無損檢測 磁粉探傷課件

第四章磁粉檢測（MT)

磁粉的聚集顯示鐵磁性材料及其工件表面缺陷及近表面缺陷的無損檢測方法。一概念二特點(diǎn)1.直觀顯示缺陷的形狀、位置和大小，并能大致確定缺陷的性質(zhì)。2.檢測靈敏度高，可檢出寬度僅為0.1μm的表面裂紋。3.應(yīng)用范圍廣。4.工藝簡單，檢測速度快，成本低。

磁粉檢測可對原材料、半成品、成品工件和在役的零部件檢測探傷，還可對板材、型材、管材、棒材、焊接件、鑄鋼件及鍛鋼件進(jìn)行檢測。

三適用范圍

馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼具有磁性，可進(jìn)行MT。

MT可發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、冷隔和疏松等缺陷。

MT不能檢測奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。對于表面淺的劃傷、埋藏較深的孔洞和與工件表面夾角小于20°的分層和折疊難以發(fā)現(xiàn)。第一節(jié)磁粉探傷的基本原理一磁粉探傷中的相關(guān)物理量磁性：磁鐵能夠吸引鐵磁性材料的性質(zhì)叫磁性。磁體：凡能夠吸引其他鐵磁性材料的物體叫磁體。磁極：靠近磁鐵兩端磁性特別強(qiáng)吸附磁粉特別多的區(qū)域稱為磁極。每一小塊磁體總有兩個磁極。磁化：使原來沒有磁性的物體得到磁性的過程叫磁化。2漏磁場鐵磁性材料磁化后，在不連續(xù)性處或磁路的截面變化處，磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入表面時形成的磁場。3漏磁場對磁粉的作用力

利用磁化材料或工件表面的漏磁場吸引磁粉顆?；虼艖乙褐械拇欧垲w粒，使其在具有較強(qiáng)漏磁場的位置聚集，從而形成磁痕達(dá)到顯示缺陷的效果。三檢測原理（3）工件表面覆蓋層的影響（4）工件材料及狀態(tài)的影響

晶粒大小的影響含碳量的影響熱處理的影響合金元素的影響冷加工的影響第二節(jié)磁化過程鐵磁性材料1磁疇

在鐵磁質(zhì)中，相鄰鐵原子中的電子間存在著非常強(qiáng)的交換耦合作用，這個相互作用促使相鄰原子中電子磁矩平行排列起來，形成一個自發(fā)磁化達(dá)到飽和狀態(tài)的微小區(qū)域，這些自發(fā)磁化的微小區(qū)域，稱為磁疇。

在沒有外加磁場作用時，鐵磁性材料內(nèi)各磁疇的磁矩方向相互抵消，對外顯示不出磁性，如圖所示。一個典型的磁疇寬度約為10-3cm，體積約為10-9cm3，內(nèi)部大約含有1014個磁性原子。a）不顯示磁性；b）磁化c）保留一定剩磁

當(dāng)把鐵磁性材料放到外加磁場中去時，磁疇就會受到外加磁場的作用，一是使磁疇磁矩轉(zhuǎn)動，二是使疇壁發(fā)生位移，最后全部磁疇的磁矩方向轉(zhuǎn)向與外加磁場方向一致，鐵磁性材料被磁化，顯示出很強(qiáng)的磁性。

永久磁鐵中的磁疇，在一個方向上占優(yōu)勢，因而形成N和S極，能顯示出很強(qiáng)的磁性。磁場方向與發(fā)現(xiàn)缺陷的關(guān)系磁化過程

工件磁化時，當(dāng)磁場方向與缺陷延伸方向垂直時，缺陷處的漏磁場最大，檢測靈敏度最高。一磁化方法1周向磁化

給工件直接通電，或者使電流通過平行于工件軸向放置的導(dǎo)體的磁化方法，旨在工件中建立一個環(huán)繞工件周向并與工件軸向垂直的閉合磁場，用于發(fā)現(xiàn)與電流方向平行的缺陷。直接通電法中心導(dǎo)體法（2）平行電纜法

它可用于發(fā)現(xiàn)與電纜平行的缺陷。實(shí)際檢測中，可用于壓力容器焊縫，特別是角焊縫中的縱向缺陷的檢測。（二）縱向磁化是指將電流通過環(huán)繞工件的線圈，工件中的磁力線平行于線圈的中心軸線。用于發(fā)現(xiàn)與工件或焊縫軸線垂直的缺陷。電磁軛整體磁化電磁軛：

繞有螺線管線圈的π形鐵芯

整個工件置于磁軛法產(chǎn)生的縱向磁場中進(jìn)行磁化的方法，叫整體磁軛法。這種方法可用于發(fā)現(xiàn)與工件軸向垂直或與軸向夾角大于45°的缺陷。整體磁軛法主要在固定式磁粉檢測機(jī)上的磁軛中進(jìn)行，適用于大批量中、小工件的檢測。（1）整體磁軛法1.磁軛法

利用便攜式磁軛或永久磁軛產(chǎn)生的縱向磁場，對工件表面局部區(qū)域進(jìn)行磁化的方法，稱為局部磁軛法。這種方法主要用于檢出與兩磁極連線垂直的缺陷。（2）局部磁軛法采用局部磁軛法時，對同一部位，應(yīng)作相互垂直的兩次磁化，防止漏檢。電磁軛局部磁化（三）復(fù)合磁化

是指通過復(fù)合磁化，在工件中產(chǎn)生一個大小和方向隨時間成圓形、橢圓形或螺旋形軌跡變化的磁場。因為磁場的方向在工件上不斷地變化著，所以可發(fā)現(xiàn)工件上多個方向的缺陷。

由兩個參數(shù)相同的單磁軛構(gòu)成。兩個單磁軛的交叉角度為90°，并分別通以相位差為φ=90°、幅值相等的正弦交流電，于是在4個磁極所在的被探工件表面上產(chǎn)生隨時間而不斷變化的旋轉(zhuǎn)磁場。

交叉磁軛交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁場1概念三磁化規(guī)范

把工件在磁化時選擇磁化方法和磁化電流等應(yīng)遵循的原則稱為磁化規(guī)范。

被檢工件具體情況、檢測要求和磁化方法、探傷設(shè)備條件2考慮因素（1）被檢工件材料的磁特性、熱處理狀態(tài)，確定采用哪種探傷方法，即連續(xù)法還是剩磁法。（2）被檢工件的形狀、尺寸、表面狀況及缺陷可能存在的位置、方向、大小，按檢測要求確定磁化方法、磁化電流的種類和大小。1磁軛法磁化規(guī)范三磁化規(guī)范（1）磁軛法磁化時，兩磁極間距一般應(yīng)控制在75-200mm之間，檢測的有效區(qū)域為兩極連線兩側(cè)各50mm的范圍內(nèi)，磁化區(qū)域每次應(yīng)有不小于15mm重疊。（2）磁軛法磁化時，檢測靈敏度可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)試片上的磁痕顯示和電磁軛的提升力來確定。當(dāng)使用磁軛最大間距時，交流電磁軛至少應(yīng)有45N的提升力；提升力（liftingforce）：是指通電電磁軛在最大極距下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到一定峰值時，對鐵磁性材料工件探傷的磁軛吸引力F。單位：牛頓（N）

2觸頭法磁化規(guī)范

觸頭法磁化時，觸頭間距一般應(yīng)控制在75mm～200mm之間，有效磁化區(qū)寬度為觸頭間距L的一半（L/2），觸頭與工件之間應(yīng)保持良好接觸，兩次磁化間應(yīng)有不小于10%的磁化重疊區(qū)。表1觸頭法磁化規(guī)范板厚：mm磁化電流計算公式T＜19I=（3.5～4.5）LT≥19I=（4～5）L注：

I──磁化電流A；

L──兩觸頭間距。[例]：有一板材對接焊縫，板厚=20mm，采用觸頭間距固定為150mm的儀器來檢查，需要多大磁化電流？一表面預(yù)處理第三節(jié)磁粉檢測技術(shù)二施加磁粉的方法①干法—采用干燥磁粉進(jìn)行檢測的方法。磁粉粒度以10～60μm為宜。②濕法—磁粉懸浮在油、水或其它載體中進(jìn)行磁粉檢測的方法。磁粉粒度以1～10μm為宜。磁懸液—磁粉或磁膏懸浮在載液(媒質(zhì))中形成的一種液體.磁粉又分為：普通磁粉和熒光磁粉。濕法熒光磁粉三檢測方法①連續(xù)法—在外加磁場的同時，將檢驗介質(zhì)（磁粉或磁懸液）加到試件上進(jìn)行檢測的方法。特點(diǎn)：檢測靈敏度高，但效率低，容易出現(xiàn)干擾缺陷評定的雜亂顯示，復(fù)合磁化方法只能在連續(xù)法檢測中使用②剩磁法—先將試件磁化，待切斷電源或移去外加磁場后，再進(jìn)行檢測的方法。特點(diǎn)：檢測靈敏度高，效率高，磁痕容易顯示，復(fù)合磁化方法和干粉不能在剩磁法檢測中使用。四、磁粉分析與記錄1.

非熒光磁粉的磁痕應(yīng)當(dāng)在白光照射下進(jìn)行觀察，白光強(qiáng)度不小于1000lx。

（一）磁痕觀察

2.熒光磁粉的磁痕應(yīng)當(dāng)在強(qiáng)度不大于20lx的陰暗環(huán)境下用紫外線燈進(jìn)行觀察，紫外線燈的發(fā)光強(qiáng)度應(yīng)不低于1500μW/cm2。磁痕分析原材料缺陷裂紋磁痕一般呈直線狀，有時也分叉，顯示清晰

熱加工缺陷鍛造裂紋鍛造裂紋的磁痕濃密、清晰，呈直的或彎曲的線狀熱加工缺陷鍛造折疊直線狀和弧形線白點(diǎn)：氫致裂紋橫向斷口表現(xiàn)為由內(nèi)部向外輻射狀不規(guī)則分布的小裂紋，在縱向斷口呈彎曲線狀裂紋或銀白色的圓形或橢圓形斑點(diǎn)分層（熒光磁粉）斷續(xù)或連續(xù)的線狀鑄造熱裂紋鑄造冷裂紋疏松（熒光磁粉）點(diǎn)狀或線狀分布，磁粉堆集比裂紋稀疏冷隔圓角或凹陷狀焊接裂紋磁痕濃密、清晰，有的呈直線狀，有的呈彎曲狀，也有呈樹枝狀

焊接裂紋焊接裂紋（熒光磁粉）淬火裂紋

磁痕濃密、清晰，一般呈細(xì)直的線狀，尾端尖細(xì)，有時呈鋸齒形或弧形磨削裂紋疲勞裂紋

它常出現(xiàn)在應(yīng)力集中處，與應(yīng)力方向垂直。疲勞裂紋中間粗、兩端細(xì)，磁痕濃密、清晰，有時成群出現(xiàn)，在主裂紋的旁邊還有一些平行的小裂紋五退磁

退磁就是將工件內(nèi)的剩磁減少到零或最小的操作過程，使剩磁對工件的使用性能不產(chǎn)生不利影響。下述幾種情況必須進(jìn)行退磁

（a）需要再次進(jìn)行磁粉檢測的工件，而前一次檢測留下的剩磁對工件以后的磁化有影響；（b）工件上的剩磁對以后的機(jī)械加工會造成困難；

（c）工件上的剩磁對測量儀器的操作或精度會造成不良影響；

（d）軸承、軸套、齒輪等配合良好的運(yùn)動件，如有剩磁存在，會吸引金屬微粒，加快工件的磨損而損壞；一退磁原理

退磁就是使構(gòu)件內(nèi)的剩磁減為零，也就是打亂構(gòu)件內(nèi)由于磁化而取向一致排列的磁疇，從而使之恢復(fù)到未磁化前的雜亂無章的狀態(tài)，最終使工件對外不再顯示磁性二退磁方法

（1）交流退磁法

常用的交流退磁法是把工件放入通以交流電的退磁線圈中，然后將工件通過并逐漸離開線圈至1.5m外，或者將工件放入退磁線圈中不動，而逐漸將電流降低到零，即可實(shí)現(xiàn)退磁

（2）直流退磁法

用直流電產(chǎn)生的磁場對工件進(jìn)行退磁的方法，稱為直流退磁法。直流電退磁時，既要不斷變換電流的方向，同時又要逐漸減小電流強(qiáng)度