无损检测磁粉探伤

1、无损检测磁粉探伤无损检测磁粉探伤第一节第一节 磁粉探伤的基本原理磁粉探伤的基本原理一一 磁粉探伤中的相关物理量磁粉探伤中的相关物理量磁性磁性：磁铁能够：磁铁能够吸引铁磁性材料吸引铁磁性材料的性质叫磁性。的性质叫磁性。磁体磁体：凡能够：凡能够吸引其他铁磁性材料吸引其他铁磁性材料的物体叫磁体。的物体叫磁体。磁极磁极：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区：靠近磁铁两端磁性特别强吸附磁粉特别多的区域称为磁极。域称为磁极。 每一小块磁体总有每一小块磁体总有两个磁极两个磁极。磁化磁化：使原来没有磁性的物体：使原来没有磁性的物体得到磁性得到磁性的过程叫磁化。的过程叫磁化。二二 退磁场和漏磁场退磁场和漏磁

2、场 把铁磁性材料磁化时，由把铁磁性材料磁化时，由材料中磁极所产生的磁场材料中磁极所产生的磁场称为退磁场称为退磁场，它对外加磁场有削弱作用，用符号，它对外加磁场有削弱作用，用符号H表表示。示。 铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面变化铁磁性材料磁化后，在不连续性处或磁路的截面变化处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。 利用利用磁化材料磁化材料或工件或工件表面的表面的漏磁场漏磁场吸引吸引磁粉颗粒磁粉颗粒或或磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有较强漏磁场的位置较强漏磁场的位置聚聚集集，从而形成，从而形成磁痕磁痕达到达到显示缺陷显

3、示缺陷的效果。的效果。三三 检测原理检测原理缺陷的漏磁场大小与缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度工件磁化程度有关。有关。 当铁磁性材料的当铁磁性材料的磁感应强度磁感应强度达到达到饱和值的饱和值的80%左右时，漏磁场便会迅速左右时，漏磁场便会迅速增大增大。 晶粒大小的影响晶粒大小的影响 含碳量的影响含碳量的影响 热处理的影响热处理的影响 合金元素的影响合金元素的影响 冷加工的影响冷加工的影响第二节第二节 磁化过程磁化过程铁磁性材料铁磁性材料1 磁畴磁畴 在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作在铁磁质中，相邻铁原子中的电子间存在着非常强的交换耦合作用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁

4、矩平行排列起来，形成一个用，这个相互作用促使相邻原子中电子磁矩平行排列起来，形成一个自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为自发磁化达到饱和状态的微小区域，这些自发磁化的微小区域，称为磁畴。磁畴。u 在没有外加磁场作用时，在没有外加磁场作用时， 铁磁性材铁磁性材料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外料内各磁畴的磁矩方向相互抵消，对外显显 示不出磁性，如图所示。示不出磁性，如图所示。 一个典型的磁畴宽度约为一个典型的磁畴宽度约为10-3cm， 体积约为体积约为10-9cm3，内部大约含有，内部大约含有1014个磁个磁性原子。性原子。a）不显示磁性；）不显示磁性； b）磁化）磁化

5、c）保留一定剩磁）保留一定剩磁 当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的作用，一是使磁畴场的作用，一是使磁畴磁矩转动磁矩转动，二是使，二是使畴壁发生位移畴壁发生位移，最后全，最后全部磁畴的磁矩方向转向与部磁畴的磁矩方向转向与外加磁场方向一致外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，铁磁性材料被磁化，显示出很强的显示出很强的磁性磁性。 永久磁铁中的磁畴永久磁铁中的磁畴，在，在一个方向上占优势一个方向上占优势，因而形成，因而形成N和和S极，能显示出极，能显示出很强的磁性很强的磁性。 在在高温情况高温情况下，磁体中分子热运动会下，磁体中分

6、子热运动会破坏磁畴破坏磁畴的的有规则排列有规则排列，使磁体，使磁体的的磁性削弱磁性削弱。超过某一温度后，磁体的磁性也就全部消失而呈现顺磁性，。超过某一温度后，磁体的磁性也就全部消失而呈现顺磁性，实现了材料的实现了材料的退磁退磁。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并。铁磁性材料在此温度以上不能再被外加磁场磁化，并将失去原有的磁性的临界温度称为将失去原有的磁性的临界温度称为居里点居里点或或居里温度居里温度。从居里点以上的高。从居里点以上的高温冷却下来时，只要没有外磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。温冷却下来时，只要没有外磁场的影响，材料仍然处于退磁状态。铁磁性材料的居里点铁磁性材料的居里

7、点材材 料料居里点（居里点（）铁铁镍镍钴钴铁，硅铁，硅5%铁，铬铁，铬10%铁，锰铁，锰4%铁，钒铁，钒6%7693651150720740715815磁场方向与发现缺陷的关系磁场方向与发现缺陷的关系磁化过程磁化过程 工件磁化时，当磁场方向与缺陷延伸工件磁化时，当磁场方向与缺陷延伸方向方向垂直垂直时，缺陷处的漏磁场最大，检时，缺陷处的漏磁场最大，检测测灵敏度最高灵敏度最高。一一 磁化方法磁化方法1 周向磁化周向磁化 给给工件直接通电工件直接通电，或者使电流通过，或者使电流通过平行于工件轴向放置平行于工件轴向放置的导体的导体的磁化方法，旨在工件中建立一个环绕工件周向并的磁化方法，旨在工件中建立一

8、个环绕工件周向并与工件轴向垂直的闭合磁场，用于发现与与工件轴向垂直的闭合磁场，用于发现与电流方向平行的电流方向平行的缺陷缺陷。直接通电法直接通电法中心导体法中心导体法（1）触头法触头法 用两个电极触头将磁化电流导入被检工件进行局部用两个电极触头将磁化电流导入被检工件进行局部磁化的方法。磁化的方法。（2） 平行电缆法平行电缆法 它可用于它可用于发现与电缆平行的缺陷发现与电缆平行的缺陷。实际检测中，可用。实际检测中，可用于压力容器焊缝，特别是于压力容器焊缝，特别是角焊缝角焊缝中的中的纵向缺陷纵向缺陷的检测。的检测。 （二）（二） 纵向磁化纵向磁化 是指将是指将电流通过环绕工件的线圈电流通过环绕工件

9、的线圈，工件中的磁力线，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件或焊缝轴线垂工件或焊缝轴线垂直的缺陷直的缺陷。电磁轭整体磁化电磁轭整体磁化电磁轭：电磁轭： 绕有螺线管线圈的绕有螺线管线圈的形铁芯形铁芯 整个工件置于磁轭法产生的纵向磁整个工件置于磁轭法产生的纵向磁场中进行磁化的方法，叫场中进行磁化的方法，叫整体磁轭法整体磁轭法。这种方法可用于发现与工件轴向这种方法可用于发现与工件轴向垂直垂直或或与轴向与轴向夹角大于夹角大于4545的缺陷的缺陷。整体磁轭。整体磁轭法主要在法主要在固定式磁粉检测机固定式磁粉检测机上的磁轭中上的磁轭中进行，适用于大批量中、小工

10、件的检测。进行，适用于大批量中、小工件的检测。 （1）整体磁轭法）整体磁轭法1.磁轭法磁轭法 利用利用便携式磁轭便携式磁轭或或永永久磁轭久磁轭产生的纵向磁场，产生的纵向磁场，对工件表面局部区域进行对工件表面局部区域进行磁化的方法，称为局部磁磁化的方法，称为局部磁轭法。这种方法主要用于轭法。这种方法主要用于检出检出与两磁极连线垂直的与两磁极连线垂直的缺陷。缺陷。（2） 局部磁轭法局部磁轭法采用局部磁轭法时，对同一部位，应作相互垂直的采用局部磁轭法时，对同一部位，应作相互垂直的两次磁两次磁化化，防止漏检防止漏检。电磁轭局部磁化电磁轭局部磁化（2）线圈法）线圈法管道的局部纵向磁化管道的局部纵向磁化

11、将工件置于通电螺线将工件置于通电螺线管线圈内，用线圈内的管线圈内，用线圈内的纵向磁场进行磁化的方纵向磁场进行磁化的方法，称为线圈法。它有法，称为线圈法。它有利于利于检出与线圈轴线垂检出与线圈轴线垂直的缺陷直的缺陷。 （三）（三） 复合磁化复合磁化 是指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随是指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随时间成时间成圆形圆形、椭圆形椭圆形或或螺旋形轨迹变化的磁场螺旋形轨迹变化的磁场。因为磁场。因为磁场的方向在工件上不断地变化着，所以可发现工件上的方向在工件上不断地变化着，所以可发现工件上多个方多个方向的缺陷向的缺陷。 由两个参数相同的单磁轭构成。两个单磁轭的由

12、两个参数相同的单磁轭构成。两个单磁轭的交叉角度为交叉角度为9090，并分别通以相位差为，并分别通以相位差为=90=90、幅值相等的、幅值相等的正弦交流电正弦交流电，于，于是在是在4 4个磁极所在的被探工件表面上产生随时间而不断变化的个磁极所在的被探工件表面上产生随时间而不断变化的旋转旋转磁场磁场。 交叉磁轭交叉磁轭交叉磁轭旋转磁场交叉磁轭旋转磁场二二 选择磁化方法应考虑的因素选择磁化方法应考虑的因素 （1）工件尺寸大小）工件尺寸大小 （2）工件的外形结构）工件的外形结构 （3）工件的表面状态）工件的表面状态 （4）根据工件过去断裂的情况和个部位的）根据工件过去断裂的情况和个部位的应力分布，分析

13、可能产生缺陷的部位和方向，应力分布，分析可能产生缺陷的部位和方向，选择合适的磁化方法。选择合适的磁化方法。1 概念概念三三 磁化规范磁化规范 把工件在磁化时选择把工件在磁化时选择磁化方法磁化方法和和磁化电流磁化电流等应遵循的原则等应遵循的原则称为称为磁化规范磁化规范。 被检工件具体情况、检测要求和磁化方法、探伤设备条件被检工件具体情况、检测要求和磁化方法、探伤设备条件 2 考虑因素考虑因素（1 1）被检工件材料的）被检工件材料的磁特性磁特性、热处理状态热处理状态，确定采用哪种，确定采用哪种探探伤方法伤方法，即，即连续法连续法还是还是剩磁法剩磁法。（2 2）被检工件的形状、尺寸、表面状况及缺陷可

14、能存在的位置、）被检工件的形状、尺寸、表面状况及缺陷可能存在的位置、方向、大小，按检测要求确定方向、大小，按检测要求确定磁化方法磁化方法、磁化电流磁化电流的的种类种类和和大小大小。1 磁轭法磁化规范磁轭法磁化规范三三 磁化规范磁化规范（1）磁轭法磁化时，）磁轭法磁化时，两磁极间距两磁极间距一般应控制在一般应控制在75-200mm之间，检测的有效区域为之间，检测的有效区域为两极连线两侧各两极连线两侧各50mm的范围内，的范围内，磁化区域每次应有不小于磁化区域每次应有不小于15mm重叠。重叠。（2）磁轭法磁化时，检测灵敏度可根据标准试片上的磁）磁轭法磁化时，检测灵敏度可根据标准试片上的磁痕显示和电

15、磁轭的提升力来确定。当使用磁轭最大间距痕显示和电磁轭的提升力来确定。当使用磁轭最大间距时，交流电磁轭时，交流电磁轭至少应有至少应有45N的提升力的提升力；提升力（提升力（lifting force）：是指通电电磁轭在）：是指通电电磁轭在最大极距下最大极距下，其磁感应强度达到一定峰值时，对其磁感应强度达到一定峰值时，对铁磁性材料铁磁性材料工件探伤的工件探伤的磁轭吸引力磁轭吸引力F。单位：牛顿（。单位：牛顿（N） 2 触头法磁化规范触头法磁化规范 触头法磁化时，触头法磁化时，触头间距触头间距一般应控制在一般应控制在75mm200mm之间，之间，有效磁化区宽度有效磁化区宽度为触头间距为触头间距L的一

16、半（的一半（L/2），触头与工件之间），触头与工件之间应保持良好接触，两次磁化间应有不小于应保持良好接触，两次磁化间应有不小于10%的的磁化重叠区磁化重叠区。表表1 触头法磁化规范触头法磁化规范板厚：板厚：mm磁化电流计算公式磁化电流计算公式T19I=（3.54.5）LT19I=（45）L注：注： I磁化电流磁化电流A；L两触头间距。两触头间距。例例：有一板材对接焊缝，板厚：有一板材对接焊缝，板厚=20mm，采用触头间距固定为，采用触头间距固定为150mm的仪器来检查，需要多大磁化电流？的仪器来检查，需要多大磁化电流？四四 系统性能和灵敏度评价系统性能和灵敏度评价磁粉检测系统性能测试板磁粉检测

17、系统性能测试板人工缺陷试环人工缺陷试环一一 表面预处理表面预处理第三节第三节 磁粉检测技术磁粉检测技术二二 施加磁粉的方法施加磁粉的方法干法干法采用采用干燥磁粉干燥磁粉进行检测的方法。进行检测的方法。 磁粉粒度以磁粉粒度以1060m为宜。为宜。湿法湿法磁粉悬浮在油、水或其它载体中进行磁粉检测磁粉悬浮在油、水或其它载体中进行磁粉检测的方法。的方法。 磁粉粒度以磁粉粒度以110m为宜。为宜。磁悬液磁悬液磁粉磁粉或磁膏或磁膏悬浮在载液悬浮在载液(媒质媒质)中中 形成的一种液体形成的一种液体.磁粉又分为：磁粉又分为：普通磁粉普通磁粉和和荧光磁粉荧光磁粉。湿法荧光磁粉湿法荧光磁粉三三 检测方法检测方法连

18、续法连续法在外加磁场的同时，将检验介质（磁粉或在外加磁场的同时，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，容易出现，容易出现干扰干扰缺陷评定的杂乱显示缺陷评定的杂乱显示，复合磁化方法只能在，复合磁化方法只能在连续连续法检测中使用法检测中使用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移去外加磁场加磁场后，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，磁痕容易显示，磁痕容易显示，复合磁化方法复合磁化方法和和干粉不能干粉不能

19、在剩磁法检测中在剩磁法检测中使用使用。 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观察，白光强进行观察，白光强度度不小于不小于1000 lx。 （一）（一） 磁痕观察磁痕观察 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 lx 的阴暗环境下用的阴暗环境下用紫紫外线灯外线灯进行观察，紫外线灯的发光强度应进行观察，紫外线灯的发光强度应不低于不低于1500W/cm2 。 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 白点：氢致裂纹磁痕浓密、清晰，有的呈直线状，有的呈弯曲状，也有呈树枝状磁痕浓密、清晰，有的

20、呈直线状，有的呈弯曲状，也有呈树枝状 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 它常出现在它常出现在应力集中处，应力集中处，与应力方向垂与应力方向垂直。疲劳裂纹直。疲劳裂纹中间粗、两端中间粗、两端细，磁痕浓密、细，磁痕浓密、清晰，有时成清晰，有时成群出现，在主群出现，在主裂纹的旁边还裂纹的旁边还有一些平行的有一些平行的小裂纹小裂纹 五五 退磁退磁 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操作过或最小的操作过程，使剩磁对工件的使用性能不产生不利影响。程，使剩磁对工件的使用性能不产生不利

21、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，而前一次检的工件，而前一次检测留下的剩磁对工件以后的磁化有影响；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会造成会造成不良影响；不良影响； （d d）轴承、轴套、齿轮等配合良好的运动件，如有剩）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，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

22、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，也就是打乱构打乱构件内由于磁化而取向一致排列的磁畴件内由于磁化而取向一致排列的磁畴，从而使之恢复，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电的退交流电的退磁线圈中磁线圈中，然后将工件通过并逐渐离开线圈至，然后将工件通过并逐渐离开线圈至1 1. .5m5m外，外，或者将工件放入退磁线圈中不

23、动，而逐渐将电流降低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进行退磁的方法，称为用直流电产生的磁场对工件进行退磁的方法，称为直流退磁法。直流电退磁时，既要直流退磁法。直流电退磁时，既要不断变换电流的方不断变换电流的方向向，同时又要，同时又要逐渐减小电流强度逐渐减小电流强度 六六 后处理 经磁粉检测的工件要求进行后处理。对检验经磁粉检测的工件要求进行后处理。对检验合格合格的工的工件，要进行件，要进行清洗清洗，去除去除工件表面工件表面残留残留的的磁粉磁粉、磁悬液磁悬液，如果使用如果使用水磁悬液水磁

24、悬液，清洗后应进行脱水，清洗后应进行脱水防锈处理防锈处理。经检。经检验不合格的工件应另外存放，并在工件上标记缺陷的位验不合格的工件应另外存放，并在工件上标记缺陷的位置和尺度范围，以便进一步验证和返修。对于无法返修置和尺度范围，以便进一步验证和返修。对于无法返修的报废品，应在检测报告中注明其数量，对主要缺陷的报废品，应在检测报告中注明其数量，对主要缺陷( (报报废原因废原因) )进行定性、定量、定位分析。如有可能，还要对进行定性、定量、定位分析。如有可能，还要对缺陷产生原因进行分析，提出防止缺陷的意见和建议。缺陷产生原因进行分析，提出防止缺陷的意见和建议。 利用利用磁化材料磁化材料或工件或工件表

25、面的表面的漏磁场漏磁场吸引吸引磁粉颗粒磁粉颗粒或或磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有磁悬液中的磁粉颗粒，使其在具有较强漏磁场的位置较强漏磁场的位置聚聚集集，从而形成，从而形成磁痕磁痕达到达到显示缺陷显示缺陷的效果。的效果。三三 检测原理检测原理（二）（二） 纵向磁化纵向磁化 是指将是指将电流通过环绕工件的线圈电流通过环绕工件的线圈，工件中的磁力线，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线。用于发现与平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件或焊缝轴线垂工件或焊缝轴线垂直的缺陷直的缺陷。电磁轭整体磁化电磁轭整体磁化电磁轭：电磁轭： 绕有螺线管线圈的绕有螺线管线圈的形铁芯形铁芯 整个工件置于磁轭法产生的纵向磁整个工件置于磁轭法产生的纵向磁场中进行磁化的方法，叫场中进行磁化的方法，叫整体磁轭法整体磁轭法。这种方法可用于发现与工件轴向这种方法可用于发现与工件轴向垂直垂直或或与轴向与轴向夹角大于夹角大于4545的缺陷的缺陷。整体磁轭。整体磁轭法主要在法主要在固定式磁粉检测机固定式磁粉检测机上的磁