第五章磁力探傷及渦流探傷

第五章磁力探傷（MT）與渦流探傷（ET）5—1磁力探傷（MT）原理1.探傷基本原理⑴漏磁場的概念⑵影響漏磁場大小的因素①外加磁場的大小；②工件材料磁特性的影響；材料磁特性分為三類：

1)抗磁材料、2)順磁材料、3)鐵磁性材料。(材料磁特性見下頁)③缺陷位置和形狀的影響。材料磁特性分為三類：

1)抗磁材料

置于外加磁場中，呈現(xiàn)非常弱的磁性，材料中磁場方向與外加磁場方向相反。銅、鉍、鋅屬此類（導(dǎo)磁率μ＜1）。

2)順磁材料

置于外加磁場中，呈現(xiàn)微弱的磁性，材料中磁場方向與外加磁場方向相同。鋁、鉑、鉻屬此類（導(dǎo)磁率μ＝1）。

3)鐵磁性材料

置于外加磁場中，呈現(xiàn)很強的磁性，材料中磁場方向與外加磁場方向相同。鐵、鈷、鎳屬此類（導(dǎo)磁率μ＞＞1）。2.磁力探傷方法分類

根據(jù)檢測漏磁場方式不同分類：磁粉法,磁敏探頭法,錄磁法.（1）磁粉法

在磁化后的工件表面撒上磁粉，磁粉粒子便會吸附在缺陷區(qū)域（漏磁場），顯示缺陷位置。磁粉分有干式磁粉和懸浮類型的濕式磁粉。磁粉法可以用予任何形狀的被測件，但不能測出缺陷沿板厚方向的尺寸。磁粉法提供的缺陷分布和數(shù)量是直觀的，并可用光電式照相法將其攝制下來得到廣泛應(yīng)用。

（2）磁敏探頭法

常用磁敏探頭法有以下幾種形式：★用合適的磁敏探頭探測工件表面，把漏磁場轉(zhuǎn)換成電信號，就可以用光電指示器加以顯示。與磁粉法相比，用磁敏探頭法所測得漏磁大小與缺陷大小之間存在著更明顯的關(guān)系，因而可對缺陷大小分類。1）磁感應(yīng)線圈

2）磁敏元件

3）磁敏探針1）磁感應(yīng)線圈

對于交變的漏磁場，感應(yīng)線圈上的感應(yīng)電壓等于單位時間內(nèi)磁通的變化率。對于直流產(chǎn)生的漏磁場，由于磁通不變，為了測出直流磁場，必須讓測量線圈與工件之間發(fā)生相對運動，使磁通發(fā)生變化。這樣，感應(yīng)電壓的大小就與運動速度有關(guān)。如使其作恒速運動，則可根據(jù)感應(yīng)電動勢的幅值來確定缺陷的深度。2）磁敏元件

常用磁敏元件有霍爾元件、磁敏二極管等。工作時將磁敏元件通以工作電流，由于缺陷處漏磁場的作用使其電性能發(fā)生改變，并輸出相應(yīng)電信號。這個輸出信號反映了漏磁場的強弱及缺陷尺寸大小。3）磁敏探針

由于磁敏探針尺寸制作得很?。?mm左右），故能實現(xiàn)近似點狀的測量。這種微型探頭能測量大于2x10(6次方)Hz的高頻交變磁場，且靈敏度極高。（3）錄磁法

也稱為中間存儲漏磁探傷法。其中以磁帶記錄法為最主要方法。將磁帶覆蓋在己磁化的工件表面上時，缺陷的漏磁場就在磁帶上產(chǎn)生磁化作用，然后再用磁敏探頭測出磁帶錄下的漏磁，從而確定工件表面缺陷位置。5—2磁粉法探傷1.磁粉探傷器材和設(shè)備（1）磁粉

1）磁粉種類和特點磁粉分類見P117圖5—3“磁粉分類”。2）磁懸液●磁粉由工業(yè)純鐵粉、羰基鐵粉或磁性氧化鐵粉（Fe2O3或Fe3O4）制成。

○若在其上包覆一層熒光物質(zhì)或其它顏料就構(gòu)成熒光磁粉或有色磁粉。

▲用干磁粉進行探傷的方法叫干法。干法廣泛地用于大型結(jié)構(gòu)件和大型焊縫局部區(qū)域的磁粉檢測。

△濕磁粉是指磁粉按規(guī)定濃度懸浮在載液（油或水）中，形成磁粉的懸浮液，簡稱為磁懸液。

●通過流淌、噴霧或澆注的方法施加到被探工件表面（稱為濕法）。

◆濕法比干法具有更高的檢測靈敏度，特別適用于探測表面微小缺陷，常用于大批量工件的探傷。（2）靈敏度試片

1）性能測試板

●性能測試板材料應(yīng)與被檢材料相同，其形狀與尺寸見P118圖5—4“磁粉檢測系統(tǒng)性能測試板”試板上有10個不同深度的小槽，當(dāng)用磁軛法和觸頭法磁化時，通過觀察最淺的磁痕來比較和評定磁粉材料的靈敏度及設(shè)備性能。試板的厚度、寬度和長度可根據(jù)實際需要改變。2）直流標(biāo)準(zhǔn)試驗環(huán)

★帶有人工近表面缺陷的試驗環(huán)用于評價中心導(dǎo)體法的磁粉材料和系統(tǒng)靈敏度。◆測試時，使用全波整流電，通過直徑為32mm的銅質(zhì)中心導(dǎo)體來對試驗環(huán)產(chǎn)生周向磁化。

在試驗環(huán)的外圓柱面上所顯示的磁痕數(shù)量應(yīng)達到P119表5—2“濕磁粉環(huán)狀試塊磁痕顯示”、P119表5—3“干磁粉法狀試塊磁痕顯示””中的規(guī)定值。否則應(yīng)對所使用的系統(tǒng)（磁粉、設(shè)備、方法等）加以檢查和修正。3）磁場指示器

★由8塊厚3.2mm低碳鋼片銅焊在—塊，再在一面上鍍銅（鍍層厚0.25士0.05mm），并裝上手柄。磁場指示器如P120圖5—6“磁場指示器”所示?！钍褂脮r，低碳鋼面朝下緊貼試件受檢面，用連續(xù)法在朝上的鍍銅面上施加磁懸液，觀察磁痕顯示?！煞从吃囼灩ぜ砻鎴鰪姾头较颍荒茏鳛榇艌鰪姸然虼艌龇植嫉亩恐甘?。△當(dāng)磁場指示器上沒有形成磁痕或沒有在所需的方向上形成磁痕時，應(yīng)改變或校正磁化方法。2.磁粉檢測設(shè)備★磁粉探傷機的分類及特點見P120表5—4“磁粉探傷機的分類及特點”?！锾絺O(shè)備組成及作用見P121表5—5“磁粉探傷設(shè)備的組成及作用”。5—3磁粉探傷技術(shù)1.磁化與退磁（1）磁化方法

1）周向磁化

周向磁化用于發(fā)現(xiàn)與工件軸線（或與電流方向）平行的缺陷。如P122圖5—8“周向磁化法”所示。a）兩端接觸法b）中心導(dǎo)體感應(yīng)磁化法c）觸頭法d）夾具通電法2）縱向磁化縱向磁化用于發(fā)現(xiàn)與工件軸線相垂直的缺陷。見P122圖5—9“縱向磁化法”所示。a）繞電纜法b）磁軛法c）空心零件的磁化d）長軸零件的磁軛法3）復(fù)合磁化見P123圖5—10“復(fù)合磁化法”所示。復(fù)合磁化法4）旋轉(zhuǎn)磁化旋轉(zhuǎn)磁化能發(fā)現(xiàn)任意方向分布的缺陷。見P122圖5—11“旋轉(zhuǎn)磁化法”所示。

旋轉(zhuǎn)磁化法

旋轉(zhuǎn)磁化法

旋轉(zhuǎn)磁化法旋轉(zhuǎn)磁化法（2）退磁

1）將工件從交流磁化線圈中移開。2）減少交流電。3）直流換向衰減退磁。4）振蕩電退磁。2.磁粉探傷程序（1）探傷前準(zhǔn)備

校驗探傷設(shè)備靈敏度。除去被探傷面的油污、鐵銹、氧化皮等。（2）磁化

1）確定探傷方法

★對高碳鋼或經(jīng)熱處理（淬火、回火、滲碳、滲氮）的結(jié)構(gòu)鋼零件用剩磁法探傷（先對工件磁化，去除磁化電流后施加磁粉或磁懸液利用工件的剩磁進行探傷方法。）；☆對低碳鋼、軟鋼用連續(xù)法（先對工件磁化，在不去除磁化電流的同時施加磁粉或磁懸液進行探傷的方法。）。

2）確定磁化方法

3）確定磁化電流種類

4）確定磁化方向

:應(yīng)盡量使磁場方向與缺陷分布方向垂直。

5）確定磁化電流

6）確定磁化的通電時間

:◆采用連續(xù)法時，應(yīng)在施加磁粉后再切斷磁化電流。使磁懸液則在磁懸液停止流動后再通幾次電，每次時間為0.5一2s。

采用剩磁法時，通電時間為0.2一1s。（3）噴撒磁粉或磁懸液

（4）磁痕觀察及評定

（5）退磁。

（6）清洗、干燥、防銹。

（7）記錄結(jié)果。

缺陷磁痕的一般特征

裂紋:清晰而濃密的曲折線狀疲勞裂紋:按中間大、兩邊對稱延伸的線狀曲線分布，大多垂直于零件受力方向。焊接裂紋:多彎曲，兩端有魚尾狀。焊縫近表面裂紋形成較寬彌散狀磁痕。夾雜與氣孔:單個或密集點狀或片狀，與缺陷具體形狀相似。發(fā)紋:沿金屬流線方向的垂直線或微彎曲線狀分布。表面發(fā)紋磁痕非常細小但輪廓明顯。5—4磁敏探頭法探傷1.縱向缺陷探傷方法P130圖5—21

☆探頭裝在U形磁軛的兩腳之間，被檢工件旋轉(zhuǎn)而探傷系統(tǒng)不動，可探傷管子表面所有缺陷.◎為了探傷直縫管的縱向缺陷，在固定的磁軛內(nèi)以垂直于焊縫軸線的方向?qū)腹苓M行磁化，并使磁敏探頭以垂直于焊縫軸線方向來回擺動。2.橫向缺陷檢測方法P130圖5—22

在自動探測橫向缺陷的設(shè)備中，常采用兩只串聯(lián)的線圈進行磁化，磁敏探頭放在兩線圈之間。◎探測時，探頭沿管子軸線方向擺動，管子沿螺旋方向行走

5—5錄磁探傷法★錄磁法分有①連續(xù)式和②不連續(xù)式兩種。◆在P131圖5—23“錄磁法探傷示意圖”所示的連續(xù)式探傷中，使用了一種環(huán)形磁帶設(shè)錄磁法檢測示意圖▲所謂不連續(xù)式是先將被檢工件用磁帶圍住后再通電磁化，而后再通過一個查詢裝置把磁帶上所存的漏磁信息信號查找出來并用某種記錄手段加以記錄。

●被檢件用直流電也可用交流電磁化。

○但應(yīng)注意：直流磁化時，漏磁場的磁信息是輸入到一個未經(jīng)磁化（或原有磁化信息己被抹掉）的磁帶上，也就是說記錄的是使磁帶磁化的信息。

◎而交流磁化時，漏磁場的磁信息是被輸入到預(yù)先己被磁化到飽和程度的磁帶上。也就是說記錄的是使磁帶退磁的信息。5—6渦流檢測1.渦流探傷基本原理(1)渦流及集膚效應(yīng)

①渦流若給線圈通以交流電，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，穿過金屬塊中若干同心圓截面的磁通量將（隨交流電電流的變化）發(fā)生變化，因而會在金屬塊內(nèi)感生出交流電。由于這種感生電流的回路在金屬塊內(nèi)旋渦狀，故稱為渦流。由于渦流是由線圈通以交流電而感生出來的，所以渦流也是交流的。

②集膚效應(yīng)

當(dāng)直流電通過一圓柱導(dǎo)體時，導(dǎo)體截面上的電流密度均相同，而交流電通過圓柱導(dǎo)體時，橫截面上的電流密度不一樣，圓柱外表層的電流密度最大，越往中心就越小，這種現(xiàn)象稱為電流的集膚效應(yīng)。由于渦流是交流，同樣有集膚效應(yīng)，⑵探傷原理

當(dāng)試件存在表層性缺陷時，會引起導(dǎo)電率的變化，導(dǎo)致渦流的變化（變?。罱K又會影響合成磁通的變化。通過檢測線圈檢測出這一變化，就能判斷試件中有關(guān)缺陷的情況。2渦流探傷設(shè)備(1)渦流檢驗線圈

其作用有兩個：一是在試件表面及近表面感生渦流；二是測量合成磁場的變化。實際應(yīng)用的檢驗線圈形式多種多樣，但常用的是按檢驗渦流的方式、檢驗線圈與試件的相互位置以及比較方式來分類，如P134表