铁路车辆检测与检修课件：无损探伤基础

无损探伤基础12目的：1.了解常用无损探伤方法。2.了解磁粉探伤的原理及探伤工艺。3.了解超声波探伤的原理。重点：磁粉探伤的原理及探伤工艺。难点：磁粉探伤的原理。一、常用无损探伤方法

无损探伤的方法种类较多，在实际应用中较普遍的为超声探伤、射线探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤五种常规方法。无损探伤是无损检测（包括探伤、测量、评价）的一个重要组成部分，它是对材料、工件或组件进行非破坏性检测和分析，以发现材料和构件中非连续性宏观缺陷（如裂纹、夹渣、气孔等）为主要目的的检验。1.作用2.种类（一）概述（二）五种常规无损探伤方法比较探伤方法优点缺点适用范围射线1．适用于几乎所有材料2．探伤结果（底片）显示直观、便于分析3．探伤结果可以长期保存4．探伤技术和检验工作质量可以监测1．检验成本较高2．对裂纹类缺陷有方向性限制3．需考虑安全防护问题（如Χ、γ射线的传播）检测铸件及焊接件等构件内部缺陷，特别是体积型缺陷（即具有一定空间分布的缺陷），磁粉1．直观显示缺陷的形状、位置、大小2．灵敏度高，可检缺陷最小宽度约为1μm3．几乎不受试件大小和形状的限制。4．检测速度快、工艺简单、费用低廉5．操作简便、仪器便于携带1．只能用于铁磁性材料2．只能发现表面和近表面缺陷3．对缺陷方向性敏感4．能知道缺陷的位置和表面长度，但不知道缺陷的深度检测铸件、锻件、焊缝和机械加式零件等铁磁性材料的表面和近表面缺陷（如裂纹）渗透1．设备简单，操作简便，投资小2．效率高（对复杂试件也只需一次检验）3．适用范围广（对表面缺陷，一般不受试件材料种类及其外形轮廓限制）1．只能检测开口于表面的缺陷，且不能显示缺陷深度及缺陷内部的形状和尺寸2．无法或难以检查多孔的材料，检测结果受试件表面粗糙度影响3．难于定量控制检验操作程序，多凭检验人员经验、认真程度和视力的敏锐程度用于检验有色和黑色金属的铸件、锻件、粉末冶金件、焊接件以及各种陶瓷、塑料、玻璃制品的裂纹、气孔、分层、缩孔、疏松、折叠及其它开口于表面的缺陷涡流1．适于自动化检测（可直接以电信号输出）2．非接触式检测，无需耦合剂且速度快3．适用范围较广（既可检测缺陷也可检测材质、形状与尺寸的变化等）1．只限用于导电材料2．对形状复杂试件及表面下较深部位的缺陷检测有困难，检测结果尚不直观，判断缺陷性质、大小及形状尚难用于钢铁、有色金属等导电材料所制成的试件，不适于玻璃、石头和合成树脂等非金属材料超声波1．适于内部缺陷检测，探测范围大、灵敏度高、效率高、操作简单2．适用广泛、使用灵活、费用低廉1．探伤结果显示不直观，难于对缺陷作精确定性和定量2．一般需用耦合剂，对试件形状的复杂性有一定限制可用于金属、非金属及复合材料的铸、锻、焊件与板材1．电流与磁场安培环路定律在真空中任何闭合线上，磁场强度H的线积分的值等于包围在该闭合线内各电流的代数和。

二、磁粉探伤（一）磁粉探伤原理安培环路定律是由只适用于计算闭合线上各处H相等的磁场。如长直导线周围的磁场、长直螺线与环形螺线管内的磁、长直载流圆柱体、空心圆柱体内外的磁场。2.漏磁场（3）缺陷处产生的漏磁场是看不见的，必须通过吸附磁粉形成磁痕或其他方式来显示。磁痕宽度比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕容易观察出来。（1）工件表面无缺陷时，工件被磁化以后，磁力线均匀分布于工件中，几乎没有磁力线穿出和进入工件，因此不会形成S、N极。（2）当工件表面存在缺陷时，缺陷处空气的磁导率μ很小，磁阻很大，磁力线难以通过缺陷。这时磁路就会发生变化，从而使一部分磁力线被挤到缺陷尖端下部通过，一部分被挤出工件表面后再进入工件，少部分磁力线直接通过缺陷。从而工件表面泄露出来的磁力线，形成S、N极，即漏磁场。磁粉探伤的原理是指铁磁性材料被磁化以后，由于缺陷处磁导率低，磁阻大，致使磁力线穿出和进入，而产生S、N极，形成漏磁场。当磁粉施加在工件表面时，漏磁场附近的磁粉被磁化也形成S、N极。这时漏磁场和磁粉的磁极相互作用，于是在缺陷处形成磁痕，从而显示缺陷。磁粉探伤的原理：

磁粉探伤工件表面或近表面缺陷示意图（二）磁粉探伤的特点1.磁粉探伤是通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。2.磁粉探伤仅能显出缺陷的长度和形状，而难以确定其深度;3.对剩磁有影响的一些工件，经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。4.设备和操作均较简单;检验速度快，便于在现场对大型设备和工件进行探伤;检验费用也较低。

磁粉探伤的用途：在工业中，磁粉探伤可用来作最后的成品检验，以保证工件(产品)存在的表面缺陷。铁道、航空等运输部门、冶炼、化工、动力和各种机械制造厂等，用于发现使用中所产生的疲劳裂纹等缺陷，防止设备在继续使用中发生灾害性事故。

周向磁化法也称横向(或环形)磁化法,周向磁化产生的磁力线方向与磁化电流方向垂直,并沿零件的周向分布,磁场方向符合右手定则。这种磁化可检测出与磁化电流方向大体一致的缺陷,即与轴基本平行的纵向缺陷。周向磁化电流的检测,将规定试件放在探伤机两夹头夹紧,由低到高调整磁化电流,观察磁粉探伤机周向磁化电流的指示值,应能达到规定的电流值。（三）磁粉探伤的检测方法1.周向磁化电流检测（磁化）法

使工件中产生的感应磁场方向与工件轴线形相平行的磁化方法为纵向磁化法。该磁化法主要检测工件表面或近表面的横向缺陷,即与工件轴线方向相垂直或成某角度的缺陷。纵向磁化电流的检测方法同周向磁化电流的检测相同,但随磁化线圈的形状、放置位置等因素变化,原则上要求略高于周向磁化的磁场强度,以安匝数计。（三）磁粉探伤的检测方法2.纵向磁化电流的检测（磁化）法3.复合检测（磁化）法：同时施加两种（或两种以上）磁化方法，可以同时检出所有方向上的缺陷。1.磁粉与磁悬液

（1）磁粉分类据磁痕的观察方法分：荧光磁粉和非荧光磁粉；

据分散介质不同分：干磁粉和湿磁粉。（四）磁粉探伤材料与设备磁粉。一粒度细小的磁性粉状物质，主要成份为Fe3O4、Fe2O3。除了上述的几种磁粉外，随着钢构件的应用范围及环境影响，目前已经研究出一些特种磁粉，如空心球形磁粉、湿法固着磁粉、高温磁粉等1.磁粉与磁悬液灌装红水磁悬液2.灵敏度试片灵敏度试片是测试探伤设备灵敏度的测试试片，分为：A型灵敏度试片、环形灵敏度试块（B型灵敏度试块）、平板型灵敏度试块（C型灵敏度试块）和磁场指示器（八角灵敏度试块）。

A型灵敏度试片C型灵敏度试片3.磁粉探伤机分类：固定式、移动式和便携式。固定式探伤机便携式探伤机磁粉探伤操作1.磁粉探伤方法与一般工艺操作一般工艺操作规程：探伤方法分类：根据分散介质不同分为干法和湿法，根据施加磁粉或磁悬液的时机不同分为剩磁法和连续法。（五）磁粉探伤工艺简介清洁清理工件->磁化工件->施加磁粉或磁悬液->观察检查->退磁->清洁、后处理工件->记录和标记（1）轮对清洗除锈（2）配置磁悬液（PH（7-9），浓度0.2-0.6mL/100mL）

（3）调整磁化电流。周向额定磁化电流应不小于3000A，纵向额定磁化磁势应不小于24000AT2.铁路轮对探伤工艺简述（4）检查光辐照度（5）粘贴试片（6）磁化、喷淋磁悬液（7）观察试片（8）试片显示合格后开展工件探伤（9）检查分析磁痕（10）退磁并检查剩磁（11）填写记录（12）在工件上做标记3.磁痕分析（1）磁痕分为相关显示和非相关显示，非相关显示一般都是伪缺陷。缺陷磁痕一般有：

1）裂纹

2）夹杂

3）分层

4）白点

5）折迭

6）疏松

7）气孔

8）发纹（2）伪磁痕一般有：

1）工件截面突变

2）加工硬化

3）局部淬火

4）两种材料结合处

5）碳化物带状组织

6）磁泻

7）磁化电流过大

8）电极与磁极

9）划伤或刀痕

10）其他注：其他—工件表面的油污、熔渣等也会引起磁粉聚集，形成磁痕。这种磁痕在清除工件表面的油污、熔渣后可以消除。磁痕显示图4.剩磁的危害由磁滞回线可知，磁粉探伤过的工件不管在任何处断电都将保留一定的剩磁，工件上存在的剩磁往往会带来一些不良后果。因此磁粉探伤后的工件有时要退磁。1)当工件附近有电磁剂量仪表时，工件剩磁将会影响仪表的正常工作，使仪表的剂量精度下降，误差增加。2)对于运动的零部件，因剩磁存在而吸附磁粉或金属微粒，加速零部件的磨损和损坏，使寿命降低。3）探伤以后需要进行继续加工的工件，由于剩磁存在而吸附铁屑，干扰对工件的进一步加工，使工件表面光洁度降低。4）在电弧焊中，当工件剩磁较大时，剩磁会使焊接电弧发生偏转，造成焊位偏离。5）工件上剩磁的存在还会影响工件上的磁粉的清除和进一步检查。当然，也不是所有的工件在磁粉探伤后都要退磁，遇以下几种情况可以不退磁。1)要求不高的非运动零部件，如某些锅炉压力容器。2)磁粉探伤后尚需要进行加热温度在磁性居里点以上的热处理。3)需要进一步进行磁粉探伤的工件。4)磁导率很高，剩磁很低的某些软磁材料。

29（一）定义和分类1.定义。超声波探伤是利用超声波在物体中的传播、反射和衰减等物理特性来发现缺陷的探伤方法。又称超声波检验。三、超声波探伤

超声波：频率f＞20000Hz的机械振动在弹性介质中的一种传播过程。它是超声频率机械波。探伤中常用的超声波频率：0.5～10MHz。

302.分类：按工作原理：脉冲反射法、穿透法和共振法超声波探伤等；按显示缺陷方式：A型、B型、C型和3D型显示超声波探伤等；按所使用超声波波型：纵波法、横波法、表面波法和板波法超声波探伤等；按声耦合的方式：直接接触法和液浸法超声波探伤等。（二）用途超声探伤是利用超声波进行材料和（零）部件内部缺陷的探测，其中包括金属与非金属原材料内部缺陷的探测；粘接或焊接缺陷的探测。检出缺陷的位置、大小和性质。三、超声波探伤1.声响检测自古以来人们用声响来判别物体的好坏2.超声无损检测

利用人耳听不见的超声波，在不损坏被检对象的情况下，探测其内部的缺陷。（三）原理如：敲打瓷罐或陶罐以发现裂纹。3.脉冲反射法探伤的基本原理当振动的晶片被耦合到工件上以后，便在工件内形成超声波并以一定速度在工件内部传播，当超声波遇到缺陷或工件底面时，就会引起反射，反射后的超声波返回到晶片，并被晶片转换为电脉冲信号，信号处理后供显示器显示。1234无缺陷有小缺陷有大缺陷1—探头2—缺陷3—工件4—显示屏T—始波B—底波