磁粉检测培训辅导.ppt

1 一 磁粉检测和适用范围1 磁粉检测 P3 磁粉检测是应用较为广泛的常规无损检测方法之一 磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的相互作用 2 磁粉检测的适用范围 P3 磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面缺陷 可用于板 棒 管材等原材料和焊接件 钢锻件 钢铸件等半成品 成品和在役零部件的检测 磁粉检测可发现裂纹 夹杂 白点 折叠 冷隔和疏松等缺陷 2 磁粉检测的不适用性 磁粉检测不能检测铜 铝 镁 钛等有色金属和奥氏体不锈钢等非磁性材料和工件的缺陷 马氏体不锈钢有磁性 可进行检测 对于表面浅的划伤 埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于200的分层及折叠难于发现 典型奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9 0Cr18Ni9 典型马氏体不锈钢 1Cr13 2Cr13 Cr17Ni2 3 磁粉检测方法选择原则 P5 磁粉检测对铁磁性材料和工件和表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度 所以对铁磁性材料和工件的表面检测应优先选用磁粉检测方法 确因工件结构或形状的限制不能采用磁粉检测方法时 方可采用渗透检测或涡流检测方法 二 磁粉检测物理基础 1 磁场 磁极和磁力线 P9 磁场 磁场是具有磁力作用的空间 磁场存在于被磁化的物体或通电导体的内部和周围 4 磁极和磁力线 磁极 P8 靠近磁铁两端磁性特别强的区域称为磁极 条形磁铁都有两个磁极 北极 N极 和南极 S极 磁力线 P9 磁力线用来反映磁场中各点的磁场大小和方向 磁力线从N极离开磁体 穿过空气又从S极进入磁体 磁体内部 从S极到N极形成闭合线 磁力线永不相交 磁场强度和磁感应强度 P10 11 5 磁场强度 P10 单位正磁极所受的力称为磁场强度 用H表示 单位 SI单位制 安 米 A m CGS单位制 奥 Oe 关系 1A m 0 01251Oe 80A m 磁感应强度 P11 外加磁场与外加磁场作用下铁磁性材料自身产生的感应磁场叠加的总磁场 也称磁通密度 用B表示 单位 SI单位制 特 T CGS单位制 高斯 Gs 关系 1T 104Gs1Gs 10 4T 6 磁场强度与磁感应强度的区别 磁场强度与励磁电流有关 而磁感应强度还与被磁化的铁磁性材料的磁导率有关 B H 铁磁性材料的磁感应强度B远大于磁场强度H 2 磁介质 P11 磁介质分类 顺磁性材料 相对磁导率 r略大于1 抗磁性材料 相对磁导率 r略小于1 7 铁磁性材料 相对磁导率 r 1 顺磁性和抗磁性材料通常列为非磁性材料 磁导率 磁导率 磁感应强度B与磁场强度H的比值称为磁导率或绝对磁导率 用 表示 磁导率表示材料被磁化的难易程度 磁导率 不是常数 而是随磁场大小不同而改变的变量 有最大和最小值 8 3 铁磁性材料的磁滞回线 磁滞回线 P14 在一定磁场强度下进行反复磁化时 由于磁感应强度滞后所得到的磁感应强度随磁场强度变化的闭合磁化曲线 铁磁性材料的磁滞性 P15 当外加磁场的方向变化时 磁感应强度的变化滞后于磁场强度的变化 当磁场强度减小到零时 铁磁性材料在磁化时所获得的磁性并不完全消失 而保留剩磁 9 铁磁性材料的分类 P16 按矫顽力大小分为 软磁材料 磁滞回线狭长 具有高磁导率 低剩磁 低矫顽力和低磁阻 易以磁化 也容易退磁 硬磁材料 磁滞回线肥大 具有低磁导率 高剩磁 高矫顽力和高磁阻 难以磁化 也难以退磁 10 11 4 通电导体的磁场 磁场分布 P16 电流通过时 导体内外都有磁场存在 磁场是以导体中心为圆心的同心圆 在半径相等的同心圆上 磁场强度相等 磁场方向磁场方向用右手定则确定 即右手握住导体 姆指指向电流方向 其余四指即指向磁场方向 12 实心导体 钢棒 交 直流电磁化时 磁场强度和磁感应强度的分布 P19 13 a 钢棒中心处 H和B都为零 b 钢棒表面H和B达到最大值Hm和Bm 且Bm远大于Hm c 离开钢棒表面 H随r增大而逐渐下降 B突降后与H重合 d 直流电磁化 H和B直线上升到最大值 交流电磁化时 H和B从中心到表面缓慢上升 接近表面时迅速上升达最大值 只有近表面才有H和B 因此交流电有集肤效应 14 空心导体 钢管 直接通电法磁化 P19 15 由上图可知 a 钢空心圆柱体内壁H和B为零 b H和B从内壁到外表面逐渐上升到最大值Hm和Bm c 离开外壁 H和B变化与实心圆柱体相同 中心导体通电法用直流电中心导体法磁化空心圆柱体工件时 从下图可知 16 17 a 通电中心导体内外磁场分布与钢棒相同 由于铜的 r 1 所以只存在H b 空心圆柱体内壁H和B最大 到外壁逐渐减小 内壁探伤灵敏度比外壁高 c 离开外壁后 B突降与H重合 通电导体表面磁场强度计算式中 H 磁场强度 A m I 电流强度 A R 圆柱导体的半径 m 18 若以直径D表示 上式可变为 式中 D 圆柱体直径 mm I级 例题1 第638题 一钢棒长400mm 通1500A电流磁化 问钢棒表面的磁场强度是多少Oe 多少A m 解 1 由 19 解 2 解 3 20 II级 例题2 P20 一钢管内径8mm 壁厚 6mm 采用中心导体法周向磁化工件 若磁化电流用500A 求钢管内 外壁的磁场强度为多少奥斯特 解 1 21 解 2 5 通电线圈的磁场 磁场方向 线圈通电 产生与线圈轴线平行的纵向磁场 方向用右手定则判定 22 各种螺管线圈中的磁场分布 P21 a 短螺管线圈 L D 线圈内部中心轴线上 磁场分布极不均匀 中心比两端强 靠线圈内壁比中心强 b 有限长螺管线圈 L D 中心轴线上磁场分布比较均匀 线圈两端磁场强度为内部的1 2左右 横截面上 靠内壁比中心强 c 无限长螺管线圈 L D 线圈内部磁场分布均匀 且只存在于线圈内部 磁力线与线圈轴线平行 23 5 退磁场 P22 退磁场 铁磁性材料磁化时 由材料中磁极所产生的磁场称为退磁场 它与外加磁场方向相反 对外加磁场有削弱作用 影响退磁场大小的因素 P24 退磁场大小与外加磁场有关 外加磁场增大 退磁场也增大 退磁场大小与工件的L D关系极大 L D增大 退磁场影响减小 磁化所需外加磁场亦小的多 当L D 2时 退 24 磁场影响很大 工件磁化需要很大的外加磁场强度 所以对于这种工件 通常要用延长块将工件接长以增大L D值 减小退磁场的影响 6 漏磁场 漏磁场是铁磁性材料磁化后 在不连续性或截面变化处 磁感应线离开和进入表面而形成的磁场 影响漏磁场的因素 外加磁场的影响 外加磁场增大 漏磁场增大 缺陷位置 方向和形状 25 a 缺陷位置影响 漏磁场随着离表面距离增大而减小 b 缺陷方向的影响 漏磁场随缺陷与磁场倾角的减小而减小 c 缺陷深宽比的影响 缺陷深宽比愈大 漏磁场愈大 缺陷愈容易发现 工件表面覆盖层的影响 覆盖层会妨碍漏磁场泄漏到覆盖层之上 26 工件材料及状态的影响 a 晶粒度的影响 晶粒度愈大 漏磁场愈小 相反 晶粒度愈小 漏磁场愈大 b 含碳量的影响 碳含量增加 磁导率下降 漏磁场增大 c 热处理影响 淬火使漏磁场增大 淬火后回火使漏磁场降低 d 合金元素的影响 合金元素加入 材料硬度增加 矫顽力增加 漏磁场增大 e 冷加工的影响 冷加工使材料硬度和矫顽力增加 漏磁场增加 27 三 磁化方法和磁化电流1 磁化方法 磁场方向与发现缺陷的关系 P31 磁场方向与缺陷方向垂直时 缺陷处的漏磁场最大 检测灵敏度最高 磁场方向与缺陷方向夹角为450时 缺陷可以显示 但灵敏度降低 当磁场方向与缺陷方向平行时 不产生磁痕显示 发现不了缺陷 28 磁化方法分类 P31 32 周向磁化 在工件中产生与工件轴线垂直的环绕工件 并与工件轴线垂直的磁场 发现与工件轴线平行的缺陷 29 纵向磁化 使电流通过环绕工件的线圈 产生与工件轴线平行的磁场 发现与工件轴线垂直的周向缺陷 30 多向磁化 复合磁化 通过复合磁化 在工件上产生一个大小和方向随时间成圆形 椭圆形或螺旋形变化的磁场 可发现工件上各个方向上的缺陷 31 各种磁化方法的特点 应用范围和优缺点 II级 通电法产生打火烧伤零件的原因和予防措施 P33 产生打火原因 a 工件与两磁化夹头接触部位部位有铁锈 脏物或氧化皮 b 磁化电流过大 c 夹持压力不足 d 在磁化夹头通电时夹持或松开零件 32 予防打火烧伤工件的措施a 彻底清除与电极接触部位的铁锈 脏物 氧化皮 油漆和非导电覆盖层 b 在磁化夹头上覆盖厚度均匀的铅垫或铜网编制垫 c 磁化电流应在夹持力足够时接通 d 必须在未通电的状态下夹持或松开工件 e 采用合适的磁化规范磁化 33 中心导体法的特点 P33 34 中心导体法内表面比外表面具有更大的磁场强度 所以对于厚壁工件 外表面缺陷的检测灵敏度比内表面低 线圈法纵向磁化要求 P37 线圈法纵向磁化 会在工件两端形成退磁场 L D愈大 退磁场影响愈大 工件愈难磁化 所以L D必须大于等于2 当L D小于2时 应多个工件接长或用延长块接长 使L D 2 34 II级 线圈法的优缺点 P39 线圈法的优点a 非电接触 b 方法简单 c 大型工件用绕电缆法很容易得到纵向磁场 c 有较高的检测灵敏度 线圈法缺点a L D值对退磁场和灵敏度有很大影响 b 工件端面缺陷的检测灵敏度较低 c 为将工件端部效应减至最小 应采用 快速断电法 35 磁轭法 P39 磁轭法属闭路磁化 用于发现与两磁极垂直的缺陷 磁轭法的优缺点 P39 I级优点 a 非电接触 b 改变磁轭方位可发现任意方向缺陷 c 携带式磁轭现场探伤灵活方便 d 可用于带漆层的工件检验 e 检测灵敏度较高 36 磁轭法缺点a 难于检测形状较复杂的工件 b 携带式磁轭检测区域小 大面检验速度慢 关键所在率低 交叉磁轭法 P40 41 交叉磁轭可在工件表面产生旋转磁场所以一次可检测出工件表面所有方向的缺陷 交叉磁轭法只能用于连续法检验 37 直流磁轭与交流通电法 P41 工件用直流电磁轭进行纵向磁化并同时用交流通电法进行周向磁化 在工件中产生的是一个在 450之间不断摆动的螺旋形磁场 又叫摆动磁场 2 磁化电流 P50 用交流电磁化 对表面微小缺陷检测灵敏度高 用整流电和直流电磁化 能检测工件近表面较深的缺陷 38 练习题 指出以下各种磁化方法能检出图中所示工件上的哪些缺陷 通电法 1 4中心导体法 1 2 4触头法 1 4 5线圈法 2 3 5磁轭法 1 4 5感应电流法 3 5 39 四 磁粉检测设备1 P58 荧光磁粉探伤所用的紫外灯 波长320 400nm 中心波长为365nm 在距离紫外灯滤光片表面380mm处 紫外灯的辐照度不小于1000 W cm2 2 P59 人眼对各色光的敏感性是不同的 波长为555nm的黄绿光对人眼最敏感 3 P67 紫外辐照计 用来测量波长320 400nm 中心波长为365nm 在距离紫外灯滤光片表面380mm处的紫外辐照度 40 五 磁粉探伤器材1 磁粉 按磁痕显示分类 P68 荧光磁粉 在紫外线下观察磁痕显示的磁粉 在紫外线照射下发出波长510 550nm的黄绿光 非荧光磁粉 在可见光下观察磁痕显示的磁粉 磁粉的性能 磁特性 P68 具有高导磁率 低顽磁性和低剩磁 41 形状 P69 理想磁粉应由条形 球形和其它形状按一定比例混合使用 使之即有良好的吸附性能 又有较好的流动性 2 磁悬液 磁悬液浓度的影响 P73 对显示缺陷的灵敏度影响很大 浓度太低 影响漏磁场对磁粉的吸附量 磁痕不清晰造成漏检 浓度太高 会在工件表面滞留过多磁粉 造成过度背景 甚止掩盖相关显示 42 浓度表示方法 配制浓度 每升磁悬液中所含的磁粉的重量 g L 沉淀浓度 每100mL磁悬液沉淀出的磁粉的体积 mL 100mL 浓度要求 与磁粉种类 粒度 施加方法 工件表面状态有关 表面光亮工件 粘度和浓度较大表面粗糙工件 粘度和浓度较小 43 推荐的磁悬液浓度JB T4730 2005标准规定的磁悬液浓度 P156 44 磁悬液的配制 P73 先取少量载液与磁粉混合 让磁粉全部润湿 搅拌成均匀糊状 再按比例加入其余的载液 3 标准试片 试片类型 A1型 C型 D型 M1型 规格符号含义如 A1 15 100A1 试片型号15 100 槽深 试片厚度 单位 m 45 II级 磁粉探伤中为什么要使用标准试片 检查磁粉探伤设备 磁粉和磁悬液的综合性能 系统灵敏度 检测被检工件的磁场方向 有效磁化范围和大致的有效磁场强度 考查所用探伤工艺规程和操作方法是否妥当 当无法计算复杂工件的磁化规范时 在工件上贴试片大致确定工件的磁化规范 46 I级 如何正确使用A1型标准试片 试片只适用于连续法检验 不适用于剩磁法 工件表面贴试片处应打磨平并除去油污 试片有槽的一面与工件接触 根据工件探伤面的大小选择合适的试片 根据工件探伤灵敏度要求选择试片 灵敏度要求高的选择分数值较小的试片 47 也可同时选用不同类型试片贴在工件上磁场强度不同的部位 试片用完后可用溶剂清洗并擦干 然后涂防锈油 48 4 标准试块 直流 B型 交流 E型 磁场指示器 自然缺陷试块 试块用途 P76 主要用于检验磁粉探伤设备 磁粉和磁悬液的综合性能 系统灵敏度 也可用于考察磁粉探伤试验条件和操作方法是否恰当 不能确定磁化规范 也不能用于考察工件表面磁场方向和有效磁化范围 49 六 磁粉探伤工艺1 II级 影响磁粉探伤灵敏度的因素 P79 工件磁化 磁化方法 磁场大小和方向 设备和器材 设备性能 磁粉性能和磁悬液浓度 工件状态 工件形状和表面粗糙度 缺陷状态 缺陷性质 形状及埋藏深度 50 人员因素 人员素质 操作的正确性 环境条件 照明条件 2 予处理和工序安排 I级 装配件磁粉探伤前为什么要分解 P79 结构复杂 磁化 退磁困难 交界处易产生非相关显示 流入运动部件结合面的磁悬液难以清洗 造成磨损 51 分解后易于探伤操作 分解后可观察到所有探伤面 II级 磁粉探伤时机的选择原则是什么 P79 安排在易产生缺陷的工序之后 如焊接 热处理 机加工 磨削 校形 加载试验等 安排在涂漆 发蓝 磷化 电镀等表面处理工序之前 有延迟裂纹倾向的材料 安排在焊后24h之后 52 3 连续法和剩磁法 连续法 P80 连续法 在外加磁场磁化的同时施加磁粉或磁悬液的方法 P80 采用连续法时 被检工件的磁化 施加磁粉的工艺及观察磁痕显示都应在磁化通电时间内完成 通电时间为1s 3s 停施磁悬液至少1s后方可停止磁化 标准P165 连续法具有最高的检测灵敏度 P80 53 剩磁法 剩磁法 停止磁化后再施加磁悬液的的方法 适用于高剩磁和高矫顽力的材料 矫顽力在1kA m以上 剩磁在0 8T以上的工件 标准P165 检测缺陷深度浅 发现近表面缺陷灵敏度低 P81 4 干法和湿法 干法检验施加磁粉的操作要点 P81 54 磁粉要以云雾状形式缓慢施加到工件表面 形成薄而均匀的覆盖层 防止磁粉堆积 P81 干法不适用于剩磁法检验 P82 5 磁化规范 制定磁化规范的原则 P83 磁粉探伤应使用退既能检测出有害缺陷 又能区分磁痕级别的最小磁场强度进行检验 磁场强度过大易产生过度背景 会掩盖相关显示 影响磁痕分析 55 周向磁化 检测工件中的纵向缺陷 轴向通电法和中心导体法 P84 a 一般公式 I HD 320式中 I 磁化电流 A H 磁场强度 A m D 工件直径 mm 经验公式 按连续法H 2 4kA mI 8D按剩磁法H 8 0kA mI 25D 56 b JB T4730 2005 标准P161 c 由公式可知 周向磁化电流仅取决于工件直径 与工件长度无关 中心导体法与芯棒直径无关 57 触头法 a 触头法磁化电流与磁级间距和工件截面厚度有关 P85 b JB T4730 2005 P162 规定 触头间距应控制在75 200mm之间 58 I级 例题3 一钢板厚度为15mm的对接焊接接头用触头法进行磁粉探伤 当触头间距为120mm时 按JB T4730 2005标准规定 求所需磁化电流 解 I 3 5 4 5 L 3 5L 4 5L 3 5 120 4 5 120 420 540 A 59 II级 例题4 对一厚度为25mm的16MnR钢板对接焊接接头用触头法进行磁粉探伤 当磁化是流为800A时 按JB T4730 2005标准确定此时的最大触头间距 解 I 4 5 LL I 4 5 L最大 I 4 800 4 200 mm 60 纵向磁化 P86 发现工件横向缺陷 标准P163 低填充系数线圈 S线 10S工 61 高填充系数线圈 S线 2S工 I级例题5 对一在用轴类钢锻件 长400mm 直径40mm 为检查疲劳裂纹 采用低填充系数线圈法偏心放置进行纵向磁化 线圈匝数为10匝 求需要多大的磁化电流 解 62 II级 例题6 有一规格为 50 5mm 长为600mm的管状锻件 采用正中放置低填充系数线圈法纵向磁化 已知线圈直径为500mm 线圈匝数为10匝 按JB T4730 3005标准计算所需磁化电流 解 管状锻件的有效直径为 63 磁轭法 磁极间距应控制在75 200mm之间 6 退磁 P88 I级 什么是退磁 P88 退磁是将工件中的剩磁减小到不影响使用的程度的工序 I级 退磁方法 标准P167 交流电退磁法 将工件从通电的磁化线圈中慢慢抽出 直至工件离开线圈1米以上时再切断电流 或将工件 64 放入通电的磁化线圈内 将线圈中的电流逐步减小到零或将交流电直接通过工件并将电流逐步减到零 直流电退磁法 将要退磁的工件放入直流电磁场中 不断改变电流方向并逐渐减小到零 大型工件退磁 大型工件可采用交流电磁轭局部退磁或用缠绕电缆线圈分段退磁 把工件加热到居里温度以上也可使工件退磁 65 退磁注意事项 纵向磁化的磁场 高度集中在工件两端并形成磁极 容易退磁 周向磁化的剩磁几乎都集中在工件中很少外漏 比纵向磁化大很多 因此难于退磁 周向磁化过的工件退磁最好先将工件纵向磁化然后再退磁 P88 交流电磁化 用交流电退磁 直流电磁化 用直流电退磁 如果先用直流电退磁再用交流电退磁右获得最佳退磁效果 P92 66 退磁用的磁场强度至少要大于或等于磁化时的最大磁场强度 直流换向衰减退磁和超低频电流自动退磁