磁探基本知识

1、1 无损检测概论1.1无损检测概念及特点一、磁粉检测原理一、磁粉检测原理 铁磁性材料或工件直接通以电流或置于磁场铁磁性材料或工件直接通以电流或置于磁场中，使其磁化，在一定条件下，缺陷处产生中，使其磁化，在一定条件下，缺陷处产生漏磁场，此时在工件表面上撒上磁粉或浇上漏磁场，此时在工件表面上撒上磁粉或浇上磁悬液，漏磁场将吸引磁粉，显示缺陷的位磁悬液，漏磁场将吸引磁粉，显示缺陷的位置、形状和大小。置、形状和大小。 涉及的概念：漏磁场涉及的概念：漏磁场 漏磁场：磁力线离开表面又进入工件表面的漏磁场：磁力线离开表面又进入工件表面的地方有漏磁场产生。漏磁场的大小取决于磁地方有漏磁场产生。漏磁场的大小取决于

2、磁力线与缺陷的相对位置，分三种情况：力线与缺陷的相对位置，分三种情况： 1 1、磁力线与缺陷垂直，漏磁场最强，有利于、磁力线与缺陷垂直，漏磁场最强，有利于检出缺陷；检出缺陷； 2 2、磁力线与缺陷平行或夹角在、磁力线与缺陷平行或夹角在0-450-45度，漏磁度，漏磁场最弱，不能检出缺陷；场最弱，不能检出缺陷； 3 3、磁力线与缺陷的夹角、磁力线与缺陷的夹角45-9045-90，可检出缺陷，可检出缺陷，但灵敏度降低。但灵敏度降低。 由于这种关系，探伤时一般要对工件进行由于这种关系，探伤时一般要对工件进行两两个方向的磁化个方向的磁化，从而检查全方位的缺陷，从而检查全方位的缺陷。二、磁粉探伤的适用范

3、围二、磁粉探伤的适用范围 磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可分别和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可分别检测出长检测出长0.1-0.5mm0.1-0.5mm、宽为微米级、深、宽为微米级、深几几十微米十微米的裂纹），目视难以看出的不连续的裂纹），目视难以看出的不连续性。性。 适用于铁磁性材料：碳钢、合金结构钢、电工钢、适用于铁磁性材料：碳钢、合金结构钢、电工钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化钢，不适用于检测非铁马氏体不锈钢、沉淀硬化钢，不适用于检测非铁磁性材料如铜、铝、镁、钛及其合金，奥氏体不磁性材料如铜、铝、镁、钛及其合金，奥氏体不锈钢和奥氏体

4、不锈钢焊条焊接的焊缝。锈钢和奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝。 适用于原材料检验（管材、棒材、板材、型材）、适用于原材料检验（管材、棒材、板材、型材）、半成品检验、成品检验（焊接件、铸件、锻件）、半成品检验、成品检验（焊接件、铸件、锻件）、在役检验。如车轴。在役检验。如车轴。 适用于检验工件的表面和近表面缺陷，如裂纹、适用于检验工件的表面和近表面缺陷，如裂纹、白点、发纹、气孔、夹杂、折叠等。白点、发纹、气孔、夹杂、折叠等。 不不适用于检测表面适用于检测表面浅而宽浅而宽的缺陷、针孔、埋藏深的缺陷、针孔、埋藏深度较深的缺陷以及与表面夹角小于度较深的缺陷以及与表面夹角小于2020的分层。的分层。三、磁粉检

5、验优点和缺点三、磁粉检验优点和缺点 优点优点1 1）直观。）直观。2 2）灵敏度高。）灵敏度高。3 3）适应性好。）适应性好。4 4）效率高、工艺简单。）效率高、工艺简单。5 5）重现性好。）重现性好。6 6）成本低）成本低 缺点缺点1 1）铁磁性材料，非铁磁性材料不可以。）铁磁性材料，非铁磁性材料不可以。2 2）表面和近表面缺陷，内部缺陷不可以。）表面和近表面缺陷，内部缺陷不可以。3 3）缺陷主平面要与磁场正交。）缺陷主平面要与磁场正交。4 4）不能确定缺陷的埋深和自身高度）不能确定缺陷的埋深和自身高度5 5）浅而宽的缺陷、埋藏较深的缺陷、表面的分）浅而宽的缺陷、埋藏较深的缺陷、表面的分层难

6、检测。层难检测。6 6）非相关显示。）非相关显示。四、磁化方法四、磁化方法 1 1、通电法、通电法 2 2、穿棒法、穿棒法 3 3、局部磁化法、局部磁化法 4 4、整体磁化法、整体磁化法1 1、通电法、通电法 使电流从被检工件上直接流过，使电流从被检工件上直接流过，在工件的周围及内部和表面产生在工件的周围及内部和表面产生一个周向磁场的方法。一个周向磁场的方法。 主要发现与工件轴线平行的缺陷主要发现与工件轴线平行的缺陷及与工件轴线夹角小于及与工件轴线夹角小于4545的缺的缺陷。陷。 如果工件截面是圆形便产生圆形如果工件截面是圆形便产生圆形磁场，如是矩形则产生椭圆形磁磁场，如是矩形则产生椭圆形磁场

7、。场。通电法缺点通电法缺点 容易产生打火烧伤。产生原因：容易产生打火烧伤。产生原因：工件与两磁化夹头接触部位有铁锈、铁屑、工件与两磁化夹头接触部位有铁锈、铁屑、 氧化皮及脏物；工件凹凸不平、点接触。氧化皮及脏物；工件凹凸不平、点接触。 磁化电流过大；磁化电流过大； 夹持压力不足；夹持压力不足； 在磁化夹头通电时夹持或松开工件；在磁化夹头通电时夹持或松开工件；工件端面与夹头面不平行。工件端面与夹头面不平行。 预防打火烧伤的措施是：预防打火烧伤的措施是：清除掉与电极接触部位的铁锈、油漆和非导电清除掉与电极接触部位的铁锈、油漆和非导电覆盖层；覆盖层；必要时应在电极上安装接触垫，如铅垫或铜编必要时应在

8、电极上安装接触垫，如铅垫或铜编织垫，应当注意，铅蒸汽是有害的，使用时应织垫，应当注意，铅蒸汽是有害的，使用时应注意通风，铜编织物仅适用于冶金上允许的场注意通风，铜编织物仅适用于冶金上允许的场合；合； 磁化电流应在夹持压力足够时接通；磁化电流应在夹持压力足够时接通；必须在磁化电流断电时夹持或松开工件；必须在磁化电流断电时夹持或松开工件； 用合适的磁化电流磁化。用合适的磁化电流磁化。 调整探伤机滚轮中心高，使端面平行调整探伤机滚轮中心高，使端面平行。轴向通电法的优点轴向通电法的优点 无论简单或复杂工件，一次或数次通电都能方便无论简单或复杂工件，一次或数次通电都能方便地磁化；地磁化； 在整个电流通路

9、的周围产生周向磁场，磁场基本在整个电流通路的周围产生周向磁场，磁场基本上都集中在工件的表面和近表面；上都集中在工件的表面和近表面； 两端通电，即可对工件全长进行磁化，所需电流两端通电，即可对工件全长进行磁化，所需电流值与长度无关；值与长度无关； 磁化规范容易计算；磁化规范容易计算； 工件端头无磁极，不会产生退磁场；工件端头无磁极，不会产生退磁场； 用大电流可在短时间内进行大面积磁化；用大电流可在短时间内进行大面积磁化； 工艺方法简单，检测效率高；工艺方法简单，检测效率高； 有较高的检测灵敏度。有较高的检测灵敏度。 轴向通电法的缺点轴向通电法的缺点 接触不良会产生电弧烧伤工件；接触不良会产生电弧

10、烧伤工件； 不能检测空心工件内表面的不连续性；不能检测空心工件内表面的不连续性； 夹持细长工件时，容易使工件变形。夹持细长工件时，容易使工件变形。 轴向通电法适用于：轴向通电法适用于： 承压设备实心和空心工件的焊缝、轴类、管子、承压设备实心和空心工件的焊缝、轴类、管子、铸钢件和锻钢件的磁粉检测。铸钢件和锻钢件的磁粉检测。 铁道工件：车轴、弹簧、销轴类等铁道工件：车轴、弹簧、销轴类等CJW-4000CJW-4000型机车轮对磁粉探伤机型机车轮对磁粉探伤机2 2、 穿棒法（中心导体法）穿棒法（中心导体法）概念及发现缺陷概念及发现缺陷 将一导体穿入空心工件的孔中并使电流从导体将一导体穿入空心工件的孔

11、中并使电流从导体上流过的方法，又称中心导体法。上流过的方法，又称中心导体法。 主要发现空心工件内表面、外表面的轴向缺陷主要发现空心工件内表面、外表面的轴向缺陷及端表面的径向缺陷。及端表面的径向缺陷。 内表面磁感应强度高于外表面磁感应强度。内表面磁感应强度高于外表面磁感应强度。穿棒法的优点穿棒法的优点 磁化电流不从工件上直接流过，不会产生电弧；磁化电流不从工件上直接流过，不会产生电弧； 在空心工件的内、外表面及端面都会产生周向磁在空心工件的内、外表面及端面都会产生周向磁场；场； 重量轻的工件可用芯棒支承，许多小工件可穿在重量轻的工件可用芯棒支承，许多小工件可穿在芯棒上一次磁化；芯棒上一次磁化；

12、一次通电，工件全长都能得到周向磁化；一次通电，工件全长都能得到周向磁化； 工艺方法简单、检测效率高；工艺方法简单、检测效率高； 有较高的检测灵敏度有较高的检测灵敏度。因而是最有效、最常用的。因而是最有效、最常用的磁化方法之一。磁化方法之一。 2.2.穿棒法的缺点及适用范围穿棒法的缺点及适用范围 对于厚壁工件，外表面缺陷的检测灵敏度比内表对于厚壁工件，外表面缺陷的检测灵敏度比内表面低很多；面低很多； 检查大直径管子时，应采用偏置芯棒法，需转动检查大直径管子时，应采用偏置芯棒法，需转动工件，进行多次磁化和检验；工件，进行多次磁化和检验； 仅适用于有孔工件的检验。仅适用于有孔工件的检验。 中心导体法

13、适用于：中心导体法适用于： 承压设备的管子、管接头、空心焊接件和各种有孔承压设备的管子、管接头、空心焊接件和各种有孔的工件如轴承圈、空心圆柱、齿轮、螺帽及环形件的工件如轴承圈、空心圆柱、齿轮、螺帽及环形件的磁粉检测。的磁粉检测。 工件：工件：弹簧弹簧、轴承内、外圈、车钩耳孔等、轴承内、外圈、车钩耳孔等。3 3、局部磁轭磁化：磁轭间距、局部磁轭磁化：磁轭间距 便携式电磁轭，磁极间距便携式电磁轭，磁极间距L L一般控制在一般控制在75mm-75mm-200mm200mm为宜，但最短不得小于为宜，但最短不得小于 75mm75mm。因为磁极附近。因为磁极附近25mm25mm范围内，磁通密度过大会产生过

14、度背景，有可范围内，磁通密度过大会产生过度背景，有可能掩盖相关显示。能掩盖相关显示。 在磁路上总磁通量一定的情况下，工件表面的在磁路上总磁通量一定的情况下，工件表面的磁场强度随着两极间距磁场强度随着两极间距L L的增大而减小，所以磁极间的增大而减小，所以磁极间距也不能太大。距也不能太大。 工件上磁场强度还与磁极与工件的间隙有关，间工件上磁场强度还与磁极与工件的间隙有关，间隙增大，磁场强度相应降低。同时会增大探伤盲隙增大，磁场强度相应降低。同时会增大探伤盲区，一般紧密接触时，磁极周围有区，一般紧密接触时，磁极周围有2-3mm2-3mm的盲区，的盲区，如果间隙为如果间隙为3mm3mm，盲区宽度约为

15、，盲区宽度约为15mm15mm。 探伤过程中磁轭应与工件须接触良好探伤过程中磁轭应与工件须接触良好。所以，用马蹄跌探伤时禁止所以，用马蹄跌探伤时禁止单脚磁化。单脚磁化。局部磁轭法：局部磁轭法：电磁轭的有效磁化范围电磁轭的有效磁化范围 GB/T15822-2005GB/T15822-2005磁粉探伤方法磁粉探伤方法用磁轭检验的用磁轭检验的有效探伤范围在磁极两侧各为磁极间距的有效探伤范围在磁极两侧各为磁极间距的1/41/4，磁，磁轭每次移动的覆盖区应不少于轭每次移动的覆盖区应不少于25mm25mm。 在这个范围内磁场强度的分布：在磁轭两极连线在这个范围内磁场强度的分布：在磁轭两极连线上中心磁场最弱

16、，靠近磁极的地方较强，在磁轭上中心磁场最弱，靠近磁极的地方较强，在磁轭垂直两极连线上中心磁场最强，越远离连线，磁垂直两极连线上中心磁场最强，越远离连线，磁场越弱。场越弱。 磁轭法有效探伤范围示意图，有效磁化区如磁轭法有效探伤范围示意图，有效磁化区如图阴影部分，面积约为（图阴影部分，面积约为（L-50L-50）（L/2L/2）mm2mm2 要对工件进行全方位的探伤，须进行要对工件进行全方位的探伤，须进行两次相互垂直的磁化，两次相互垂直的磁化，误差不能超过误差不能超过3030。磁轭法的优点磁轭法的优点 非电接触；非电接触；改变磁轭方位，可发现任何方向的缺陷；改变磁轭方位，可发现任何方向的缺陷；便携

17、式磁轭可带到现场检测，灵活，方便；便携式磁轭可带到现场检测，灵活，方便；可用于检测带漆层的工件（当漆层厚度允许时，可用于检测带漆层的工件（当漆层厚度允许时，一般要求一般要求小于小于50um50um）；）；检测灵敏度较高。检测灵敏度较高。磁轭法的缺点磁轭法的缺点 几何形状复杂的工件检验较困难；几何形状复杂的工件检验较困难； 磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向；磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向； 用便携式磁轭一次磁化只能检验较小的区域，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，很费时；大面积检验时，要求分块累积，很费时； 磁轭磁化时磁轭磁化时应与工件接触好应与工件接触好，尽

18、量减小间隙的，尽量减小间隙的影响。影响。磁轭法适用范围磁轭法适用范围 承压设备平板对接焊缝、承压设备平板对接焊缝、T T型焊缝、管板焊缝、型焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材的局部磁粉角焊缝以及大型铸件、锻件和板材的局部磁粉检测。检测。 机车车辆焊缝、铸件、锻件。机车车辆焊缝、铸件、锻件。4 4、整体磁化法、整体磁化法旋转磁场形成的原理旋转磁场形成的原理 用两个幅值相等、相互交叉、并具有一定电流用两个幅值相等、相互交叉、并具有一定电流相位差的交流磁场对工件磁化，其矢量合成的相位差的交流磁场对工件磁化，其矢量合成的磁场为随时间变化的旋转磁场，在平面上的轨磁场为随时间变化的旋转磁场，在

19、平面上的轨迹呈圆形或椭圆形。见下图。迹呈圆形或椭圆形。见下图。 旋转磁场只能用于连续法检验旋转磁场只能用于连续法检验。旋转磁场的合成旋转磁场的合成连续法连续法在外加磁场的同时，将检验介质在外加磁场的同时，将检验介质（磁粉或磁悬液）加到试件上进行检测的方法。（磁粉或磁悬液）加到试件上进行检测的方法。特点：检测特点：检测灵敏度高灵敏度高，但，但效率低效率低，容易出，容易出现现干扰缺陷评定的杂乱显示干扰缺陷评定的杂乱显示，复合磁化方，复合磁化方法只能在法只能在连续法检测中使用连续法检测中使用五、检测方法五、检测方法剩磁法剩磁法先将试件磁化，待先将试件磁化，待切断电源切断电源或或移去外加移去外加磁场磁

20、场后，再后，再进行检测进行检测 的方法。的方法。特点：检测特点：检测灵敏度高灵敏度高，效率高效率高，磁痕容易，磁痕容易显示，显示，复合磁化方法复合磁化方法和和干粉不能干粉不能在剩磁法在剩磁法检测中检测中使用使用。六、磁粉分析与记录 1. 1. 非荧光磁粉非荧光磁粉的磁痕应当在的磁痕应当在白光照射下白光照射下进行进行观察，白光强度观察，白光强度不小于不小于1000 1000 lx lx。 （一）（一） 磁痕观察磁痕观察 2. 2.荧光磁粉荧光磁粉的磁痕应当在的磁痕应当在强度不大于强度不大于20 lx20 lx 的的阴暗环境下用阴暗环境下用紫外线灯紫外线灯进行观察，紫外线灯的发进行观察，紫外线灯的

21、发光强度应光强度应不低于不低于15001500W/cmW/cm2 2 。 磁痕分析磁痕分析原材料缺陷原材料缺陷裂纹磁痕一般呈裂纹磁痕一般呈直线状直线状，有时也分叉，显示清晰，有时也分叉，显示清晰 热加工缺陷锻造裂纹锻造裂纹热加工缺陷锻造折叠锻造折叠直线状和弧形线直线状和弧形线白点：氢致裂纹 横向断口表现为横向断口表现为由内部向外辐射状不由内部向外辐射状不规则分布的小裂纹，规则分布的小裂纹，在纵向断口呈弯曲线在纵向断口呈弯曲线状裂纹或银白色的圆状裂纹或银白色的圆形或椭圆形斑点形或椭圆形斑点分层（荧光磁粉）断续或连续的线状断续或连续的线状铸造热裂纹铸造冷裂纹疏松（荧光磁粉）点状或线状分布，磁粉堆集

22、比裂纹稀疏点状或线状分布，磁粉堆集比裂纹稀疏冷隔圆角或凹陷状圆角或凹陷状焊接裂纹磁痕浓密、清晰，有的磁痕浓密、清晰，有的呈直线状，有的呈弯曲呈直线状，有的呈弯曲状，也有呈树枝状状，也有呈树枝状 焊接裂纹（荧光磁粉）淬火裂纹 磁痕浓密、清晰，一般呈细直的线状，尾端尖细，磁痕浓密、清晰，一般呈细直的线状，尾端尖细，有时呈锯齿形或弧形有时呈锯齿形或弧形 磨削裂纹疲劳裂纹 它常出现在应它常出现在应力集中处，与应力集中处，与应力方向垂直。疲力方向垂直。疲劳裂纹中间粗、劳裂纹中间粗、两端细，磁痕浓两端细，磁痕浓密、清晰，有时密、清晰，有时成群出现，在主成群出现，在主裂纹的旁边还有裂纹的旁边还有一些平行的小

23、裂一些平行的小裂纹。纹。 七、退磁七、退磁 退磁就是将工件内的退磁就是将工件内的剩磁减少到零剩磁减少到零或最小的或最小的操作过程，使剩磁对工件的使用性能不产生不利操作过程，使剩磁对工件的使用性能不产生不利影响。影响。 下述几种情况必须进行退磁下述几种情况必须进行退磁 （a a）需要再次进行磁粉检测需要再次进行磁粉检测的工件，而前一次的工件，而前一次检测留下的剩磁对工件以后的磁化有影响；检测留下的剩磁对工件以后的磁化有影响； （b b）工件上的）工件上的剩磁剩磁对以后的对以后的机械加工机械加工会会造成困难造成困难； （c c）工件上的剩磁对）工件上的剩磁对测量仪器测量仪器的的操作操作或或精度精度

24、会造会造成不良影响；成不良影响； （d d）轴承、轴套、齿轮等配合良好的运动件，）轴承、轴套、齿轮等配合良好的运动件，如有剩磁存在，会吸引金属微粒，如有剩磁存在，会吸引金属微粒，加快加快工件的工件的磨损磨损而损坏；而损坏； （一）（一） 退磁原理退磁原理 退磁就是使构件内的剩磁减为零，也就是退磁就是使构件内的剩磁减为零，也就是打乱构件内由于磁化而取向一致排列的磁畴打乱构件内由于磁化而取向一致排列的磁畴，从而使之恢复到未磁化前的杂乱无章的状态，从而使之恢复到未磁化前的杂乱无章的状态，最终使工件对外不再显示磁性最终使工件对外不再显示磁性 （二）（二） 退磁方法退磁方法 （1 1）交流退磁法）交流退磁法 常用的交流退磁法是把工件放入通以常用的交流退磁法是把工件放入通以交流交流电的退磁线圈中电的退磁线圈中，然后将工件通过并逐渐离开，然后将工件通过并逐渐离开线圈至线圈至1.5m1.5m外，或者将工件放入退磁线圈中不外，或者将工件放入退磁线圈中不动，而逐渐将电流降低到零，即可实现退磁动，而逐渐将电流降低到零，即可实现退磁 （2 2）直流退磁法）直流退磁法 用直流电产生的磁场对工件