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无损检测技术毕业论文 1毕业设计论文 2012 届 设计论文题目 检测工艺规程 系 部 机械工程技术系 班 级 无损检测0911 学 生 姓 名 指 导 教 师 二零一二 年 六 月 一 日 无损检测技术毕业论文 2 摘要 磁粉检测又称磁粉探伤或磁粉检验是利用磁现象来检测材料和工件中的缺陷的方法。磁粉检测技术早期被用于航空、航海、汽车和铁路等部门用来检测发动机、车轮轴和其他高应力部件的疲劳裂纹。 本规程规定了磁粉检测人员资格、所用设备、器材、检测技术和质量分级等。 磁粉检测的原理铁磁性材料工件被磁化后由于不连续性的存在使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变而产生漏磁场吸附施加在工件表面的磁粉在合适的光照下形成目视可见的磁痕从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。 本规程按JB/T4730-2005和SY/T4109-2005 石油天燃气钢质管道无损检测 的要求编写适用于磁性材料的机加工件、焊缝、板材坡口等表面和近表面缺陷的检测适用于铁磁性材料天然气长输、集输、站场的管道及常压钢制储罐的焊接接头表面、近表面缺陷的磁粉检测与验收不适用于磁性材料与非磁性材料焊接部位、奥氏体不锈钢和其他非磁性材料的检测。 根据工件的几何形状、尺寸大小和欲发现缺陷的方向而在工件上建立的磁场方向将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁化。所谓周向与纵向是相对被检工件上的磁场而言的。 磁粉检测器材有磁粉荧光磁粉和非荧光磁粉、载液油基载液和水载液磁悬液、反差增强剂、标准试片和标准试块等等。磁粉检测设备的分类形式也不一样常见的磁粉检测设备有携带式探伤机如电磁轭、交叉磁轭、带电极触头的小型磁粉探伤机或永久磁铁等。 磁粉检测工艺是指包含磁粉检测的预处理、磁化选择磁化方法和磁化规范、施加磁粉或磁悬液、磁痕的观察与记录、缺陷评级、退磁和后处理七个程序的全过程。磁粉检测的时机应根据不同的材料工件而定。磁化、施加磁粉或磁悬液的方法有连续法、剩磁法、干法。 特种设备磁粉检测通用工艺规程至少应包括以下内容适用范围引用标准法规检测人员资格检测设备、器材和材料检测表面制备检测时机检测工艺和检测技术检测结果的评定和质量等级的分类检测记录、报告和资料存档编制级别、审核级别和批准人制定日期。 关键词 磁粉检测 原理 检测对象 检测器材 通用工艺规程 无损检测技术毕业论文 3 第一章 磁粉检测的概述 磁粉检测技术早期被用于航空、航海、汽车和铁路部门用来检测发动机车轮轴和其它高应力部件的疲劳裂纹。在20世纪30年代固定式、移动式磁化设备和便携式磁轭相继研制成功湿法技术也得到应用退磁问题也得到了解决。 磁粉检测是利用磁现象来检测工件中缺陷的它是漏磁场检测方法中常用的一种。现在国外磁粉检测设备从固定式、移动式到便携式从半自动、全自动到专用设备从单向磁化到多向磁化设备已系列化和商品化。我国近年来磁粉检测设备发展也很快磁粉检测设备已实现了专业化和系列化三相全波直流检测超低频设备的性能与国外同类设备的水平相当。 1.1磁粉检测 1.1.1磁粉检测原理 铁磁材料工件被磁化后由于不连续性的存在使工件表面和近表面的磁感应线发生局部畸变而产生漏磁场吸附施加在工件表面的磁粉在合适的光照下形成目视可见的磁痕从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。 1.1.2磁粉检测适用范围 1适用于检测铁磁性材料如16MnR20g30CrMnSiA工件表面和近表面尺寸很小、间隙极窄如可检测出0.1mm、宽为微米级的裂纹和目视难以看见的缺陷。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料如1Cr17Ni7具有磁性因而可以进行磁粉检测。不适用于非磁性材料比如奥氏体不锈钢材料如1Cr18Ni90Cr18Ni9Ti和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝也不适用于检测铜铝、镁、钛合金等非磁性材料。 2适用于检测工件表面和近表面的裂纹白点、发纹、折叠、冷隔、气孔和夹杂等缺陷但不适用于检测工件表面浅而宽的划伤、针孔状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁感应线方向夹角小于20的缺陷 3适用于检测未加工的原材料如钢坯和加工的半成品、成品件及使用过的工件及特种设备。 4适用于检测管材、棒材、板材、型材和锻钢件、铸钢件及焊接件。 1.1.3磁粉检测程序 特种设备磁粉检测的七个程序是1预处理2磁化3施加磁粉或磁悬液4磁痕的观察与记录5缺陷评级6退磁7后处理。 1.1.4磁粉检测的优点及其局限性 1磁粉检测的优点 1可检测出铁磁性材料表面和近表面开口和不开口的缺陷。 2 能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度。 3 具有很高的检测灵敏度可检测微米级宽度的缺陷。 4单个工件检测速度快工件简单成本低廉污染少。 5采用合适的磁化方法几乎可以检测到工件表面的各个部位基本上不受工件大小和几何形状的限制。 无损检测技术毕业论文 4 6缺陷检测重复性好。 7可检测受腐蚀的表面。 2磁粉检测的局限性 1只适用于铁磁性材料不能检测奥氏体不锈钢材料和奥氏体不锈钢焊缝及其他非铁磁性材料。 2只能检测表面和近表面缺陷。 3检测时的灵敏度与磁化方向有很大关系若缺陷放向与磁化方向近似平行或缺陷与工件表面夹角小于20缺陷就难以发现。另外表面浅而宽的划伤、锻造皱折也不易发现。 4受几何形状影响易产生非相关显示。 5若工件表面有覆盖层将对磁粉检测有不良影响。用通电法和触头法磁化时易产生电弧烧伤工件。因此电接触部位的非导电覆盖层必须打磨掉。 6部分磁化后具有较大的剩磁的工件需要进行退磁处理。 1.1.5表面无损检测方法的比较 表面无损检测方法的比较 方法 项目 磁粉检测MT 渗透检测PT 涡流检测ET 方法原理 磁力作用 毛细渗透作用 电磁感应作用 适用材质 铁磁性材料 非多孔性材料 导电材料 能检测出的缺陷 表面和近表面缺陷 表面开口缺陷 表面及表层缺陷 应用对象 铸钢件、锻钢件、压延件管材、棒材、型材、焊接件、机加工件及使用中的上述工件检测 任何非多孔性材料工件及使用中的上述工件检测 管材线材棒材等工件检测 材料状态检验和分选 厚度测量等 主要检测缺陷 裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物、冷隔 裂纹、白点、疏松针孔、夹杂物 裂纹、材质变化 厚度变化 显示缺陷的器材 磁粉 渗透液和显像剂 记录仪示波器或电压表 缺陷表现形式 漏磁场吸附磁粉形成磁痕 渗透液的回渗 线圈输出电压和相位的变化 缺陷显示 直观 直观 不直观 缺陷性质判断 能大致确定 能大致确定 难以判断 灵敏度 高 较高 较低 检测速度 较快 慢 很快可自动化 污染 较轻 较重 很轻 检测几乎不受工件几何和缺陷方向的限制 检验不受工件几何形状和缺陷方向的 对形状复杂的工件不适用有边界效无损检测技术毕业论文 5 其他 检测时的灵敏度与磁化方向有很大关系 影响 不用水电特别适用于现场检验 应影响 非接触法检测 表1 第二章 磁化设备、工具和材料 2.1磁化设备及校验 2.1.1磁化设备 制造厂 型号 结构形式 江苏射阳无线电厂 CDX-4型 组合式 江苏射阳探伤机厂 DCT 组合式 上海探伤机厂 CED-2000 组合式 表2 212辅助设备 1. 磁场强度计 2. A1型、C型试片、标准试块和磁场指示器 3. 磁悬液浓度沉淀管 4. 2倍10倍放大镜 5. 白光照度计 6. 黑光灯 7. 黑光辐照计 8. h 毫特斯拉计。 22 灵敏度试片 221 A型灵敏度试片用于检验磁粉探伤设备、磁粉和磁悬液的综合性能。用于检测被检工件表面的磁场方向有效磁化范围和大致的有效磁场强度。 222磁粉检测时一般应选用A1-30/100型标准试片。当检测焊缝坡口等狭小部位由于尺寸关系A1型标准试片使用不便时一般可选用C-15/50型标准试片。 223 灵敏度试片的使用 a标准试片适用于连续磁化法使用时应将试片无人工缺陷的面朝外。为使试片与被检面接触良好可用透明胶带将其平整粘贴在被检面上并注意胶带不能覆盖试片上的人工缺陷。 b标准试片表面有锈蚀、褶折或磁特性发生改变时不得继续使用 表2 标准试片的类型、规格和图形 类 型 规格缺陷槽深/试片厚度08图形和尺寸mm 无损检测技术毕业论文 6 A1 型 A1-7/50 A1-15/50 A1-30/50 A1-15/100 A1-30/100 A1-60/100 C 型 C-8/50 C-15/50 D-15/50 注C型标准试片可剪成5个小试片分别使用。 表3 23 磁粉及磁悬液 231 磁粉 磁粉应具有高磁导率、低矫顽力和低剩磁并应与被检工件表面颜色有较高的对比度。磁粉粒度和性能的其他要求应符合JB/T 6063的规定。 232 磁悬液磁粉和载液按一定比例混合而成的悬浮液体。 1. 磁悬液的粘度应控制在5000Pa.s-20000Pa.s25 2. 磁悬液可用磁膏配制其浓度按磁膏使用说明书配制。磁悬液的浓度应符合一下规定 非荧光磁粉配制浓度g/L10-25 沉淀浓度mL/100mL1.2-2.4 荧光磁粉 配制浓度g/L0.5-3.0 沉淀浓度mL/100mL0.1-0.4 233 施加磁悬液使用喷液器或其他有效方法进行。 2.4课题中使用的设备、器材 2.4.1 探伤设备CEW-2000CYD-3000或CEW-6000CEW-10000 2.4.2 标准试块A1-30/100齿C-850D7/50A17/50 轴面A17/50 2.4.3磁粉、载液及磁悬液沉淀浓度 YC2 型荧光磁粉LPW-3 号油基载液0.1-0.4Ml/100mL 或黑磁粉BW-1型黑磁膏水1.2-2.4ML/100mL 2.4.4磁悬液施加方法喷、浇磁悬液均可 第三章 磁化技术 31 磁化方法 311 纵向磁化 1磁轭法 无损检测技术毕业论文 7 1.提升力应大于45N并用15/100或30/100的A型试片进行综合性能试验。磁轭磁化的间距应控制在75200mm范围内检测的有效区域为两极中心连线两侧各50mm的范围内磁化区域每次应有15mm重叠。 2.磁轭法的优缺点 磁轭法的优点 a. 非电接触。 b. 改变磁轭方位可发现任何方向的缺陷。 c. 便携式磁轭可带到现场检测灵活方便。 d. 可用于检测带漆层的工件当漆层厚度允许时。 e. 检测灵敏度高。 磁轭法的缺点 a. 几何形状复杂的工件检验较困难。 b. 磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向。 c. 用便携式磁轭一次磁化只能检验较小的区域大面积检验时要求分块累积效率很低。 d. 磁轭磁化时应与工件接触好尽量减小间隙的影响。 3磁轭法的适用范围 磁轭法适用于特种设备平板对接焊接、T形焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材的局部磁粉检测。整体磁化适用于零件横截面的纵长零件的磁粉检测。 2 .线圈法线圈法的有效磁化区是从线圈端部向外延伸到150mm的范围内。超过150mm以外区域磁化强度应采用标准试片确定。 1 .低充填因数线圈法 当线圈的横截面积大于或等于被检工件横截面积的10倍时使用下述公式 偏心放置时线圈的磁化电流按式1计算误差为10 1 正中放置时线圈的磁化电流按式2计算误差为10 2 以上各式中 I施加在线圈上的磁化电流A N线圈匝数 L工件长度mm D工件直径或横截面上最大尺寸mm R线圈半径mm。 2. 高充填因数线圈法。 无损检测技术毕业论文 8 用固定线圈或电缆缠绕进行检测若此时线圈的截面积小于或等于2倍工件截面积包括中空部分磁化时可按式3计算磁化电流误差10 3 式中各符号意义同式1。 3. 中充填因数线圈法。 当线圈大于2倍而小于10倍被检工件截面积时 8/210YNIYNINIlh 4 式中NIh式3高充填因数线圈计算的NI值。 NIl式1或式2低充填因数线圈计算的NI值。 Y线圈的横截面积与工件横截面积之比。 4. 上述公式不适用于长径比L/D小于2的工件。对于长径比L/D小于2的工件若要使用线圈法时可利用磁极加长块来提高长径比的有效值或采用标准试片实测来决定电流值。对于长径比L/D大于等于15的工件公式中L/D取15。 5. 当被检工件太长时应进行分段磁化且应有一定的重叠区。重叠区应不小于分段检测长度的10。检测时磁化电流应根据标准试片实测结果来确定。 6. 当被检工件太长时应进行分段磁化且应有一定的重叠区。重叠区应不小于分段检测长度的10。检测时磁化电流应根据标准试片实测结果来确定。 7. 计算空心工件时此时工件直径D应由有效直径Deff代替。 对于圆筒形工件 DeffDo2-Di21/2 5 式中 Do圆筒外直径mm Di圆筒内直径mm。 对于非圆筒形工件 Deff2htAA6 式中 At零件总的横截面积mm2 Ah零件中空部分的横截面积mm2。 32周向磁化 321轴向通电法磁化电流按表4计算 轴向通电法适用于特种设备实心和空心工件的焊缝、机加工件、轴类、管子、铸钢件和锻钢件的磁粉检测。 322触头法用触头法局部磁化大工件时磁化电流见表5 323采用触头法时电极间距应控制在75mm200mm之间。磁场的有效宽度为触头中心线两侧1/4极距通电时间不应太长电极与工件之间应保持良好的无损检测技术毕业论文 9 接触以免烧伤工件。两次磁化区域间应有不小于10的磁化重叠区。检测时磁化电流应根据标准试片实测结果来校正。 3.2.4轴向通电法和触头法产生打火烧伤的原因是 1.工件与两磁化夹头接触部位有铁锈、氧化皮及赃物。 2.磁化电流过大。 3.夹持压力不足。 4.在磁化夹头通电时夹持或松开工件。 33 旋转磁场磁化交叉磁轭法 提升力应大于118N并用15/100或30/100的A型试片进行综合性能试验。磁轭磁化的间距应控制在50200mm范围内检测的有效区域为两极中心连线两侧各50mm的范围内磁化区域每次应有15mm重叠。 磁化电流可选用交流。 表4 轴向通电法和中心导体法磁化规范 检测方法 磁化电流计算公式 交流电 直流电、整流电 连续法 I815D I1232D 剩磁法 I2545D I2545D 注D为工件横截面上最大尺寸mm。 表5 触头法磁化电流值 工件厚度Tmm 电流值IA T19 3.54.5倍触头间距 T19 45倍触头间距 34 偏置芯棒法 当使用中心导体法时如电流不能满足检测要求时应采用偏置芯棒法进行检测芯棒应靠近内壁放置导体与内壁接触时应采取绝缘措施。每次有效检测区长度约为4倍芯棒直径见图1且应有一定的重叠区重叠区长度应不小于有效检测区的100.4d。磁化电流仍按表1中公式计算式中D的数值取芯棒直径加两倍工件壁厚。 H磁场F缺陷 图1偏置芯棒法检测有效区 无损检测技术毕业论文 10 偏置芯棒法检测适用于局部检验空心工件内、外表面与电流方向平行的缺陷和端面的径向缺陷。 3.5课题中使用的磁化方法 1.线圈法 2. 1轴向通电法I1 2线圈法I2 36 焊缝的典型磁化方法 磁轭法和触头法的典型磁化方法见表B.1绕电缆法和交叉磁轭法的典型磁化方法见表B.2。 第四章 检测方法 41 检测方法分类 根据不同的分类条件磁粉检测方法的分类如表6所示。 表6 磁粉检测方法分类 分 类 条 件 磁粉检测方法 施加磁粉的载体 干法荧光、非荧光、湿法荧光、非荧光 施加磁粉的时机 连续法、剩磁法 磁化方法 轴向通电法、触头法、线圈法、磁轭法、中心导体法、交叉磁轭法 表6 42 干法 干法又叫干粉法通常用于交流和半波整流的磁化电流或磁轭进行连续法检测的情况采用干法时应确认检测面和磁粉已完全干燥然后再施加磁粉。 43 湿法 湿法又叫磁悬液法主要用于连续法和剩磁法检测。采用湿法时应确认整个检测面被磁悬液湿润后再施加磁悬液。由于施加磁悬液的时间不同湿法又有连续法和剩磁法磁化之分。 4.3.1应用范围 1.适用于特种设备上的焊缝、宇航工件及灵敏度要求较高的工件的检测 2.适用于大批量工件的检测常与固定式设备配合使用磁悬液可回收。 3.适用于检测表面微小缺陷如疲劳裂纹、磨削裂纹、焊接裂纹和发纹等 4.3.2操作要点 1.磁悬液施加可采用浇法、喷法和浸法但不能采用刷涂法。 2.连续法宜用浇法和喷法液流要微弱以免冲刷掉缺陷上已形成的磁痕显示。 3.剩磁法宜用浇法、喷法和浸法。浇法和喷法灵敏度低于浸法浸法的浸放时间一般控制在1020s时间过长会产生过度背景。 表B.1 磁轭法和触头法的典型磁化方法 磁轭法的典型磁化方法 触头法的典型磁化方法 无损检测技术毕业论文 11 L75mm bL/2 90 L75mm bL/2 90 L75 mm bL/2 L75 mm bL/2 L175 mm b1L1/2 b2L250 L275 mm L75 mm bL/2 L175 mm L275 mm b1L1/2 b2L250 L75 mm bL/2 L175 mm L275 mm b1L1/2 b2L250 L75 mm bL/2 44 连续法 采用连续法时被检工件的磁化、施加磁粉的工艺以及观察磁痕显示都应在磁化通电时间内完成通电时间为1s3s停施磁悬液至少1s后方可停止磁化。为保证磁化效果应至少反复磁化两次。 表B.2 绕电缆法和交叉磁轭法的典型磁化方法 绕电缆法的典型磁化方法 交叉磁轭法的典型磁化方法 无损检测技术毕业论文 12 20a50 垂直焊缝检测 平行于焊缝的缺陷检测 20a50 平行于焊缝的缺陷检测 20a50 水平焊缝检测 注1 N匝数I磁化电流有效值 a焊缝与电缆之间的距离。 2 检测球罐环向焊缝时磁悬液应喷洒在行走方向的前上方。 3 检测球罐纵向焊缝时磁悬液应喷洒在行走方向。 45 剩磁法 451 剩磁法主要用在矫顽力在1kA/m以上并能保持足够的剩磁场剩磁在0.8T以上的被检工件上。 452 采用剩磁法时磁粉应在通电结束后再施加一般通电时间为0.25sls。施加磁粉或磁悬液之前任何强磁性物体不得接触被检工件表面。 453 采用交流磁化法时应配备断电相位控制器以确保工件的磁化效果。 无损检测技术毕业论文 13 4.5.4连续法和剩磁法检测的比较