陷。同一直线上有两个或两个以上缺陷，且间距≤2mm时，按一个缺陷处理，其累积长度为两个缺陷之和加间距。5.磁痕分析磁痕显示图6.退磁由磁滞回线可知，磁粉探伤过的工件不管在任何处断电都将保留一定的剩磁，工件上存在的剩磁往往会带来一些不良后果。因此磁粉探伤后的工件有时要退磁。例如:1)当工件附近有电磁剂量仪表时，工件剩磁将会影响仪表的正常工作，使仪表的剂量精度下降，误差增加。2)对于运动的零部件，因剩磁存在而吸附磁粉或金属微粒，加速零部件的磨损和损坏，使寿命降低。3）探伤以后需要进行继续加工的工件，由于剩磁存在而吸附铁屑，干扰对工件的进一步加工，使工件表面光洁度降低。4）在电弧焊中，当工件剩磁较大时，剩磁会使焊接电弧发生偏转，造成焊位偏离。5）工件上剩磁的存在还会影响工件上的磁粉的清除和进一步检查。6.退磁当然，也不是所有的工件在磁粉探伤后都要退磁，遇以下几种情况可以不退磁。•1)要求不高的非运动零部件，如某些锅炉压力容器。•2)磁粉探伤后尚需要进行加热温度在磁性居里点以上的热处理。•3)需要进一步进行磁粉探伤的工件。•4)磁导率很高，剩磁很低的某些软磁材料。退磁的原理和条件及退磁方法详见参考书。8.影响磁粉探伤灵敏度的主要因素磁粉探伤灵敏度是指有效地检出工件表面或近表面规定大小缺陷的能力。认真分析影响磁粉探伤灵敏度的主要因素，对于防止缺陷漏检或误判，提高探伤灵敏度具有重要的意义。影响磁粉探伤灵敏度的几大因素：1)工件状况的影响。2)缺陷状况的影响。3)磁粉与磁悬液性能的影响。4)磁化电流和磁化方法的影响。5)工艺操作的影响。四、焊缝磁粉探伤工作实施细则1.适用范围2.引用标准与依据3.作业准备4.磁粉探伤检测工艺5.材料磁粉探伤要求6.钢板质量缺陷检验7.返修检测8.注意事项1.适用范围广泛应用于导磁性材料表面和近表面缺陷的检测，对裂纹、分层、折迭等缺陷尤为灵敏。2.引用标准与依据检验依据：GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》引用标准：JB/T6061-2007《焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级》JB4730.4-2005《承压设备无损检测磁粉检测》3.作业准备3.1仪器准备3.2磁粉准备按使用方法分类为：a按磁痕的观察方法分：荧光磁粉和非荧光磁粉；b按分散介质不同分：干磁粉和湿磁粉。3.3探伤面准备在探伤前必须准备好要探伤的探伤面，清除工件表面的油污、铁锈、毛刺、氧化皮、金属和砂粒等；使用水磁悬液，表面要认真除油；使用油磁悬液时，工件表面不应有水分；干法检验时，工件表面应干净和干燥。有非导电覆盖层的工件，在电磁化时，必须将与电极接触部位的非导电覆盖层打磨掉。装配件一般应分解后探伤。若工件有盲孔和内腔，磁粉液流进后难以清洗，探伤者应将孔洞用费研磨性材料封堵。如果磁痕和工件表面颜色对比度小，可在探伤前先在工件表面涂敷一层反差增强剂。4.磁粉探伤检测工艺4.1磁粉探伤方法选用选用磁粉探伤时，不同的磁化方式选择考虑以下几个方面：4.1.1缺陷的方向；4.1.2缺陷的埋藏深度，近表面宜采用直流磁化方法，表面缺陷宜采用交流磁化法；4.1.3工件大小、形状、尺寸；4.1.4被检工件数量，即工作量；4.1.5冲击电流只适用于剩磁法，仅限于探表面缺陷。4.磁粉探伤检测工艺4.2磁粉探伤工艺从磁粉探伤预处理-磁化工件-施加磁粉-磁痕分析-退磁和到检验完毕进行后处理全过程。4.2.1工序安排4.2.1.1磁粉探伤工序应安排在容易产生缺陷的各道工序（如焊接、热处理、机加工、磨削、矫正机加载试验）之后进行。4.2.1.2对于有