磁粉檢測060831簡課件

1、 19/381 磁粉檢測概述磁現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)比電現(xiàn)象更早。17世紀(jì)法國著名物理學(xué)家對磁力作了定量研究。19世紀(jì)初期，丹麥科學(xué)家奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流周圍也存在著磁場。生長于英國的法拉第首創(chuàng)了磁力線的概念。1934年生產(chǎn)磁粉探傷設(shè)備和材料的Magnaflux（美國磁通公司）成立，第一臺實(shí)驗(yàn)性的固定磁粉探傷裝置問世。1935年，油磁懸液在美國開始使用。1941年，熒光磁粉投入使用。磁粉檢測技術(shù)早期被用于航空、航海、汽車及鐵路部門，用來檢測發(fā)動機(jī)、車輪軸和其它高應(yīng)力部件的疲勞裂紋。而隨著工業(yè)發(fā)展和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步，磁粉檢測技術(shù)發(fā)展很快，在航空、兵器、船舶、火車、汽車、石油、化工、鍋爐壓力容器、壓力管道和特種設(shè)備上

2、都得到廣泛應(yīng)用。目前，磁粉檢測設(shè)備從固定式移動式到便攜式，從半自動、全自動到專用設(shè)備，從單向磁化到多向磁化，設(shè)備已系列化和商品化。而晶閘管等電子元件在磁粉檢測設(shè)備的應(yīng)用，使設(shè)備小型化并實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)節(jié)。電腦編程的應(yīng)用使磁粉檢測設(shè)備智能化。而運(yùn)用電視光電探測器熒光磁粉掃查和激光飛點(diǎn)掃描系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了磁粉檢測觀察的自動化，并將檢測到的信息在微機(jī)或其它電子裝置中進(jìn)行處理，鑒別可剔除的不連續(xù)性，并進(jìn)行自動標(biāo)記和分選，大大提高了檢測的靈敏度和可靠性。2 磁性檢測方法及分類磁性檢測是利用鐵磁性材料表面與近表面缺陷會引起導(dǎo)磁率發(fā)生變化，在磁化時將在表面上產(chǎn)生漏磁場，并采用磁粉、磁帶或其他磁場測量方式來記錄與顯示

3、缺陷的一種方法。目前，磁性檢測的主要方法是磁粉檢測，近來也發(fā)展了一些其他類型的磁性檢測方法見表1。表1 磁性檢測方法的分類方 法 類 型原 理適 用 范 圍磁粉顯示磁場利用交流、直流或脈動電流磁化焊縫，采用干磁粉、磁懸液或熒光粉磁懸液顯示缺陷各種焊縫的表面與近表面缺陷，例如核設(shè)施、石油化工設(shè)備、造船、車輛、鋼結(jié)構(gòu)等磁帶錄取磁場采用磁帶緊貼于焊縫表面，記錄下缺陷引起的漏磁信號，再用探測頭提取和顯示磁帶上的缺陷信號無法涂敷磁粉與觀察的工件和自動磁性探傷的場合，例如鍋爐管間焊縫等霍爾元件測漏磁場利用霍爾元件的輸出電壓比例于漏磁場的磁感應(yīng)B來測量缺陷引起的漏磁，顯示缺陷無法施加磁粉并無法放置磁帶的場合

4、，例如管道內(nèi)壁的檢查等線圈測量交流電磁場首先利用高頻交流線圈在焊縫表面以上空間激發(fā)起均勻電磁場，采用交叉測量線圈檢測裂紋引起的磁場變形為顯示缺陷探頭距焊縫表面的間隙可達(dá)510，減少表面清理要求，并能測量裂紋長度與深度。特別適用于水下鋼結(jié)構(gòu)的檢驗(yàn)3 磁粉檢測物理基礎(chǔ)電磁學(xué)研究電磁場的規(guī)律以及物質(zhì)的電學(xué)和磁學(xué)性質(zhì)，是許多物理理論和應(yīng)用科學(xué)的基礎(chǔ)，也是磁粉檢測的物理基礎(chǔ)。3.1 磁學(xué)基本概念磁鐵能夠吸引鐵磁性材料的性質(zhì)稱為磁性。凡能夠吸引其它鐵磁性材料的物體稱為磁體，磁體是能夠建立外加磁場的物體。磁體分為永磁體是不需要力維持其磁場的磁體；電磁體是需要電源維持其磁場的磁體；超導(dǎo)磁體是用超導(dǎo)材料制成的磁

5、體。磁鐵各部分的磁性強(qiáng)弱不同，磁鐵兩端磁力線密度大、磁性特別強(qiáng)、吸附磁粉特別多被稱為磁極，磁極分為北極（N極）和南極（S極）。如圖4。磁極相近時存在排斥或吸引現(xiàn)象。同極相斥，異極相吸。磁極間相互排斥或吸引的力稱為磁力。磁體或通電導(dǎo)體的的周圍，存在著磁力作用空間，稱為磁場，它是一種特殊的物質(zhì)。磁場具有大小和方向。一般用磁力線、磁感應(yīng)線、磁場強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁通量來表示磁場的方向和大小。磁力線和磁感應(yīng)線是為了形象描述磁場，在磁場中畫出的許多曲線，曲線上每點(diǎn)的切線方向和該點(diǎn)的磁場方向一致。在真空中稱為磁力線，而在磁介質(zhì)中稱為磁感應(yīng)線，如圖5和6所示。磁力線特點(diǎn)：1）具有方向性的閉合曲線。在磁體外部

6、，由N極出發(fā)而止于S極，在磁體內(nèi)部，由S極至N極。2）互不相交，且連續(xù)不中斷。3）沿磁阻最小的路徑通過。4）可描述磁場的大小和方向。 圖4 條形磁鐵周圍的磁場 圖5 條形磁鐵的磁力線分布（圖解）圖6 馬蹄形磁鐵平放(左)和豎放時的磁力線分布（圖解）在我們的生活中存在許多磁場，它們基本上分為二類：永久磁體磁場和電流磁場。 圖7 永久磁鐵 圖8 電磁軛永久磁體是指能夠長久保持磁性的物體，比如地球和天然磁鐵及永久磁鐵等。在這些永久磁體周圍存在一個磁場即永久磁體磁場。電流磁場是指在運(yùn)動電荷周圍存在的磁場。實(shí)驗(yàn)表明，磁場的方向隨導(dǎo)體中電流方向的變化而變化，其關(guān)系用右手定則來確定：用右手握住導(dǎo)體，拇指指向

7、電流方向，其余卷曲的四指的指向就是磁場的方向。 圖9 通電直導(dǎo)體右手定則 圖10 通電線圈的磁力線分布狀態(tài)（圖解）3.2 物質(zhì)中的磁場磁疇是鐵磁質(zhì)中存在的自發(fā)微小磁化區(qū)域。鐵磁質(zhì)磁化的實(shí)質(zhì)是材料中的磁疇在外加磁場的作用下，取向根據(jù)外加磁場的方向由不規(guī)則排列到定向排列，由不顯磁性到顯示磁性的過程。高溫情況下，磁體中分子熱運(yùn)動會破壞磁疇的有規(guī)則排列，從而導(dǎo)致磁體磁性受到削弱。當(dāng)超過一定溫度，磁體的磁性就會全部消失而呈現(xiàn)順磁性，那么此時的溫度叫居里點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，我們可利用居里點(diǎn)來進(jìn)行退磁處理。圖11 施加外加磁場前磁疇狀態(tài) 圖12 施加外加磁場后磁疇狀態(tài)表4 不同材料的居里點(diǎn)材料名稱符號居里點(diǎn)/鐵

8、Fe768鈷Co1150鎳Ni365在自然界中凡是影響磁場的物質(zhì)統(tǒng)稱為磁介質(zhì)。磁介質(zhì)在外加磁場作用下顯現(xiàn)磁性的現(xiàn)象，稱為磁化。材料被磁化的難易程度可用磁導(dǎo)率來表示。磁導(dǎo)率越大，材料越易被磁化，其呈現(xiàn)的磁性也越強(qiáng)。根據(jù)不同的磁化程度，磁介質(zhì)分為抗磁質(zhì)、順磁質(zhì)、鐵磁質(zhì)?？勾刨|(zhì)：在外加磁場中呈極微弱磁性，且產(chǎn)生與外加磁場反方向的附加磁場，也叫逆磁性材料，其相對磁導(dǎo)率r1。如金、銀、銅等。順磁質(zhì)：在外加磁場中呈很弱磁性，且產(chǎn)生與外加磁場同方向的附加磁場，其相對磁導(dǎo)率r1，且為常數(shù)。如鋁、鉻、錳等。鐵磁質(zhì)：在外加磁場中極易被磁化，且產(chǎn)生與外加磁場同方向的附加磁場，其相對磁導(dǎo)率r1。如鐵、鎳、鈷及其合金等

9、。表5 不同材料的相對磁導(dǎo)率材料名稱相對磁導(dǎo)率r空氣1.0000036鋁1.000021硬橡膠1.000014奧氏體鋼（不含鐵素體）約1.0011.1奧氏體鋼（含5%鐵素體）約1.3銅0.999993鉛0.999847玻璃0.99999工業(yè)純鐵5000鑄鐵3501400鐵鈷合金20006000鐵鎳合有鐵磁性材料適合磁粉檢測，而順磁性材料和抗磁性材料都為非磁性材料。鐵磁性材料的磁化行為可用磁化曲線來描述，一般如下圖。隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度B由0增加到飽和點(diǎn)a，磁場強(qiáng)度H再增加磁感應(yīng)強(qiáng)度B將不再增加，0-a這段曲線為初始磁化曲線。當(dāng)a點(diǎn)開始逐漸減小勵磁電流時，則磁場強(qiáng)度H減小，磁

10、感應(yīng)強(qiáng)度B也相應(yīng)減小，但并不沿0-a曲線下降，而是沿a-b曲線下降。當(dāng)H=0時，則B0而是B=Br，Br就被稱為剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱剩磁。為使磁感應(yīng)強(qiáng)度B降為0，必須施加一個反向磁場強(qiáng)度Hc，則Hc就被稱為矯頑力。當(dāng)反向磁場強(qiáng)度H繼續(xù)增加，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B就沿反方向到達(dá)磁飽和點(diǎn)d。當(dāng)磁場沿c-d-e-f-a回到a點(diǎn)，就形成一個a-b-c-d-e-f-a的封閉曲線，即材料內(nèi)的磁感應(yīng)中強(qiáng)度B是按照一條對稱于坐標(biāo)原點(diǎn)的閉合曲線變化的，該曲線被稱為磁滯曲線。鐵磁性材料在減小H時的磁化曲線，并不與增加H時的磁化曲線相重疊的現(xiàn)象為磁滯現(xiàn)象。圖13 磁滯回線（圖解）根據(jù)上面所述，我們可以知道鐵磁性材料具有以下

11、特性：1）高導(dǎo)磁性：能在外加磁場作用下強(qiáng)烈磁化，從而產(chǎn)生非常強(qiáng)的附加磁場，它的磁導(dǎo)率很高，相對磁導(dǎo)率可達(dá)數(shù)百，甚至數(shù)千。2）磁飽和性：鐵磁性材料由于磁化所產(chǎn)生的附加磁場，不會隨外加磁場的增加而無限制增大，當(dāng)外加磁場達(dá)到一定程度后，材料的全部磁疇方向都已與外加磁場的方向相一致，此時磁感應(yīng)強(qiáng)度B就不再繼續(xù)增大，從而呈現(xiàn)磁飽和。3）磁滯性：當(dāng)外加磁場的方向發(fā)生變化時，磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化總是滯后于磁場強(qiáng)度的變化。當(dāng)磁場強(qiáng)度減小到零時，鐵磁性材料在磁化時所獲得的磁性并不會完全消失，而是保留了一定的剩磁。鐵磁性材料根據(jù)其不同的剩磁和矯頑力，又分成硬磁材料和軟磁材料。硬磁材料：當(dāng)HC8000A/m（100 O

12、e），則是典型的硬磁材料，其特征為磁導(dǎo)率較低、磁阻較高、剩磁較高、矯頑力較大、磁滯回線粗大的鐵磁性材料。當(dāng)如非奧氏體合金鋼、高碳鋼、鉻鋼、鈷鋼及淬火的中碳鋼等。軟磁材料：當(dāng)HC400A/m（5 Oe），則是典型的軟磁材料，其特征為磁導(dǎo)率較高、磁阻較低、剩磁較低、矯頑力較小、磁滯回線狹窄的鐵磁性材料。如工業(yè)純鐵、低碳鋼等。表6 常用磁學(xué)量概念與換算關(guān)系量的名稱符號SI單位制CGS單位制換算關(guān)系定 義公 式磁通量韋伯Wb麥克斯韋Mx1Wb=108Mx垂直穿過某一截面的磁力線條數(shù)磁感應(yīng)強(qiáng)度磁通密度B特斯拉T高斯Gs1T=104Gs垂直穿過單位面積上的磁通量（或磁力線條數(shù)）磁場強(qiáng)度H安培/米A/m奧斯

13、特Oe1A/m=4×10-3Oe0.0125 Oe表示磁場大小和方向的物理量磁導(dǎo)率享利/米H/m高斯/奧斯特Gs/Oe/磁介質(zhì)導(dǎo)磁能力的大小真空磁導(dǎo)磁率0享利/米H/m/10=4×10-7H/m真空中磁導(dǎo)磁率是一個不變的恒定值相對磁導(dǎo)磁率r/任一材料的磁導(dǎo)磁率和真空磁導(dǎo)磁率的比值表7 常用磁學(xué)公式磁場強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式SI單位制（r和R為m）CGS單位制（r和R為cm）通電長直導(dǎo)體磁場強(qiáng)度H通電長直導(dǎo)體內(nèi)部磁場強(qiáng)度H通電線圈中心的磁場強(qiáng)度H通電螺線環(huán)的磁場強(qiáng)度H例4：有一圓柱直導(dǎo)體，其直徑為20mm，通以100A直流電，求距導(dǎo)體中心5mm、10 mm、20 mm處的磁場強(qiáng)度為多

14、少？解： （1）r=5mm0.005mR=20mm/2=10mm=0.01mA/mOe（2）r=10mm0.01m=R=20mm/2=10mm=0.01mA/mOe（3）r=20mm0.02mR=20mm/2=10mm=0.01mA/mOe 例5：有一有限螺線管長500mm，內(nèi)徑為100mm，匝數(shù)為100匝，通過1A電流，求螺線管中心處的磁場強(qiáng)度為多少？解： A/mOe例6：有一環(huán)形件，外徑為400mm，其內(nèi)徑為300mm，共纏繞通電電纜40匝，當(dāng)通以50A電流時，沿環(huán)形件圓周方向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為多少？解： mA/mOe 根據(jù)以上公式計算可知，當(dāng)采用交流電和直流電對同一鋼棒進(jìn)行磁化時，其磁場強(qiáng)

15、度的分布如圖14，其共同特點(diǎn)是：1） 在被磁化的鋼棒中心位置，其磁場強(qiáng)度為零；2） 在被磁化的鋼棒表面，其磁場強(qiáng)度最大；3） 在被磁化的鋼棒表面以外，其磁場強(qiáng)度隨著距離的增加而下降。而不同點(diǎn)是：當(dāng)采用直流電磁化時，磁場強(qiáng)度從鋼棒的中心開始，一直到鋼棒的表面，磁場強(qiáng)度呈直線上升到最大值；當(dāng)采用交流電磁化時，由于交流電本身具有趨膚效應(yīng)，只有在鋼棒的近表面才開始具有磁場強(qiáng)度，并呈緩慢上升狀態(tài)，而在接近鋼棒表面時，磁場強(qiáng)度開始迅速上升，并達(dá)到最大值。當(dāng)采用交流電和直流電對同一鋼棒進(jìn)行磁化時，其磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布如圖15，與磁場強(qiáng)度分布的不同之處是：1） 由于鋼棒的磁導(dǎo)率高，根據(jù)公式，可以算得鋼棒內(nèi)的磁感

16、應(yīng)強(qiáng)度遠(yuǎn)大于磁場強(qiáng)度；2） 由于空氣中的磁導(dǎo)率近似于1，根據(jù)公式，可以算得鋼棒外的磁感應(yīng)強(qiáng)度也近似等于磁場強(qiáng)度。 圖14 鋼棒通交流和直流電磁化時 圖15 鋼棒通交流和直流電磁化時的磁場強(qiáng)度分布 的磁感應(yīng)強(qiáng)度分布 當(dāng)采用交流電和直流電磁化同一鋼管時，其磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布與鋼棒的相同，唯一區(qū)別是由鋼管內(nèi)壁開始上升，而不是從鋼管中心，圖16是采用直流電磁化鋼管時磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布。 圖16 鋼管通直流電磁化時 的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布當(dāng)采用直流電中心導(dǎo)體法磁化同一鋼管時，其磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布如圖17，根據(jù)公式H=I/(2r)可算得，鋼管內(nèi)壁的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度較外壁要大

17、，因此其內(nèi)壁的檢測靈敏度也比外壁要高。圖17 鋼管采用直流電中心導(dǎo)體法磁化時 的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度分布4 磁粉檢測原理4.1 漏磁場的形成鐵磁質(zhì)磁化后，在不連續(xù)性或截面變化處，磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入鐵磁質(zhì)表面時形成的磁場叫漏磁場。圖19 漏磁場的形成4.2 漏磁場的影響因素4.2.1 外加磁場強(qiáng)度的影響在一定范圍內(nèi)，外加磁場越大，工件越容易被磁化，磁感應(yīng)強(qiáng)度也越大，缺陷產(chǎn)生漏磁場越強(qiáng)。一般磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和值的80%左右時，漏磁場會迅速增大。在檢測區(qū)經(jīng)過充分磁化，產(chǎn)生足夠漏磁的前提下，可發(fā)現(xiàn)人肉眼無法識別的1m寬缺陷。4.2.2 缺陷大小、位置和方向的影響當(dāng)缺陷的深寬比大于1時，隨著缺陷寬度的增

18、加，所產(chǎn)生的漏磁場增大；當(dāng)缺陷的深寬比小于1時，隨著缺陷寬度的增加，所產(chǎn)生的漏磁場減小。當(dāng)缺陷寬度一定時，隨著缺陷的深度增加，漏磁場會直線增大。表面缺陷產(chǎn)生的漏磁場最強(qiáng)，隨著缺陷與表面的距離的增加，漏磁場逐漸減弱。當(dāng)缺陷的方向與磁感應(yīng)線垂直時，所產(chǎn)生的漏磁場最強(qiáng)。磁感應(yīng)線與缺陷平行時，漏磁場最弱。當(dāng)夾角為30°時，所產(chǎn)生的漏磁場為最大值的50%。圖20 缺陷與磁場方向平行的狀態(tài)圖21 磁場方向和裂紋檢出方向 圖22 磁場方向交叉90°時裂紋檢出方向4.2.3 工件表面覆蓋層的影響覆蓋層實(shí)際增大了缺陷到表面的距離，從而降低了缺陷的漏磁場強(qiáng)度。隨著覆蓋層的增加，漏磁場顯著下降。

19、因此應(yīng)將表面的覆蓋層（如漆層）去掉后再進(jìn)行磁粉檢測，以便達(dá)到較高的靈敏度，所允許的覆蓋層厚度不應(yīng)超過50m（EN1290：2002）。4.2.4 工件材料和狀態(tài)的影響 材料晶粒越大，磁導(dǎo)率越大，矯頑力越小，漏磁場就越??；反之，漏磁場就越大。隨著材料含碳量增加，磁導(dǎo)率下降，矯頑力迅速增加，漏磁場就越大。淬火可提高材料的矯頑力和剩磁，使漏磁場增大。但隨著回火溫度的增加，矯頑力和漏磁場也降低。合金元素的增加，使材料的硬度增大，矯頑力增大，漏磁場也增大。隨著冷加工壓縮變形率的增加，矯頑力和剩磁增大，漏磁場也增大。4.3 磁粉檢測原理鐵磁質(zhì)工件被磁化后產(chǎn)生磁感應(yīng)線，當(dāng)工件表面或近表面存在的缺陷與磁感應(yīng)線

20、成垂直或近于垂直角度時，磁感應(yīng)線會在缺陷處溢出，從而產(chǎn)生漏磁場，漏磁場通過吸引施加在此處的磁粉，形成可見的缺陷磁痕，將缺陷的位置、形狀和大小顯示出來。圖23 磁粉受不同缺陷產(chǎn)生的漏磁場吸引形成的磁痕顯示根據(jù)磁粉檢測原理,其適用范圍為：（1）檢測表面缺陷；（2）檢測近表面缺陷；（3）檢測鐵磁性材料（鐵、鈷、鎳）。5 磁化電流和磁化方法5.1 磁化電流為在工件上產(chǎn)生磁場而采用的電流稱為磁化電流。磁粉檢測采用的磁化電流有交流電、整流電（包括單相半波整流電、單相全波整流電、三相半波整流電和三相全波整流電）、直流電和沖擊電流七種。交流電具有趨膚效應(yīng)，對表面缺陷的檢測靈敏度高，易退磁，能實(shí)現(xiàn)感應(yīng)電流法磁化

21、，能實(shí)現(xiàn)多向磁化，有利于磁粉遷移，適用于在役工件檢測，兩次交流電磁化工序間可不退磁。 單相半波整流電具有直流的滲透性和交流的脈動性，剩磁穩(wěn)定，有利于近表面缺陷的檢測，能提供較高的靈敏度和對比度，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單輕便。三相全波整流電具有很大的滲透性和很小的脈動性，剩磁穩(wěn)定，適用于檢測焊接件、帶鍍層工件、鑄鋼件和球墨鑄鐵毛坯的近表面缺陷。直流電具有磁場滲透深度最大，剩磁穩(wěn)定，適用于鍍鉻層下的裂紋和閃光電弧焊中近表面裂紋及焊接件根部的未焊透和未熔合的檢驗(yàn).沖擊電流一般是由電容器充放電而獲得的電流。因通電時間很短，只適用于剩磁法，其優(yōu)點(diǎn)是探傷機(jī)可做得很小，但電流值卻很大。5.2 磁化方法根據(jù)工件磁化后的磁

22、場方向，磁化方法分為縱向磁化、周向磁化、復(fù)合磁化?？v向磁化法是利用通電或通磁來磁化工件，使其產(chǎn)生一個沿工件軸向或長度方向的磁場，用于檢測與軸向或長度方向垂直或近于垂直的橫向缺陷。如：磁軛法、線圈法、感應(yīng)電流法。周向磁化法是利用對工件通電，使其產(chǎn)生周向磁化，用于檢出與工件軸線平行或近于平行的縱向缺陷。如：通電法、觸頭法、中心導(dǎo)體法、平行電纜法。 圖24 觸頭法的磁力線分布 多向磁化法（復(fù)合磁化法）是通過對工件同時進(jìn)行縱向和周向或多方向磁化，在工件上產(chǎn)生隨時間變化的擺動、螺旋或旋轉(zhuǎn)磁場，可以同時檢出各方向的表面和近表面缺陷。如：交叉磁軛法、交叉線圈法。表8 各種磁化方法的特點(diǎn)與適用范圍磁化方法示

23、意 圖特 點(diǎn) 與 適 用 范 圍通電法將工件夾于探傷機(jī)的兩接觸板之間，電流從工件上通過，形成周向磁場?？蓹z測與電流方向平行的焊接缺陷工件可一次通電磁化，其長度與所需電流值無關(guān)，工藝簡單，效率高，檢測靈敏度高，但接觸不良會產(chǎn)生電弧燒傷線圈法在線圈中形成縱向磁場，易發(fā)現(xiàn)工件周向缺陷?？蓹z測管或管節(jié)點(diǎn)與接管角焊縫上的縱向裂紋采用電纜環(huán)繞工件較方便，但在工件端部會出現(xiàn)磁場泄漏使探傷靈敏度下降。故在端部區(qū)，最好采用含有“快斷電路”的磁化系統(tǒng)，以保持檢測靈敏度觸頭法用支桿觸頭接觸工件表面，電流從支桿導(dǎo)入工件。適于焊縫或大型工件的局部檢驗(yàn)。缺點(diǎn)是存在電接觸點(diǎn)，易產(chǎn)生火花，燒損工件表面，可檢測與觸頭間連線相平

24、行的缺陷通過觸頭位置的擺放可改變磁場方向，可檢測焊縫表面的縱向與橫向裂紋磁軛法由磁軛或永久磁鐵將焊縫表面兩磁極間的區(qū)域磁化，設(shè)備輕便，易于攜帶，既適合于平面焊縫也適合于角焊縫，可檢測與磁軛間連線相垂直的缺陷為檢查縱向與橫向缺陷，應(yīng)作兩次不同方向磁化，檢測速度慢。磁極與工件表面接觸不良會影響探傷靈敏度感應(yīng)電流法通過磁通變化在工件上所產(chǎn)生的感應(yīng)電流對工件進(jìn)行磁化，用于發(fā)現(xiàn)與感應(yīng)電流方向平行的缺陷適于檢測直徑與壁厚之比大于5的薄壁環(huán)形件、齒輪和不允許產(chǎn)生電弧及燒傷的工件中心導(dǎo)體法導(dǎo)體穿過并置于空心工件中心，電流通過導(dǎo)體，形成周向磁場，用于檢測空心工件的內(nèi)外表面與電流平行和位于端部徑向的缺陷適于各種有

25、孔工件，如管子、閥體等多向磁化法工件上同時施加兩個或兩個以上方向的磁場，其表面的合成磁場方向連續(xù)改變。一次可檢測出焊縫表面上任意方向的缺陷，檢測速度快適于管材、棒材、焊接件及大型鑄鍛件等在DIN 54130標(biāo)準(zhǔn)中對磁化方法及其表述符號作出了相應(yīng)的規(guī)定。表9 DIN 54130標(biāo)準(zhǔn)中磁化方法的表述符號磁化方法表述符號永久磁軛法電磁軛法JDJE線圈法中心導(dǎo)體法LSLK觸頭法感應(yīng)電流法SSSI6 磁粉檢測設(shè)備和器材6.1 磁粉檢測設(shè)備磁粉檢測設(shè)備一般包括磁粉探傷機(jī)和測量設(shè)備。磁粉探傷機(jī)的種類很多，通常按其使用方法分為固定式、移動式和便攜式三類。由于磁粉檢測中涉及到磁場強(qiáng)度、剩磁大小、白光照度和紫外線

26、輻照強(qiáng)度等的測量，因此還有高斯計、袖珍磁強(qiáng)計、照度計、紫外線輻照計等測量設(shè)備。熒光磁粉檢測時，需借助紫外線燈進(jìn)行觀察，紫外線燈又稱為黑光燈，對于熒光磁粉檢測只有波長為320nm400nm的紫外線才能用檢測。一般將紫外線分成如下三種范圍：1）波長為320nm400nm紫外線稱為UV-A，適用于熒光磁粉檢測；2）波長為280nm320nm紫外線稱為UV-B，具有使皮膚變紅的作用，還可引起曬斑和雪盲，不能用于磁粉檢測；3）波長為100nm280nm紫外線稱為UV-C，具有殺菌作用，能引起猛烈燃燒，還會傷害眼睛，也不能用于磁粉檢測。對于紫外線燈應(yīng)定期檢查，以保證其完好無損，且其輻照強(qiáng)度能滿足檢測要求。

27、檢測時應(yīng)使燈管至少預(yù)熱5分鐘，并在被檢工件表面測量。表10 常用磁粉檢測設(shè)備和特點(diǎn)及作用檢測設(shè)備設(shè)備類型示意圖特點(diǎn)和作用磁粉探傷機(jī)固定式 固定場所安裝使用，尺寸重量大，檢測功能全用于需較大磁化電流的可移動的中小焊接工件 移動式可進(jìn)行自由移動，尺寸和重量小于固定式可用于小型焊接件或不易移動的大型工件 便攜式觸頭型體積小，重量輕，移動方便 適用于野外、高空等現(xiàn)場及壓力容器的局部焊縫探傷電磁軛型交叉磁軛型測量設(shè)備高斯計利用霍爾效應(yīng)原理，采用霍爾元件作探頭，通過對霍爾電勢差的測量，從而得到工件表面及螺管線圈中的磁感應(yīng)強(qiáng)度袖珍磁強(qiáng)計利用力矩原理制成的，測量工件退磁后的剩磁和工件磁化后的磁感應(yīng)強(qiáng)度的簡易測

28、儀器磁強(qiáng)計不能測量強(qiáng)磁場白光照度計用于測量工件檢測區(qū)的白光強(qiáng)度紫外線輻照計用來測量工件檢測區(qū)的紫外線輻照能量UV-A型紫外線輻照計用于測量波長范圍為320400nm的紫外線6.2 磁粉檢測器材6.2.1 磁粉磁粉是磁粉檢測中顯示缺陷的重要介質(zhì)，其由鐵磁性金屬微粒組成。磁粉質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響磁粉檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和靈敏度。磁粉有各種各樣的形狀，如條形、橢圓形、球形或其它不規(guī)則的顆粒形狀。干粉規(guī)格一般為0.180.09mm，濕粉規(guī)格一般為0.0500.035mm。根據(jù)磁痕的觀察方式，分為熒光磁粉和非熒光磁粉；根據(jù)磁粉的分散劑，分為干法磁粉和濕法磁粉。在紫外線照射下熒光磁粉發(fā)現(xiàn)黃綠色熒光，可提高探傷靈

29、敏度。非熒光磁粉主要有黑色、紅色、白色、黃色、灰色等多種類型。黑磁粉主要成分為Fe3O4粉末；紅磁粉主要成分為-Fe2O3粉末；白磁粉主要成分為純鐵粉末或黑、紅磁粉粘附極薄的白色或銀白色物質(zhì)（如鋁或氧化鎂）制成粉末。高溫磁粉可在300400的高溫下使用，主要以純鐵粉末加鉻、鋁、硅等成分制成?？招那蛐未欧塾糜诟煞ㄌ絺?，其探傷靈敏度較高，分散性和移動性好，但不易被磁化，主要由鐵鉻鋁的復(fù)合氧化物制成。條形磁粉易于磁化，但流動性差。因此理想的干粉應(yīng)由一定比例的條形、球形和其它形狀磁粉混合而成。 濕法磁粉磁粉非熒光磁粉熒光磁粉濕法磁粉干法磁粉用水分散劑用油分散劑普通磁粉高溫磁粉空心球形磁粉圖25 磁粉的

30、分類6.2.2 磁懸液將磁粉按一定比例放入油介質(zhì)或含有添加劑的水中，并使其呈分散懸浮狀態(tài)的混合液體稱為磁懸液。其中油介質(zhì)或含有添加劑的水叫分散劑（或載液）。表11 不同分散劑（載液）的性能要求分散劑種類性 能 要 求油基載液1）低粘度，在38時不應(yīng)超過5×10-6m2/s2）高閃點(diǎn)，最低為603）如果使用熒光磁粉，要求油的固有熒光低，即不應(yīng)干擾熒光磁粉的有效性4）不起化學(xué)反應(yīng)，以免減少懸浮的磁粉，并且無臭味水載液1）有良好的濕潤性與分散性，并且無泡沫以免干擾磁痕的形成2）無腐蝕性，不應(yīng)腐蝕被檢驗(yàn)的裝置3）低粘度，在38時不應(yīng)超過5×10-6m2/s4）使用熒光磁粉時，不應(yīng)有

31、熒光5）呈堿性，但PH值不應(yīng)超過10.66）無臭味，不起化學(xué)反應(yīng)，不應(yīng)造成磁懸液變質(zhì)6.2.3 反差增強(qiáng)劑在進(jìn)行磁粉檢測時，由于工件表面粗糙不平，或由于磁痕與工件表面顏色對比度很低，會使缺陷難以檢出，容易造成漏檢。為了提高缺陷磁痕與工件表面顏色的對比度，探傷前，在工件表面上先噴上一層白色薄膜，從而使磁痕顯示更清晰。這一層白色薄膜就叫反差增強(qiáng)劑。反差增強(qiáng)劑是氧化鋅等白色粉末與易于揮發(fā)的有機(jī)溶劑等組成的懸濁液。6.2.4 靈敏度試片磁粉探傷過程中，為了驗(yàn)證磁化方法和規(guī)范是否合適及有效檢測區(qū)是否達(dá)到要求，應(yīng)采用靈敏度試片進(jìn)行測定。靈敏度試片可以確定磁化規(guī)范、磁場方向、有效磁場范圍、檢查磁粉和磁懸液性

32、能、評價磁粉探傷系統(tǒng)靈敏度、操作水平及探傷結(jié)果，但不能定量測定磁場強(qiáng)度及分布。表12 不同試片(塊)的基本參數(shù)和主要用途試片（塊）型號示意圖人工缺陷基本參數(shù)主 要 用 途A型試片試片厚度：100m人工缺陷槽深：15、30、60m三種檢查探傷裝置、磁粉、磁懸液綜合性能及磁場方向、探傷有效范圍等直流標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形試塊（B型）孔徑Ø1.78的12個人工通孔，孔到試塊外圓表面距離由1.78至21.34檢查直流電或整流電連續(xù)法磁化時，探傷裝置、磁粉、磁懸液的綜合性能與靈敏度磁場指示器8塊餅形低碳鋼與銅片焊在一起，餅形碳鋼片間隙為人工缺陷僅用于了解工件表面的磁場方向和有效磁化范圍MTU3型表面有許多人

33、工裂紋檢查探傷試劑性能7 磁粉檢測工藝磁粉檢測方法根據(jù)磁化工件和施加磁粉、磁懸液的時機(jī)，分為連續(xù)法和剩磁法，連續(xù)法可用干法和濕法檢測，剩磁法只能用于濕法檢測，其操作程序一般包括預(yù)處理、磁化、施加磁粉、磁痕的觀察、記錄、退磁、后處理等。操作的主要步驟如下：連續(xù)法：1）首先對被檢工件表面進(jìn)行預(yù)處理； 2）對被檢工件進(jìn)行磁化； 3）在磁化的同時施加磁懸液或磁粉； 4）濕法時，先停止施加磁懸液后再停止磁化，然后進(jìn)行檢驗(yàn)觀察；干法時，在通電的同時去除多余磁粉，檢驗(yàn)觀察后再停止磁化。剩磁法：1）首先對被檢工件表面進(jìn)行預(yù)處理； 2）對被檢工件進(jìn)行磁化； 3）然后將被檢工件浸入攪拌均勻的磁懸液中，在1020s

34、后取出檢驗(yàn)觀察； 4）檢驗(yàn)完成前，被檢工件不能與任何鐵磁性材料接觸，以免產(chǎn)生磁寫。預(yù)處理磁 化退 磁后處理檢 驗(yàn)澆磁懸液預(yù)處理磁 化施加磁懸液連續(xù)法剩磁法圖26 磁粉檢測的一般操作程序表13 磁粉檢測程序的工藝要點(diǎn)程 序工 藝 要 點(diǎn)預(yù)處理清理焊縫及附近母材，如去除焊縫表面污垢、焊接飛濺物、松散的鐵銹與氧化皮、厚度較大的各種覆蓋層使用干磁粉時，或者使用與清洗液性質(zhì)不同的磁懸液時，必須等焊縫表面干燥后才能進(jìn)行檢驗(yàn)磁 化焊縫檢驗(yàn)區(qū)應(yīng)在兩個互相垂直的方向分別各磁化一次，一般采用連續(xù)磁化法，一次通電時間13s磁化規(guī)范采用標(biāo)準(zhǔn)推薦值或符合標(biāo)準(zhǔn)要求的靈敏度試片測定。檢驗(yàn)區(qū)域必須包括焊縫和熱影響區(qū)域易產(chǎn)生冷

35、裂紋的焊接結(jié)構(gòu)不允許采用觸頭法檢驗(yàn)施加磁粉濕法：在磁化過程中施加磁懸液，伴隨液體流動帶動磁粉在漏磁場處形成磁粉堆積即磁痕干法：均勻地施加磁粉，利用柔和氣流使其流動，促使在漏磁場上形成磁痕磁痕的觀察非熒光磁粉的痕跡在白光下觀察，光強(qiáng)應(yīng)不小于500Lx；熒光磁粉的痕跡在白光下不大于20Lx的暗環(huán)境中采用紫外線燈照射觀察，紫外線燈的亮度應(yīng)不低于1000W/2,可借助于210倍的放大鏡觀察記 錄可采用文字說明、草圖、照片、透明膠帶、用透明清漆、可剝離反差增強(qiáng)劑、錄相、環(huán)氧樹脂或化學(xué)磁粉混合物、磁帶、電子掃描等記錄方法退 磁交流磁化通常剩磁很少，一般不需進(jìn)行退磁只有當(dāng)剩磁會影響焊件的后加工工序、使用性能

36、、周圍設(shè)備或儀表時應(yīng)進(jìn)行退磁交流電退磁：只需一點(diǎn)一點(diǎn)地降低磁化電流，或連續(xù)降低磁化電流到某個很低的數(shù)值直流電退磁：通常用反復(fù)改變電流方向并逐步降低磁化電流強(qiáng)度的方法，來達(dá)到退磁的目的如被檢工件進(jìn)行磁粉檢測后要熱處理，且熱處理溫度能達(dá)到該材料居里點(diǎn)的，可不進(jìn)行退磁處理后處理應(yīng)將工件表面的磁粉及反差增強(qiáng)劑清除，對使用水磁懸液檢驗(yàn)后的工件表面進(jìn)行防銹處理8 磁粉檢測應(yīng)用8.1 焊縫的磁粉檢測磁粉檢測是檢驗(yàn)焊縫質(zhì)量，保證設(shè)備、工件安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。焊縫的磁粉檢測，按產(chǎn)品制造工序分為坡口檢測、焊接過程檢測。坡口檢測是對采用氣割或機(jī)加方式加工出的坡口進(jìn)行檢測，以檢出原材料中的氣孔、夾渣、分層、裂紋及

37、加工過程中產(chǎn)生的裂紋等缺陷，從而保證焊接質(zhì)量。焊接過程檢測是為了及時發(fā)現(xiàn)并清除焊接過程中的層間、焊縫及熱影響區(qū)、補(bǔ)焊處等存在的缺陷，保證焊接質(zhì)量。層間檢測大多采用高溫磁粉、干粉法來檢測。焊縫的磁粉檢測大都用電磁軛、旋轉(zhuǎn)磁場、觸頭法。采用觸頭法檢測時，應(yīng)使工件表面與電極接觸良好，以防止電火花產(chǎn)生。由于觸頭法檢測時所使用的電流很大電壓很小，所以檢測人員無觸電危險。圖27 磁軛法90°交叉檢測焊縫表14 典型磁化方法和參數(shù)磁軛典型磁化法觸頭的典型磁化法磁化電流5A/（有效值）繞電纜或線圈的典型磁化法d75bd/290°d75bd/290°20a50NI8Dd175d275b1d1/2b2d250d75bd/220a50NI8Dd175d275b1d1/2b2d250d75bd/220a50NI8Dd175d275b1d1/2b2d250d75bd