無(wú)損檢測(cè)課程

20142014年秋季學(xué)期課程結(jié)課報(bào)告課題名稱：磁粉探傷簡(jiǎn)介及其應(yīng)用課程屬性：題目：磁粉探傷簡(jiǎn)介及其應(yīng)用學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專業(yè)：材料科學(xué)與控制工程班級(jí)：110205姓名：王鑫學(xué)號(hào)：20110687任課教師：高亮審閱人:審閱人:復(fù)核人:磁粉探傷簡(jiǎn)介及其應(yīng)用引言在軸承零件的加工制造過(guò)程中，要經(jīng)過(guò)軋制、鍛造、沖壓、車削加工、熱處理以及磨削等多道工序，不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種各樣的缺陷，雖然這些缺陷大部分肉眼難以檢測(cè)，但會(huì)對(duì)軸承的正常工作帶來(lái)極大的安全隱患，因此有必要研制專用設(shè)備加以檢測(cè)［1］。業(yè)界一般采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)探測(cè)軸承套圈的內(nèi)部缺陷。無(wú)損檢測(cè)方法主要有射線檢測(cè)、滲透檢測(cè)、聲振檢測(cè)、超聲波探傷法、渦流探傷法和磁粉探傷法等。超聲波探傷法、渦流探傷法和磁粉探傷法都廣泛用于各個(gè)行業(yè)的無(wú)損檢測(cè)中，而由于軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，超聲波探傷法和磁粉探傷法的應(yīng)用難度較大，因磁粉探傷不受工件大小和形狀的限制，故軸承探傷多采用磁粉探傷法。磁粉探傷技術(shù)由于顯示直觀，靈敏度高、污染輕等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)械、鐵路、冶金、航天航空等諸多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。然而傳統(tǒng)的磁粉探傷采用人工觀察，檢測(cè)人員長(zhǎng)期在暗室里處于紫外線光照射下，不僅工作環(huán)境差，還極易造成漏檢。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像處理技術(shù)的發(fā)展，采用光學(xué)掃描和圖像處理技術(shù)，將磁痕圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)智能識(shí)別已成為可能。目前，德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已有采用相似技術(shù)研制的智能化磁粉探傷系統(tǒng)，并應(yīng)用到了汽車制造等領(lǐng)域。我國(guó)目前也有一些科研部門(mén)開(kāi)展了此項(xiàng)技術(shù)研究，但投入運(yùn)行的尚不多見(jiàn)。磁粉探傷可分為熒光磁粉探傷和非熒光磁粉探傷，熒光磁粉探傷對(duì)比與非熒光磁粉探傷對(duì)比率高，適合暗處磁粉探傷，但熒光磁粉探傷長(zhǎng)波紫外線燈，給探傷工作帶來(lái)很大不便，且紫外線對(duì)人體的皮膚和眼睛有傷害作用。正文一、磁粉探傷的原理和特點(diǎn)磁粉探傷是通過(guò)磁粉在缺陷附近漏磁場(chǎng)中的堆積以檢測(cè)鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)方法。磁粉探傷的基本原理：將待測(cè)物體置于強(qiáng)磁場(chǎng)中或通以大電流使之磁化，若物體表面或表面附近有缺陷（裂紋、折疊、夾雜物等）存在，由于它們是非鐵磁性的，對(duì)磁力線通過(guò)的阻力很大，磁力線在這些缺陷附近會(huì)產(chǎn)生漏磁。當(dāng)將導(dǎo)磁性良好的磁粉（通常為磁性氧化鐵粉）施加在物體上時(shí)，缺陷附近的漏磁場(chǎng)就會(huì)吸住磁粉，堆集形成可見(jiàn)的磁粉跡痕，從而把缺陷顯示出來(lái)，如圖1所示。圖1磁粉探傷原理示意圖（a）表面缺陷（b）近表面缺陷磁粉探傷的用途：在工業(yè)中，磁粉探傷可用來(lái)作最后的成品檢驗(yàn)，以保證工件在經(jīng)過(guò)各道加工工序（如焊接、金屬熱處理、磨削）后，在表面上不產(chǎn)生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、鋼坯、鍛件、鑄件等的檢驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)原來(lái)就存在的表面缺陷。鐵道、航空等運(yùn)輸部門(mén)、冶煉、化工、動(dòng)力和各種機(jī)械制造廠等，在設(shè)備定期檢修時(shí)對(duì)重要的鋼制零部件也常采用磁粉探傷，以發(fā)現(xiàn)使用中所產(chǎn)生的疲勞裂紋等缺陷，防止設(shè)備在繼續(xù)使用中發(fā)生災(zāi)害性事故。磁粉探傷的特點(diǎn)：磁粉探傷對(duì)鋼鐵材料或工件表面裂紋等缺陷的檢驗(yàn)非常有效；設(shè)備和操作均較簡(jiǎn)單;檢驗(yàn)速度快，便于在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)大型設(shè)備和工件進(jìn)行探傷；檢驗(yàn)費(fèi)用也較低。但它僅適用于鐵磁性材料；僅能顯出缺陷的長(zhǎng)度和形狀，而難以確定其深度；對(duì)剩磁有影響的一些工件，經(jīng)磁粉探傷后還需要退磁和清洗。二、磁粉探傷的磁化1、磁化方法磁粉探傷必須在被檢工件內(nèi)或在其周圍建立一個(gè)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)建立的過(guò)程就是工件的磁化過(guò)程。根據(jù)建立磁場(chǎng)的方向不同，磁化方法可作如下分類：（1）周向磁化給工件直接通電，或者使電流流過(guò)貫穿工件中心孔的導(dǎo)體，在工件中建立一個(gè)環(huán)繞工件并且與工件軸線垂直的閉合磁場(chǎng)。周向磁化用于發(fā)現(xiàn)與工件軸線（或電流方向）平行的缺陷。兩端接觸法周向磁化方法中心導(dǎo)體感應(yīng)磁化法兩端接觸法周向磁化方法中心導(dǎo)體感應(yīng)磁化法（2） 縱向磁化電流通過(guò)環(huán)繞工件的線圈，使工件中的磁力線平行于線圈的軸線。縱向磁化用于發(fā)現(xiàn)與工件軸線相垂直的缺陷。利用電磁軛磁化使磁力線平行于工件縱軸亦屬于與這一類。（3） 復(fù)合此線將周向磁化和縱向磁化同時(shí)作用與工件上，使工件得到由兩個(gè)互相垂直的磁力線的作用而產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)，其指向構(gòu)成扇形磁化場(chǎng)。（4） 旋轉(zhuǎn)磁化將繞有激磁線圈的二線磁鐵交叉放置，各通以不同相位的交流電，產(chǎn)生圓形或橢圓形磁場(chǎng)（既合成磁場(chǎng)的方向作圓形旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。旋轉(zhuǎn)磁化能發(fā)現(xiàn)沿任意方向分布的缺陷。2、磁化磁場(chǎng)的方向與磁場(chǎng)強(qiáng)度當(dāng)磁化磁場(chǎng)的磁力線與缺陷斷面垂直時(shí)，能在缺陷處獲得最大的漏磁場(chǎng)。在焊縫磁粉探傷中，為得到較高的探測(cè)靈敏度，通常在被探件上至少使用兩個(gè)近似相互垂直方向的磁化（包括使用旋轉(zhuǎn)磁化的情況）。為了保證探傷結(jié)果的準(zhǔn)確性，磁化磁場(chǎng)必須有足夠的強(qiáng)度，而且必須控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)（通常在此5%）。由于影響磁場(chǎng)的因素眾多，很難建立嚴(yán)格的磁場(chǎng)強(qiáng)度規(guī)則，且使用規(guī)范有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件列出。對(duì)于新產(chǎn)品，應(yīng)使用已知缺陷的工件進(jìn)行試驗(yàn)來(lái)確定磁場(chǎng)強(qiáng)度。三、磁粉探傷的工藝根據(jù)被探件的材料、形狀、尺寸及需檢查缺陷的性質(zhì)、部位、方向和形狀等的不同，所采用的磁粉探傷方法也不盡相同，但其探傷步驟大體如下：1、 探傷前的準(zhǔn)備校驗(yàn)探傷設(shè)備的靈敏度，除去被探傷件表面的油污、鐵銹、氧化皮等。2、 磁化（1） 確定探傷方法對(duì)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；對(duì)低碳鋼、軟鋼用連續(xù)法。（2） 確定磁化方法。（3） 確定磁化電流種類一般直流電結(jié)合干磁粉、交流電結(jié)合濕磁粉效果較好。（4） 確定磁化方向應(yīng)盡可能使磁場(chǎng)方向與缺陷分布方向垂直。（5） 確定磁化電流磁化電流的選擇是影響磁粉檢驗(yàn)靈敏度的關(guān)鍵因素。磁化電流的大小一般是根據(jù)磁化方式再由相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)文件中給出。（6） 確定磁化的通電時(shí)間采用連續(xù)法時(shí)，應(yīng)在施加磁粉工作結(jié)束后在切斷磁化電流。一般是在磁懸液停止流動(dòng)后必須再通幾次電，每次時(shí)間為0.5?2s。采用剩磁法時(shí)，通電時(shí)間一般為0.2?1s。3、 噴灑磁粉或磁懸液采用干法檢驗(yàn)時(shí)，應(yīng)使干磁粉噴成霧狀；濕法檢驗(yàn)時(shí)，磁懸液需經(jīng)過(guò)充分的攪拌，然后進(jìn)行噴灑。4、 對(duì)磁痕進(jìn)行觀察及評(píng)定用于非熒光法檢驗(yàn)的白色光強(qiáng)度應(yīng)保證試件表面有足夠的亮度。若發(fā)現(xiàn)有裂紋、成排氣孔或超標(biāo)的線形或圓形顯示，均判定為不合格。5、 退磁當(dāng)工件進(jìn)行兩個(gè)以上方向的磁化后，若后道工序不能克服前道工序剩磁影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行退磁處理。6、 清洗、干燥、防銹7、 結(jié)果記錄四、磁粉探傷在焊接件中的應(yīng)用目前，焊接技術(shù)在冶金、機(jī)械、石油和化工等部門(mén)中的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用日趨廣泛。高強(qiáng)鋼在焊接時(shí)產(chǎn)生缺陷的傾向比普通焊接結(jié)構(gòu)鋼要大。因此隨著高強(qiáng)鋼的應(yīng)用對(duì)探傷技術(shù)也就提出了更高的要求。裂紋尤其是表層裂紋在焊接結(jié)構(gòu)中，特別是在承受疲勞應(yīng)力作用的焊接結(jié)構(gòu)中，是一種危害極大的缺陷，為保證焊接結(jié)構(gòu)安全運(yùn)行，就必須加強(qiáng)焊接件的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)裂紋并及時(shí)排除。磁粉探傷是檢驗(yàn)鋼制焊接結(jié)構(gòu)表層缺陷的最佳方法，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、靈敏可靠、探傷速度快和成本低等特點(diǎn)。（一） 焊接件探傷的內(nèi)容與范圍1、 坡口探傷坡口可能出現(xiàn)的缺陷有分層和裂紋，前者是軋制缺陷，它平行于鋼板表面，一般分布在板厚中心附近。裂紋有兩種，一種是沿分層端部開(kāi)裂的裂紋，方向大多平行于板面；另一種是火焰切割裂紋。坡口探傷的范圍是坡口和鈍邊。2、 焊接過(guò)程中的探傷（1） 層間探傷某些焊接性能差的鋼種要求每焊一層檢驗(yàn)一次，發(fā)現(xiàn)裂紋及時(shí)處理，確認(rèn)無(wú)缺陷后再繼續(xù)施焊。另一種情況是特厚板焊接，在檢驗(yàn)內(nèi)部缺陷有困難時(shí)，可以每焊一層用磁粉探傷檢驗(yàn)一次。探傷范圍是焊縫金屬及鄰近坡口。（2） 電弧氣刨面的探傷目的是檢驗(yàn)電弧氣刨造成的表面增碳導(dǎo)致產(chǎn)生的裂紋。探傷范圍應(yīng)包括電弧氣刨面和臨近的坡口。3、 焊縫探傷焊縫探傷的目的主要是檢驗(yàn)焊接裂紋。探傷范圍應(yīng)包括焊縫金屬及母材的熱影響區(qū)，熱影響區(qū)的寬度大約為焊縫寬度的一半。因此，要求探傷的寬度應(yīng)為兩倍焊縫寬度。4、 機(jī)械損傷部位的探傷在組裝過(guò)程做，往往需要在焊接部件的某些位置焊上臨時(shí)性的吊耳和卡具，施焊完畢后要割掉，在這些部位有可能產(chǎn)生裂紋，需要探傷。這種損傷部位的面積不大，一般從幾平方厘米到十幾平方厘米。（二） 探傷方法選擇用于焊縫探傷的磁化方法有多種，各有特點(diǎn)。要根據(jù)焊接件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、檢測(cè)的內(nèi)容和范圍等具體情況加以選擇。1、磁軛法磁軛法是指便攜式交流電磁鐵。其特點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。但是磁軛只能單方向磁化在，因此，為了檢出各個(gè)方向的缺陷，必須在同一部位至少作兩次互相垂直的探傷，而且應(yīng)將焊縫劃分為若干個(gè)受檢段，做出標(biāo)記，每個(gè)受檢段的長(zhǎng)度應(yīng)比兩級(jí)之間的距離小10~20毫米，電磁軛之間最佳距離為100~150毫米。2、支桿法支桿法也是單方向磁化的方法。其主要優(yōu)點(diǎn)是電極間距可以調(diào)節(jié)，可根據(jù)探傷部位情況及靈敏度要求確定電極間距和電流大小。同一部位至少作兩次互相垂直的探傷。3、交叉磁軛法用交叉磁軛旋轉(zhuǎn)磁化的方法檢驗(yàn)焊縫表層裂紋可以得到滿意的效果。其主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度可靠并且探傷效率高。目前在焊縫探傷中尤其在鍋爐壓力容器探傷中應(yīng)用越來(lái)越廣。4、線圈法對(duì)于管道圓周焊縫可以用線圈法探傷。方法是在焊縫附近沿圓周方向用電纜繞4~6匝，對(duì)管道進(jìn)行軸向磁化。這種方法只能發(fā)現(xiàn)焊縫和熱影響區(qū)以縱向?yàn)橹鞯牧鸭y。（三）焊接件探傷實(shí)例1、 坡口探傷使用交叉磁軛檢驗(yàn)坡口缺陷是利用交叉磁軛外側(cè)的磁化場(chǎng)磁化坡口，操作方法是把交叉磁軛置于靠近坡口的鋼板面上，沿坡口方向連續(xù)行走探傷。為檢驗(yàn)探傷靈敏度，可在遠(yuǎn)離交叉磁軛一側(cè)的坡口邊上貼試片進(jìn)行試驗(yàn)。一般情況下，在檢驗(yàn)板厚不大于50mm鋼板坡口時(shí)可達(dá)30/100A型試片的探傷靈敏度。對(duì)于更硬的鋼板經(jīng)試驗(yàn)達(dá)不到靈敏度要求時(shí)，可在坡口兩側(cè)各進(jìn)行一次探傷。2、 電弧氣刨面的探傷探傷時(shí)，把交叉磁軛跨在電弧氣刨溝槽中間，沿溝槽方向連續(xù)行走。探傷時(shí)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件位置采用噴灑或刷涂磁懸液的方法，原則是交叉磁軛通過(guò)后不得使磁懸液殘留在電弧氣刨溝槽中，否則將無(wú)法觀察判斷。3、 球形壓力容器的開(kāi)罐檢查現(xiàn)以手工電弧焊焊接的球形容器的開(kāi)罐檢查為例簡(jiǎn)述磁粉探傷的實(shí)施方法。（1） 探傷部位球形容器的內(nèi)外側(cè)所有焊縫和熱影響區(qū)以及母材機(jī)械損傷部分。（2） 表面清整應(yīng)把焊縫表面的焊接波紋及熱影響區(qū)表面的飛濺用砂輪進(jìn)行打磨，不得有凸凹不平的棱角。若做過(guò)磁粉探傷，已經(jīng)打磨過(guò)，表面只有浮銹時(shí)，可用噴砂或鋼絲刷除去焊縫及熱影響區(qū)表面的浮銹。（3）探傷操作①檢驗(yàn)對(duì)接焊縫時(shí)時(shí)把交叉磁軛跨在焊縫上連續(xù)行走探傷。當(dāng)檢查球罐縱縫時(shí)，交叉磁軛行走方向要