磁粉检测

1 JB4730-2005承压设备无损检测 JB4730-2005承压设备无损检测 标准修订情况介绍 标准修订情况介绍 （磁粉检测部分） （磁粉检测部分） 湖南省特种设备检测中心 湖南省特种设备检测中心 周志伟 周志伟 前前 言言 JB4730-94 压力容器无损检测 标准是 压 力容器安全技术监察规程 及有关的产品标准和 压力容器无损检测 标准是 压 力容器安全技术监察规程 及有关的产品标准和 GB150钢制压力容器等的配套标准，由全国 压力容器标准化技术委员会提出， 全国压力容器 标准化技术委员会制造分会归口， 原机械部、 化 工部、 劳动部和中国石油化工总公司联合发布的 强制性行业标准。 该标准 钢制压力容器等的配套标准，由全国 压力容器标准化技术委员会提出， 全国压力容器 标准化技术委员会制造分会归口， 原机械部、 化 工部、 劳动部和中国石油化工总公司联合发布的 强制性行业标准。 该标准 94 年年 1 月月 29 日正式发 布， 日正式发 布，94 年年 5 月月 1 日实施。日实施。1995 年年 2 月原劳动部 下达 月原劳动部 下达 1995 年第年第 65 号文“关于贯彻执行号文“关于贯彻执行 JB4730-94压力容器无损检测标准的通知” ， 要求压力容器行业的设计、选材、制造、安装、 使用、检验和修理等一律执行 压力容器无损检测标准的通知” ， 要求压力容器行业的设计、选材、制造、安装、 使用、检验和修理等一律执行 JB4730-94 标准。标准。 2 JB4730-94 标准贯彻执行近标准贯彻执行近 10 年来，对规 范压力容器的管理， 保障压力容器产品质量， 提 高压力容器行业设计、选材、制造、使用、检验 水平，减少爆炸事故等方面起到了积极的作用。 但是在贯彻执行中也发现了不少问题，如有些 容规 中包括的有色金属材料制压力容器的检 测方法在标准中尚没有反映； 压力管道的检测内 容缺口比较大； 与锅炉行业的关系不够明确； 射 线检测部分尚有一些条款不尽完善， 此外在用锅 炉、 压力容器及压力管道的无损检测内容尚无标 准规范可循等等。 上述问题有的通过标准修改单 和标准宣贯进行了修改和说明，有的则尚未解 决。 年来，对规 范压力容器的管理， 保障压力容器产品质量， 提 高压力容器行业设计、选材、制造、使用、检验 水平，减少爆炸事故等方面起到了积极的作用。 但是在贯彻执行中也发现了不少问题，如有些 容规 中包括的有色金属材料制压力容器的检 测方法在标准中尚没有反映； 压力管道的检测内 容缺口比较大； 与锅炉行业的关系不够明确； 射 线检测部分尚有一些条款不尽完善， 此外在用锅 炉、 压力容器及压力管道的无损检测内容尚无标 准规范可循等等。 上述问题有的通过标准修改单 和标准宣贯进行了修改和说明，有的则尚未解 决。 2000 年全国质量技术监督总局锅炉局及全 国锅容标委决定对 年全国质量技术监督总局锅炉局及全 国锅容标委决定对 JB4730-94 标准进行修订， 现 将磁粉检测部分的主要修订内容给大家作一个 汇报。 标准进行修订， 现 将磁粉检测部分的主要修订内容给大家作一个 汇报。 第一章第一章 范围范围 1检测范围检测范围 JB4730-94 标准 （磁粉篇） 检测范围仅限于铁标准 （磁粉篇） 检测范围仅限于铁 3 磁 性 材 料 制 成 的 压 力 容 器 及 其 零 件 。磁 性 材 料 制 成 的 压 力 容 器 及 其 零 件 。 JB4730-2005 标准将检测范围扩大到锅炉、压力 容器及压力管道等承压设备。 与承压设备有关的 支承件和结构件， 如有要求也可参照本标准进行 磁粉检测。 标准将检测范围扩大到锅炉、压力 容器及压力管道等承压设备。 与承压设备有关的 支承件和结构件， 如有要求也可参照本标准进行 磁粉检测。 2标准编制依据标准编制依据 在在 60 年代， 国内不少单位对压力容器进行磁 粉检测是采用苏联 年代， 国内不少单位对压力容器进行磁 粉检测是采用苏联 50 年代的操作规范，有的是 按 年代的操作规范，有的是 按 1964 年机械部无损探伤技术条件要求进行检 测。到 年机械部无损探伤技术条件要求进行检 测。到 80 年代，执行年代，执行 JB741-80钢制焊接压力 容器技术条件的附录 钢制焊接压力 容器技术条件的附录 4（焊缝磁粉检测）和附 录 （焊缝磁粉检测）和附 录 6（螺栓件磁粉检测） 。（螺栓件磁粉检测） 。JB3965-85钢制压力 容器磁粉探伤 （参照 钢制压力 容器磁粉探伤 （参照 ASME SE-709 磁粉检验 推荐操作方法）和 磁粉检验 推荐操作方法）和 JB4248-86压力容器锻件磁 粉探伤 （参照 压力容器锻件磁 粉探伤 （参照 ASME SE-275 锻钢件磁粉检验 方法）制订完成后，国内锅炉、压力容器行业的 磁粉检测工作，基本上按照这两个标准执行。 锻钢件磁粉检验 方法）制订完成后，国内锅炉、压力容器行业的 磁粉检测工作，基本上按照这两个标准执行。 JB4730-94压力容器无损检测是参照压力容器无损检测是参照 ASME SE-709 和和 JIS G0565、JB3965-85、JB4248-86 等标准起草的，在压力容器行业普遍使用。等标准起草的，在压力容器行业普遍使用。 JB4730-2005 标准磁粉检测部分主要参考了下 列内容起草： 标准磁粉检测部分主要参考了下 列内容起草： 4 (A) ASME SE-709 （2001版）（等同于版）（等同于ASTM E709-95）磁粉检测标准。）磁粉检测标准。 (B) JIS G0565 钢铁材料的磁粉探伤检验方 法及缺陷磁痕的等级分类。 钢铁材料的磁粉探伤检验方 法及缺陷磁痕的等级分类。 (C) ASME 第第 8 篇（篇（2001 年版） 。年版） 。 (D) 欧洲标准欧洲标准 EN1290：1998（等同于英国 标准）焊缝无损检测焊缝磁粉检测。 （等同于英国 标准）焊缝无损检测焊缝磁粉检测。 (E) JB4730-94 标准标准 (F) 本标准中规范性引用文件。本标准中规范性引用文件。 (G) 行业上的一些建议。行业上的一些建议。 第二章第二章 规范性引用文件规范性引用文件 由 于由 于 GB/T16673 无 损 检 测 引 用 黑 光 源 （ 无 损 检 测 引 用 黑 光 源 （UV-A）辐射的测量标准已发布，因此不再用 过去 ）辐射的测量标准已发布，因此不再用 过去 GB5097 黑光源的间接评定方法。黑光源的间接评定方法。 增加了国内最新相关标准， 如增加了国内最新相关标准， 如 JB/T6065-2004 无损检测无损检测 磁粉检测用试片 、磁粉检测用试片 、 JB/T6066-2004 无 损 检 测 无 损 检 测 磁 粉 检 测 用 环 形 试 块 、磁 粉 检 测 用 环 形 试 块 、 JB/T8290-1998磁粉探伤机 。磁粉探伤机 。 GB/T-国家标准，国家标准，JB/T-机械行业标准， “机械行业标准， “T” 表示推荐性标准。 ” 表示推荐性标准。 在我国，影响较大的国外无损检测标准主要在我国，影响较大的国外无损检测标准主要 5 是：是： 美国材料试验学会标准（美国材料试验学会标准（ASTM） 、） 、 美国机械工程师标准（美国机械工程师标准（ASME） 美国军用标准美国军用标准 （MIL） 、） 、 欧洲标准（欧洲标准（EN） 英国标准英国标准 （BS） 日本工业标准（日本工业标准（JIS） 国际标准化组织标准（国际标准化组织标准（ISO） 德国标准（德国标准（DIN） 第三章第三章 一般要求一般要求 1对磁粉检测人员的要求 对磁粉检测人员的要求 磁粉检测人员应符合本标准第一部分中“通 用要求”中的要求，但要强调的是：磁粉检测人 员未经矫正或经矫正的近（距）视力和远（距） 视力应不低于 磁粉检测人员应符合本标准第一部分中“通 用要求”中的要求，但要强调的是：磁粉检测人 员未经矫正或经矫正的近（距）视力和远（距） 视力应不低于 5.0（小数记录值为（小数记录值为 1.0） ，测试方 法应符合 ） ，测试方 法应符合 GB11533标准对数视力的规定。 并一年检查一次， 不得有色盲， 这是因为有相当 一部分探伤人员未能做到这一点。 医学上对色盲 和色弱是这样定义的： 色盲是指全部或部分失去 对颜色的分辨能力；色弱是指对颜色能正确认 标准对数视力的规定。 并一年检查一次， 不得有色盲， 这是因为有相当 一部分探伤人员未能做到这一点。 医学上对色盲 和色弱是这样定义的： 色盲是指全部或部分失去 对颜色的分辨能力；色弱是指对颜色能正确认 6 出， 但表现出识别困难或辨认的时间较长。 由于 磁粉有多种颜色， 并且荧光磁粉检测时， 在紫外 线的照射下， 荧光磁粉的磁痕显黄绿色荧光， 所 以要求从事磁粉检测工作的人员，不能是色盲， 由于色弱者具备对简单的颜色辨认能力， 因此本 标准不再象 出， 但表现出识别困难或辨认的时间较长。 由于 磁粉有多种颜色， 并且荧光磁粉检测时， 在紫外 线的照射下， 荧光磁粉的磁痕显黄绿色荧光， 所 以要求从事磁粉检测工作的人员，不能是色盲， 由于色弱者具备对简单的颜色辨认能力， 因此本 标准不再象 JB4730-94 那样强调 “不得有色弱” 。那样强调 “不得有色弱” 。 2磁粉检测设备必须符合磁粉检测设备必须符合 JB/T8290磁粉 探伤机的规定。 磁粉 探伤机的规定。 JB4730-94 标准规定的磁轭提升力指标反 映了磁化规范的要求，规定磁感应强度峰值 标准规定的磁轭提升力指标反 映了磁化规范的要求，规定磁感应强度峰值Bm 必须达到一定的大小， 对于恒稳直流电或工频交 流电通常可用磁轭平均吸力表达， 其原理为： 对 于一定的设备与工件， 磁轭平均吸力与铁素体钢 板的磁导率、 磁极间距、 磁极间隙及运动状态等 有关， 当上述因素不变时， 磁感应强度峰值 必须达到一定的大小， 对于恒稳直流电或工频交 流电通常可用磁轭平均吸力表达， 其原理为： 对 于一定的设备与工件， 磁轭平均吸力与铁素体钢 板的磁导率、 磁极间距、 磁极间隙及运动状态等 有关， 当上述因素不变时， 磁感应强度峰值Bm与 磁轭平均吸力有一定的对应关系。 但如磁极间距 变化，将使磁感应强度 与 磁轭平均吸力有一定的对应关系。 但如磁极间距 变化，将使磁感应强度B、磁场强度、磁场强度H和相对磁 导率变化， 因此， 提升力指标中应注明磁极间 距 和相对磁 导率变化， 因此， 提升力指标中应注明磁极间 距 在在2004年年8月的最终统稿中对磁粉检测设备 的提升力作出如下要求， “当电磁轭极间距为 月的最终统稿中对磁粉检测设备 的提升力作出如下要求， “当电磁轭极间距为 7 200mm 时， 交流电磁轭至少应有时， 交流电磁轭至少应有 44N 的提升力， 交叉磁轭至少有 的提升力， 交叉磁轭至少有 118N 的提升力（间隙为的提升力（间隙为 0.5mm） 。直流电磁轭间距小于） 。直流电磁轭间距小于 100mm 时至少 有 时至少 有 135N 提升力，间距大于提升力，间距大于 100mm，小于等于，小于等于 150mm 时，至少有时，至少有 225N 提升力” 。提升力” 。 本标准关于提升力的要求与本标准关于提升力的要求与JB4730-94 中的 规定出入较大， 其中对直流电磁轭的要求是参照 中的 规定出入较大， 其中对直流电磁轭的要求是参照 ASME SE-709（2001 版） （见表版） （见表 1） 。交叉磁轭 的提升力在国内某些标准或文献中为 ） 。交叉磁轭 的提升力在国内某些标准或文献中为 88N， 理由 是交叉磁轭是由两个交流电磁轭组成， 但两个交 流电磁轭提升力的合力是矢量和，而不是向量 和，为此， ， 理由 是交叉磁轭是由两个交流电磁轭组成， 但两个交 流电磁轭提升力的合力是矢量和，而不是向量 和，为此，2003 年年 8 月磁粉标准修改组做了交 叉磁轭提升力试验，在间隙为 月磁粉标准修改组做了交 叉磁轭提升力试验，在间隙为 0.51mm且不考 虑行走速度的情况下，要达到 且不考 虑行走速度的情况下，要达到A1-7/50 探伤灵敏 度交叉磁轭至少应有 探伤灵敏 度交叉磁轭至少应有 118N的提升力（注意此处 间隙大小和磁轭行走速度对提升力的影响至关 重要） 。 的提升力（注意此处 间隙大小和磁轭行走速度对提升力的影响至关 重要） 。 表表 1 磁轭的最小提升力磁轭的最小提升力 磁轭极两腿间距磁轭极两腿间距 电流类型电流类型 50100mm 100150mm AC DC 45N - 135N 225N 8 2005 年年 3 月在月在 JB4730 标准定稿会上，专家 们指出以上对直流电磁轭提升力的要求是参照 了 标准定稿会上，专家 们指出以上对直流电磁轭提升力的要求是参照 了 ASME SE-709（2001 版）的版）的 B 分篇，这只是 一个推荐性操作方法，而 分篇，这只是 一个推荐性操作方法，而 A 分篇（强制性）中 对提升力的要求是： 当使用磁轭最大间距时， 每 个交流电磁轭至少应有 分篇（强制性）中 对提升力的要求是： 当使用磁轭最大间距时， 每 个交流电磁轭至少应有 101b （4.5kgf） 的提升力； 每 个 直 流 或 永 久 磁 铁 磁 轭 至 少 应 有 ） 的提升力； 每 个 直 流 或 永 久 磁 铁 磁 轭 至 少 应 有 401b （18.1kgf）的提升力。）的提升力。 所以标准最终稿对提升力作出如下定义：当 使用磁轭最大间距时， 交流电磁轭至少应有 所以标准最终稿对提升力作出如下定义：当 使用磁轭最大间距时， 交流电磁轭至少应有 45N 的提升力， 直流电磁轭至少应有的提升力， 直流电磁轭至少应有177N的提升力， 交叉磁轭至少应有 的提升力， 交叉磁轭至少应有 118N 的提升力（磁极与试件 表面间隙为 的提升力（磁极与试件 表面间隙为 0.5mn） 。） 。 ASME SE-709 （2001 版） 要求的紫外线 波长为 版） 要求的紫外线 波长为 330390nm，但目前国内生产的紫外线 灯波长范围为 ，但目前国内生产的紫外线 灯波长范围为 320400nm。 经协商。 经协商 JB4730-2005 标 准 中 对 荧 光 法 检 测 选 用标 准 中 对 荧 光 法 检 测 选 用 UV-A （ 波 长（ 波 长 320400nm）的紫外线。）的紫外线。 JB4730-94 标准中规定“工件退磁后表 面磁场强度小于 标准中规定“工件退磁后表 面磁场强度小于 160A/m”这个要求太高了，”这个要求太高了， ASME SE-709 规定“在退磁后，试片任何一点 处的剩磁不超过 规定“在退磁后，试片任何一点 处的剩磁不超过 3G（240Am-1） （绝对值） ” ，） （绝对值） ” ， 9 GB/T15822-1995 标准也作出同样规定，所以标 准最终定为剩磁不超过 标准也作出同样规定，所以标 准最终定为剩磁不超过 240A/m（0.3mT） ，与） ，与 ASME规范一致。规范一致。 3磁粉、载液及磁悬液 磁粉、载液及磁悬液 JB4730-94 标准仅规定湿法采用煤油或水作 为分散媒介， 没有将其它多种低粘度油基载液考 虑进来， 因此本标准规定采用水或低粘度油基载 液作为分散媒介。 标准仅规定湿法采用煤油或水作 为分散媒介， 没有将其它多种低粘度油基载液考 虑进来， 因此本标准规定采用水或低粘度油基载 液作为分散媒介。 在一定的温度范围内，油的粘度小，在重 力作用下，磁悬液流动性好，探伤灵敏度高，所 以国内、 外标准都是用运动粘度。 国内有关标准 对粘度及其计算公式作了如下定义： 在一定的温度范围内，油的粘度小，在重 力作用下，磁悬液流动性好，探伤灵敏度高，所 以国内、 外标准都是用运动粘度。 国内有关标准 对粘度及其计算公式作了如下定义： GB4016-83石油产品术语石油产品术语 2-115 粘度粘度 液体流动时内摩擦力的量度。粘度值随温度 的升高而降低。 液体流动时内摩擦力的量度。粘度值随温度 的升高而降低。 2-116 动力粘度动力粘度 表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力 的量度， 其值为所加于流动液体的剪切应力和剪 切速度率之比，在国际单位制（ 表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力 的量度， 其值为所加于流动液体的剪切应力和剪 切速度率之比，在国际单位制（SI）中以帕秒 （ ）中以帕秒 （pas）表示。习惯用厘帕（）表示。习惯用厘帕（cpa）为单位。）为单位。1 厘帕厘帕=10-3帕秒帕秒=1 毫帕秒。毫帕秒。 10 2-117 运动粘度运动粘度 表示液体在重力作用下流动时摩擦力的量 度， 其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度 之比，在国际单位制中以米 表示液体在重力作用下流动时摩擦力的量 度， 其值为相同温度下液体的动力粘度与其密度 之比，在国际单位制中以米2/秒表示。习惯用厘 斯（ 秒表示。习惯用厘 斯（cSt）为单位。）为单位。1 厘斯厘斯=10-6米米2/秒秒=1 毫米毫米2/秒 （ 秒 （mm2/s） 。） 。 GB265-88石油产品运动粘度测定法和动力 粘度计算法 石油产品运动粘度测定法和动力 粘度计算法 在温度在温度t时，试样的运动粘度时，试样的运动粘度Vt（mm2/s）按）按 Vt=Ct公式计算。公式计算。 式中：式中：C粘度计常数，粘度计常数，mm2/S2 t试样的平均流动时间，试样的平均流动时间，S 在温度在温度t时，试样的动力粘度时，试样的动力粘度t（mPas） 按 ） 按t= Vtt公式计算。公式计算。 式中：式中：Vt在温度在温度t时，试样的运动粘度，时，试样的运动粘度， mm2/S t在温度在温度t时，试样的密度，时，试样的密度，g/cm3。 ASME SE-709 规定， “为了不妨碍磁粉的流 动性，油应有低的粘度，在 规定， “为了不妨碍磁粉的流 动性，油应有低的粘度，在 100F（38）温 度下，粘度 ）温 度下，粘度3.0cst（3.0mm2/s，3 厘斯） ，在最 低可能使用温度，不大于 厘斯） ，在最 低可能使用温度，不大于 5.0cst（5.0 mm2/s，5 厘斯） ；为了减少着火的危险，油应具有最低不厘斯） ；为了减少着火的危险，油应具有最低不 11 低于低于 200F（98）的闪点；无嗅、不为使用 者所厌恶； 若使用荧光磁粉的显示， 油载液应有 低的固有荧光性，不应明显干扰荧光磁粉的显 示；无活性，亦即不应使悬浮磁粉变质。 ”以上 内容的大部分为本标准最终稿所采用， 此处粘度 为运动粘度， ）的闪点；无嗅、不为使用 者所厌恶； 若使用荧光磁粉的显示， 油载液应有 低的固有荧光性，不应明显干扰荧光磁粉的显 示；无活性，亦即不应使悬浮磁粉变质。 ”以上 内容的大部分为本标准最终稿所采用， 此处粘度 为运动粘度，GB/T15822 亦采用运动粘度方式 表 示 。 亦采用运动粘度方式 表 示 。 JB4730-94标 准 中 粘 度 控 制 在标 准 中 粘 度 控 制 在 500020000Pa.S（25）为动力粘度单位，概念 有不妥之处，本次修订时，根据行内意见，将其 改为运度粘度单位。 ）为动力粘度单位，概念 有不妥之处，本次修订时，根据行内意见，将其 改为运度粘度单位。 现在，国外标准中对油基载液性能指标的要 求不断提高， 要求使用低粘度、 高闪点、 无荧光、 无臭味的油基载液。 对粘度指标主要是考虑在较 低温度下载液应有较好的流动性， 以保证探伤灵 敏度。 高闪点指标主要是考虑安全性问题， 无荧 光是为了保证荧光磁粉探伤时不致干扰正常显 示。 现在，国外标准中对油基载液性能指标的要 求不断提高， 要求使用低粘度、 高闪点、 无荧光、 无臭味的油基载液。 对粘度指标主要是考虑在较 低温度下载液应有较好的流动性， 以保证探伤灵 敏度。 高闪点指标主要是考虑安全性问题， 无荧 光是为了保证荧光磁粉探伤时不致干扰正常显 示。 磁悬液法浓度对显示缺陷的灵敏度影响很 大，浓度不同，检测灵敏度也不同。浓度太低， 影响漏磁场对磁粉的吸附量， 磁痕不清晰会使缺 陷漏检； 浓度太高， 会在工件表面滞留很多磁粉， 形成过度背景， 甚至会掩盖相关显示， 所以国内 磁悬液法浓度对显示缺陷的灵敏度影响很 大，浓度不同，检测灵敏度也不同。浓度太低， 影响漏磁场对磁粉的吸附量， 磁痕不清晰会使缺 陷漏检； 浓度太高， 会在工件表面滞留很多磁粉， 形成过度背景， 甚至会掩盖相关显示， 所以国内 12 外标准都对磁悬液浓度进行控制（见表外标准都对磁悬液浓度进行控制（见表 2） 。） 。 磁悬液浓度应根据磁粉种类、粒度、施加方 法和被检工件表面状态等因素来确定。在 磁悬液浓度应根据磁粉种类、粒度、施加方 法和被检工件表面状态等因素来确定。在 JB3965-85和和JB4248-86标准中磁悬液浓度采用 体积沉淀法来确定。 这对循环使用的磁悬液浓度 测定较为方便， 但在压力容器磁粉检测中， 绝大 部分磁悬液均是一次性使用， 若用体积沉淀法来 确定磁悬液浓度则相当麻烦。 同时， 由于磁粉用 量不明确， 配制磁悬液往往要耗费很长时间才能 达到标准要求。 配制浓度采用 标准中磁悬液浓度采用 体积沉淀法来确定。 这对循环使用的磁悬液浓度 测定较为方便， 但在压力容器磁粉检测中， 绝大 部分磁悬液均是一次性使用， 若用体积沉淀法来 确定磁悬液浓度则相当麻烦。 同时， 由于磁粉用 量不明确， 配制磁悬液往往要耗费很长时间才能 达到标准要求。 配制浓度采用 g/L 单位使配制变 得简单方便。本标准配制浓度是在参考了 单位使配制变 得简单方便。本标准配制浓度是在参考了 JISG0565 和国内压力容器行业多年来使用经验 后确定的。沉淀浓度采用 和国内压力容器行业多年来使用经验 后确定的。沉淀浓度采用 ml/100ml 单位，使得 日常工作中对材料的质量进行控制时利用梨形 沉淀管测定磁悬液浓度变得简捷可行。 单位，使得 日常工作中对材料的质量进行控制时利用梨形 沉淀管测定磁悬液浓度变得简捷可行。 表 2 磁悬液浓度 表 2 磁悬液浓度 配制浓度（配制浓度（g/L） 沉淀浓度（含固体量：沉淀浓度（含固体量：ml/100ml） 磁粉磁粉 类型类型 JB4730-2 005 JB4730-94 JB/T6061 ASME SE-709 ASTME 1444-01 JB4730-2 005 JB4730-94 JB/T6061 ASME SE-709 ASTME1 444-01 非 荧 光 磁粉 非 荧 光 磁粉 1025 1020 1025 1.22.4 1.22.4 1.22.4 1.22.4 荧光荧光 磁粉磁粉 0.53 13 12 0.10.4 0.10.5 0.10.4 0.10.4 4标准试件 标准试件 几何形状复杂的零件磁化时各部位的磁几何形状复杂的零件磁化时各部位的磁 13 场强度很难用公式进行计算， 而且方向也难以估 计， 因此采用传统的磁化方法显然对某些部位检 测不合适， 磁场会出现不均匀现象。 使用标准灵 敏度试片可以了解被检工件各部位表面有效磁 场强度和方向， 有效检测区以及磁化方法是否正 确，具有使用简单、直观、方便等优点。 场强度很难用公式进行计算， 而且方向也难以估 计， 因此采用传统的磁化方法显然对某些部位检 测不合适， 磁场会出现不均匀现象。 使用标准灵 敏度试片可以了解被检工件各部位表面有效磁 场强度和方向， 有效检测区以及磁化方法是否正 确，具有使用简单、直观、方便等优点。 JB4730-94 标准中使用的标准试片 （块） 为标准中使用的标准试片 （块） 为 A 型试片、型试片、C 型试片和磁场指示器（八角试块） 。型试片和磁场指示器（八角试块） 。 A 试片只有试片只有 A-15/100、A-30/100、A-60/100 三种 试片，适用于平的探伤面，现增加 三种 试片，适用于平的探伤面，现增加 A-7/50、 A-15/50、 A-30/50 三种试片是适用于有曲率的探 伤面，它们是由日本无损检测学会颁布的。 三种试片是适用于有曲率的探 伤面，它们是由日本无损检测学会颁布的。 根据根据 JB/T6065-2004无损检测无损检测 磁粉检测用 试片 （ 磁粉检测用 试片 （2004.6.17 发布，发布，2004.11.1 实施）介绍， 试片分类有三种方法： 实施）介绍， 试片分类有三种方法：a)按产品类型分：按产品类型分：A 型、型、 B 型、型、C 型；型；b）按热处理状态分：经退火处理、 未经退火处理； ）按热处理状态分：经退火处理、 未经退火处理；c）按灵敏度分：高、中、低。）按灵敏度分：高、中、低。 注注 1：按灵敏度等级分类，仅适宜于相同热 处理状态的试片； ：按灵敏度等级分类，仅适宜于相同热 处理状态的试片； 注注 2： 同一类型和灵敏度等级试片， 未经退火 处理的比经退火处理的灵敏度约高 ： 同一类型和灵敏度等级试片， 未经退火 处理的比经退火处理的灵敏度约高 1 倍。倍。 由于不退火材料制成试片的磁导率低，所由于不退火材料制成试片的磁导率低，所 14 以它必须比退火材料制成试片具有更大的有效 磁场才能显示同一类型和灵敏度等级试片磁痕。 而注 以它必须比退火材料制成试片具有更大的有效 磁场才能显示同一类型和灵敏度等级试片磁痕。 而注 2 中是从另外一种角度叙述的： 对同一类型 和灵敏度等级试片， 未退火材料必须比退火材料 施加的外加磁场更大才能显示磁痕， 由于外加磁 场大，所以它对自然缺陷显示的灵敏度就高。 中是从另外一种角度叙述的： 对同一类型 和灵敏度等级试片， 未退火材料必须比退火材料 施加的外加磁场更大才能显示磁痕， 由于外加磁 场大，所以它对自然缺陷显示的灵敏度就高。 JB/T6065-2004 规定， 每件试片上应刻有永久 性标准化项目标记： 试片类型符号和热处理状态 符号人工槽深 规定， 每件试片上应刻有永久 性标准化项目标记： 试片类型符号和热处理状态 符号人工槽深/试片厚度。试片厚度。 试片号：试片号：A、B、C、D； 热处理：经退火为热处理：经退火为 1 或空缺；未经退火为或空缺；未经退火为 2； 人工槽深，试片厚度（略） 。人工槽深，试片厚度（略） 。 另外，另外，C 型试片分割线为型试片分割线为 9 条（即条（即 10 小片试 片） ，而 小片试 片） ，而 JB/T6065-1992 中分割线为中分割线为 4 条（即条（即 5 小片试片） 。小片试片） 。 A 型标准试片是用来检查探伤装置、磁粉、 磁悬液的性能以及连续法中试件表面有效磁场 的强度及方向、 有效检测范围、 检测操作是否正 确等。 型标准试片是用来检查探伤装置、磁粉、 磁悬液的性能以及连续法中试件表面有效磁场 的强度及方向、 有效检测范围、 检测操作是否正 确等。 由日本无损检测学会由日本无损检测学会 304 小委员会进行连续 法检测时 小委员会进行连续 法检测时 A 型标准试片磁痕显示与磁场强度对 应关系的试验。 其结果表明， 用连续法探出的 型标准试片磁痕显示与磁场强度对 应关系的试验。 其结果表明， 用连续法探出的 A 15 型标准试片的磁痕，几乎不受被检材质的影响， 而仅与被检物表面的磁场强度有关。用剩磁法 时， 型标准试片的磁痕，几乎不受被检材质的影响， 而仅与被检物表面的磁场强度有关。用剩磁法 时，A 型试片显示磁痕与被检件的剩磁通密有 关， 但由于后者与试件的材质、 型试片显示磁痕与被检件的剩磁通密有 关， 但由于后者与试件的材质、 A 型试片与探伤 面的接触状态以及试件产生的磁极有着较大的 影响，故不能利用 型试片与探伤 面的接触状态以及试件产生的磁极有着较大的 影响，故不能利用 A 型试片直接测试试件的剩 磁通。所以 型试片直接测试试件的剩 磁通。所以 A 型试片仅适用于连续法，不适用 于剩磁法。 型试片仅适用于连续法，不适用 于剩磁法。 据有关资料介绍，据有关资料介绍，A 型灵敏度试片上的磁痕 显示与磁化电流和磁场强度有如下大致的对应 关系： 型灵敏度试片上的磁痕 显示与磁化电流和磁场强度有如下大致的对应 关系： A-15/100 显示时，显示时， I=（1012）D H=32003800A/m A-30/100 显示时，显示时， I=（ 68 ）D H=19202560A/m A-60/100 显示时，显示时， I=（ 24 ）D H= 6401280A/m 因此本标准中（即对锅炉、压力容器及压力 管道 因此本标准中（即对锅炉、压力容器及压力 管道 MT 时）应选用时）应选用 A-30/100 试片，灵敏度要 求高时，可选用 试片，灵敏度要 求高时，可选用 A-15/100。这与后面。这与后面 3.9 磁化规 范中规定连续法时， 工件表面场线磁场强度应达 磁化规 范中规定连续法时， 工件表面场线磁场强度应达 2.44.8KA/m 就一致了。 （因为就一致了。 （因为 2.4KA/m 2560A/m，A30/100 显示） 。显示） 。 C 型标准试片也是由日本无损检测学会颁布 的。 型标准试片也是由日本无损检测学会颁布 的。 16 C 型标准试片用于焊接坡口等狭小部位，即 因尺寸关系，使用 型标准试片用于焊接坡口等狭小部位，即 因尺寸关系，使用 A 型标准试片有困难时，用型标准试片有困难时，用 C 型标准试片来代替型标准试片来代替 A 型标准试片。型标准试片。C-8/50 的 灵敏度相当于 的 灵敏度相当于 A-7/50，C-15/50 的灵敏度相当于的灵敏度相当于 A-15/50。 JIS G0565 规定： “使用时为使具有人工缺陷 面紧贴试件探伤面上，可用适当的双面粘带粘 贴，此时粘带厚度应在 规定： “使用时为使具有人工缺陷 面紧贴试件探伤面上，可用适当的双面粘带粘 贴，此时粘带厚度应在 100m 以下” 。以下” 。 同样，同样，C型标准试片分型标准试片分C1和和C2，C1为退火材 料制成， 为退火材 料制成，C2为不作热处理的冷轧材料。对为不作热处理的冷轧材料。对C型标 准试片施加磁粉时， 应采用连续法， 试片的原始 形状、 尺寸、 磁特性发生变化时， 不得继续使用。 型标 准试片施加磁粉时， 应采用连续法， 试片的原始 形状、 尺寸、 磁特性发生变化时， 不得继续使用。 M1型多功能试片是铁道科学研究院金化所 生产的， 它是将三个不同刻槽深度而间隔相等的 人工刻槽以同心圆方式做在同一试片上， 其三种 槽深分别与 型多功能试片是铁道科学研究院金化所 生产的， 它是将三个不同刻槽深度而间隔相等的 人工刻槽以同心圆方式做在同一试片上， 其三种 槽深分别与A1型试片的三种型号相同，这种试 片可一片多用， 观察磁痕显示差异直观， 能更准 确地推断出被检工件表面的磁化状态。 型试片的三种型号相同，这种试 片可一片多用， 观察磁痕显示差异直观， 能更准 确地推断出被检工件表面的磁化状态。 磁场指示器（八角试块）最早是在美国标 准中应用， 由于它使用方便， 在 磁场指示器（八角试块）最早是在美国标 准中应用， 由于它使用方便， 在 JB3965-85 标准 中就开始采用。 磁场指示器仅用于了解工件表面 的磁场方向和有效磁化范围， 而不能作为磁场强 标准 中就开始采用。 磁场指示器仅用于了解工件表面 的磁场方向和有效磁化范围， 而不能作为磁场强 17 度和磁场分布的定量测试， 但比标准试片经久耐 用， 操作简便。 八角试块是由八块低碳钢经铜焊 拼焊而成，他的人工缺陷为铜焊缝，其宽度在 度和磁场分布的定量测试， 但比标准试片经久耐 用， 操作简便。 八角试块是由八块低碳钢经铜焊 拼焊而成，他的人工缺陷为铜焊缝，其宽度在 0.1mm 数量级范围，试块总厚数量级范围，试块总厚 3.7mm 左右，由 于试块刚性大，不可能与工件表面（曲面）很好 贴合，同时其厚度为 左右，由 于试块刚性大，不可能与工件表面（曲面）很好 贴合，同时其厚度为 3.7mm，这些都使得八角 试块无法摸拟出工件表面状况， 所以， 八角试块 显现磁痕与工件表面的磁场强度无严格对应关 系， 因此， 八角试块只能作为工件表面磁场方向 是否正确的一种粗略校验工具， 而不能作为工件 表面磁场强度及其分布的定量指示。 使用磁场指 示器时， 当磁场指示器上没有形成磁痕或没有在 所需方向形成磁痕时，应改变或校正磁化方法。 国内大多是个体生产，质量不一定能很好保证， 磁场强度不足时，也能显示 ，这些都使得八角 试块无法摸拟出工件表面状况， 所以， 八角试块 显现磁痕与工件表面的磁场强度无严格对应关 系， 因此， 八角试块只能作为工件表面磁场方向 是否正确的一种粗略校验工具， 而不能作为工件 表面磁场强度及其分布的定量指示。 使用磁场指 示器时， 当磁场指示器上没有形成磁痕或没有在 所需方向形成磁痕时，应改变或校正磁化方法。 国内大多是个体生产，质量不一定能很好保证， 磁场强度不足时，也能显示*型，严重妨碍它的 使用，这需要采取一定的措施。 型，严重妨碍它的 使用，这需要采取一定的措施。ASME SE709 （2001 版）规定：磁场指示器应放置在被检工 作表面上， 且使镀铜的一面远离被检表面。 该标 准磁场指示器图上只标注一面为厚度 版）规定：磁场指示器应放置在被检工 作表面上， 且使镀铜的一面远离被检表面。 该标 准磁场指示器图上只标注一面为厚度 0.25 0.025mm 铜皮，而铜皮，而 JB4730-2005 标准的送审稿 上的磁场指示器图上标注为二面铜皮， 标准最终 稿修改为一面铜皮，与 标准的送审稿 上的磁场指示器图上标注为二面铜皮， 标准最终 稿修改为一面铜皮，与 ASME 标准一致。标准一致。 18 B 型标准试块是美国型标准试块是美国 ASME SE709 推荐的 环形试块， 它是用于中心导体法时估判磁化检测 技术的全面性能及灵敏度的一种工具， 它适用于 直流电（ 推荐的 环形试块， 它是用于中心导体法时估判磁化检测 技术的全面性能及灵敏度的一种工具， 它适用于 直流电（DC）和三相全波整流电（）和三相全波整流电（FWDC） ，通 电并施加磁粉时， 形成的环外沿上的磁痕显示数 量将指出所使用的系统的相对灵敏度， 如果所述 的显示数量不能探测到，则磁粉、磁悬液、磁化 方法、磁化设备及其组合都必须进行检查和修 正。 ） ，通 电并施加磁粉时， 形成的环外沿上的磁痕显示数 量将指出所使用的系统的相对灵敏度， 如果所述 的显示数量不能探测到，则磁粉、磁悬液、磁化 方法、磁化设备及其组合都必须进行检查和修 正。 B 型标准试块已被型标准试块已被 JB/T6066-2004 无损检测无损检测 磁粉检测用环形试块引用。磁粉检测用环形试块引用。 E 型标准试块适用于交流电（型标准试块适用于交流电（AC）和单相 半波整流电， 也是用于中心导体磁化方法中， 它 与英国 ）和单相 半波整流电， 也是用于中心导体磁化方法中， 它 与英国 BS 标准试件和日本标准试件和日本 B 型试块接近，型试块接近， E 型 标准试块也被 型 标准试块也被 JB/T6066-2004无损检测无损检测 磁粉 检测用环形试块引用。 磁粉 检测用环形试块引用。 B 型和型和 E 型标准试块原都在送审稿的附录型标准试块原都在送审稿的附录 A 中作了详细介绍， 在中作了详细介绍， 在 2005 年年 3 月的定稿会上， 专家们认为中心导体法在锅炉压力容器行业使 用不太多， 所以删去了送审稿中附录 月的定稿会上， 专家们认为中心导体法在锅炉压力容器行业使 用不太多， 所以删去了送审稿中附录 A “标准试 块的类型、图形、尺寸及使用方法” ，但在本标 准正文 “标准试 块的类型、图形、尺寸及使用方法” ，但在本标 准正文 3.5.3 节中强调了中心导体磁化方法标准节中强调了中心导体磁化方法标准 19 试块应符合试块应符合 JB/T6066-2004无损检测无损检测 磁粉检 测用环形试块 。 磁粉检 测用环形试块 。 由于制作统一的标准缺陷样件极其困难， 各单位自行收集、 制作的样件又有差异， 这会带 来质量异议， 因此本标准不提倡采用标准缺陷样 件。 由于制作统一的标准缺陷样件极其困难， 各单位自行收集、 制作的样件又有差异， 这会带 来质量异议， 因此本标准不提倡采用标准缺陷样 件。 5磁化规范 磁化规范 磁粉检测应有适当的磁场强度， 为了使磁 痕显示的一致性， 磁场强度必须控制在合理的范 围内， 通常是 磁粉检测应有适当的磁场强度， 为了使磁 痕显示的一致性， 磁场强度必须控制在合理的范 围内， 通常是25%， 影响磁场强度的因素是工 件的尺寸、形状、材质以及磁化技术等，这些因 素的变动范围广泛， 所以很难制定严格的磁场强 度规则以适用于每种工件。 标准中介绍了四种方 法来确定磁场强度： ， 影响磁场强度的因素是工 件的尺寸、形状、材质以及磁化技术等，这些因 素的变动范围广泛， 所以很难制定严格的磁场强 度规则以适用于每种工件。 标准中介绍了四种方 法来确定磁场强度： a) 用 磁 化 电 流 表 征 的 磁 场 强 度 按用 磁 化 电 流 表 征 的 磁 场 强 度 按 3.9.23.9.6 所给出的公式计算；所给出的公式计算； b) 利用材料的磁特性曲线， 确定合适的磁 场强度； 利用材料的磁特性曲线， 确定合适的磁 场强度； c) 用磁场强度计测量施加在工件表面的 切线磁场强度，连续法为 用磁场强度计测量施加在工件表面的 切线磁场强度，连续法为 2.44.8KA/m，剩磁法 为 ，剩磁法 为 14.4 KA/m； d) 用标准试片（块）来确定磁场强度是否用标准试片（块）来确定磁场强度是否 20 合适。合适。 ASME SE-709（2001 版）中规定： “磁场强 度计与霍尔效应切向场探头用于测量切向场峰 值，探头应放在被测表面上能确定最大场强处。 施加磁化力同时，测量的磁场强度大小在 版）中规定： “磁场强 度计与霍尔效应切向场探头用于测量切向场峰 值，探头应放在被测表面上能确定最大场强处。 施加磁化力同时，测量的磁场强度大小在 3060GS范围内时 （范围内时 （2.44.8KA/m） ， 指示的为恰 当的磁场强度。 ”这与本标准中的四种方法之一 “用磁场强度计测量施加在工件表面的切线磁 场强度，连续法检测时应达到 ） ， 指示的为恰 当的磁场强度。 ”这与本标准中的四种方法之一 “用磁场强度计测量施加在工件表面的切线磁 场强度，连续法检测时应达到 2.44.8KA/m”是 一致的。 ”是 一致的。 通电法和中心导体法通电法和中心导体法 a) 空心件用直接通电法不能检查内表面不 连续性， 因为内表面磁场强度为零。 用中心导体 法能检测工件内外表面与电流平行的纵向缺陷 和端面的径向缺陷， 外表面检测时应尽量使用直 流电或整流电。 中心导体法用交流电进行外表面 检测时，会在筒形工件内产生涡电流 空心件用直接通电法不能检查内表面不 连续性， 因为内表面磁场强度为零。 用中心导体 法能检测工件内外表面与电流平行的纵向缺陷 和端面的径向缺陷， 外表面检测时应尽量使用直 流电或整流电。 中心导体法用交流电进行外表面 检测时，会在筒形工件内产生涡电流ie，因此工 件的磁场是芯棒中的传感电流 ，因此工 件的磁场是芯棒中的传感电流It 和工件内的涡 电流 和工件内的涡 电流ie产生的磁场的叠加，由于涡电流有趋肤效 应， 由此导致工件内外表面的检测灵敏度相差很 大， 对磁化规范确定带来困难。 国内有资料介绍： 对一内径为 产生的磁场的叠加，由于涡电流有趋肤效 应， 由此导致工件内外表面的检测灵敏度相差很 大， 对磁化规范确定带来困难。 国内有资料介绍： 对一内径为 80mm，厚，厚 2mm钢管通交直流电磁钢管通交直流电磁 21 化，为达到管内、外表面相同大小的磁场，通直 流电时二者相差不大， 而通交流电时， 检查外表 时的电流值将是检查内表面时电流值的 化，为达到管内、外表面相同大小的磁场，通直 流电时二者相差不大， 而通交流电时， 检查外表 时的电流值将是检查内表面时电流值的 2.7 倍。 因此用中心导体法进行外表面检测时， 一般不用 交流电而尽量使用直流电和整流电。 倍。 因此用中心导体法进行外表面检测时， 一般不用 交流电而尽量使用直流电和整流电。 b) 使用中心导体法时如果电流不能满足检 测要求时可用偏置芯棒法， 使用中心导体法时如果电流不能满足检 测要求时可用偏置芯棒法，JB4730-94 标准规定 芯棒偏心放置时，芯棒与工件内表面的间距为 标准规定 芯棒偏心放置时，芯棒与工件内表面的间距为 1015mm，实际操作时此间距很难控制且没有 必要，检测时芯棒靠近内壁放置不仅灵敏度高， 而且操作方便，因此 ，实际操作时此间距很难控制且没有 必要，检测时芯棒靠近内壁放置不仅灵敏度高， 而且操作方便，因此 JB4730-2005 标准将原标准将原 JB4730-94 标准中棒与内壁间距标准中棒与内壁间距 1015mm 以及 按空心工件厚度来确定磁化电流值的表 以及 按空心工件厚度来确定磁化电流值的表 11-4 删 去， 芯棒靠近内壁放置时， 导体与内壁接触时应 采取绝缘措施。 此外， 本标准中表 删 去， 芯棒靠近内壁放置时， 导体与内壁接触时应 采取绝缘措施。 此外， 本标准中表 3 通电法和中 心导体法磁化规范同样适应于偏置芯棒法。 不同 的是通电法和中心导体法磁化电流计算公式中 通电法和中 心导体法磁化规范同样适应于偏置芯棒法。 不同 的是通电法和中心导体法磁化电流计算公式中 D 为工件横截面上最大尺寸， 而偏置芯棒法时为工件横截面上最大尺寸， 而偏置芯棒法时 D 为芯棒直径加两倍工件壁厚。为芯棒直径加两倍工件壁厚。 c) 在轴向通电法中，选择直流电（整流电） 连续法： 在轴向通电法中，选择直流电（整流电） 连续法： I=（1232）D，这与，这与 ASME SE-709（2001 22 版）一致，版）一致，JB4730-94 中为中为 I=（1220）D，不 适合有特殊要求的工件检验， 因此选择的磁化电 流范围扩大了，在交流电连续法中， ，不 适合有特殊要求的工件检验， 因此选择的磁化电 流范围扩大了，在交流电连续