磁粉检测技术(ii级)课件.ppt

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1、2023年3月14日星期二1时2分41秒,1,磁粉检测技术,全国无损检测学会人员资格认证培训,2023年3月14日星期二1时2分41秒,2,1 综合知识,1.1 无损检测概论1.1.1 无损检测通用方法及技术 一、无损检测的定义：不破坏材料的外形和性能的情况下，检测该材料的内部结构（组织与不连续）和性能，该技术称为无损检测。英文全称：Non Destructive Testing(NDT)二、常用无损检测方法射线检测：Radiographic Testing(RT)射线的种类与本质：射线、射线和中子射线。射线和 射线与无线电波、红外线、可见光、紫外线一样，都是电磁波；而中子射线是粒子。X射线的

2、产生：X射线管射线的产生：射线是放射性原子核在衰变时放射出来的电磁波。放射性衰变#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,3,射线检测：原理、方法与应用,射线和射线通过物质时其强度逐渐减弱。强度衰减公式：II0e-x 利用射线透过物体时产生的吸收和散射现象，检测材料中因缺陷存在而引起射线强度改变的程度来探测缺陷的方法称为射线照相法。检测技术类型：照相法与投影关系；荧光屏法；工业电视法；常用透照方法：纵缝透照方法；环缝透照方法；双壁单影法；双壁双影法透照。检测对象类型：金属；非金属。焊缝；铸件。检测缺陷类型：裂纹；气孔；未焊透；未融合；夹渣；疏松；冷隔等。#,2023年3月14日星期二1时2

3、分41秒,4,超声检测：Ultrasonic Testing(UT),超声波的本质：机械波，它是由于机械振动在弹性介质中 引起的波动过程，例如水波、声波、超声波等超声波的类型：纵波和横波 表面波（瑞利波）、板波超声波的性质：（1）声速：与材料性质有关、与波的种类有关（2）波的叠加、干涉及驻波（3）反射、折射和波型转换#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,5,超声检测：原理、方法与应用,超声波的产生：仪器、探头 超声波与工件的接触：耦合剂 超声波在工件内的传播与反射、波的接收 超声波检测原理：探头发射的超声波通过耦合剂在工件中传 播，遇到缺陷时反射回来被探头接收。根据反射回波在荧光屏上的

4、位置和波辐高低判断缺陷的大小和位置。超声检测技术的特点：应用范围广；穿透能力大；设备轻便；定量不准确；定性困难。检测技术类型：纵波法；横波法；表面波法；板波法，常用检测方法：穿透法；反射法；串列法；液浸（聚焦）法；.检测对象类型：金属；非金属。焊缝；板件；管件；锻件。检测缺陷类型：面缺陷；体缺陷。定性困难。数字化、智能化发展前景宽广。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,6,磁粉检测:Magnetic Testing(MT),漏磁场：铁磁材料磁化时磁力线由于折射而迤出到材料表面所形成的磁场称为漏磁场剩磁：铁磁材料磁化时所具有的磁性在磁化电流取消后继续存在的性质称为剩磁 铁磁材料在磁场中

5、被磁化后，缺陷处产生的漏磁场吸附磁粉而形成磁痕。磁痕的长度、位置、形状反映了缺陷的状态。磁粉检测技术的特点：检测表面和近表面缺陷；铁磁材料；常用检测方法：剩磁法；连续法。检测对象类型：铁磁材料。焊缝；钢板；钢管；螺栓等.检测缺陷类型：裂纹；夹渣等.#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,7,渗透检测：Penetrate Testing(PT),分子压强与表面张力：每一个离液面的距离小于分子作用半径r的分子，都受到一个指向液体内部的力的作用。而这些表面分子及近表面分子组成的表面层，都受到垂直于液面且指向液体内部的力的作用。这种作用力就是表面层对整个液体施加的压力，该压力在单位面积上的平均值

6、叫分子压强。分子压强是表面张力产生的原因。液体润湿：液体铺展在固体材料的表面不呈球形，且能覆盖表面，此现象称液体润湿现象。毛细现象：润湿液体在毛细管内的自动上升或下降称为毛细现象。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,8,渗透检测：原理、方法与应用,具有润湿作用的渗透剂在毛细管作用下渗入表面开口缺陷。在显象剂作用下由于毛细管作用渗入到开口缺陷内的渗透剂被析出表面形成痕迹。渗透检测基本操作过程渗透检测技术的特点：检测表面开口缺陷；常用检测方法：着色法；荧光法。检测对象类型：金属与非金属材料。检测缺陷类型：裂纹。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,9,涡流检测：Eddy Curr

7、ent Testing(ET),由于电磁感应金属材料在交变磁场作用下产生涡流。金属材料中存在的裂纹将改变涡流的大小和分布，分析这些变化可检出铁磁性和非铁磁性材料中的缺陷。涡流可用以分选材质、测膜层厚度和工件尺寸以及材料的某些物理性能等。涡流检测技术的特点：适用于导电材料；检测近表面缺陷。常用检测方法：穿过式线圈；内通过式线圈；探头式线圈。检测对象类型：金属与非金属材料。检测缺陷类型：裂纹。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,10,1.1.2 常用无损检测方法的应用,一、应用的部门 航空、航天、机械、核工业、汽车制造、船舶、电子、钢结构、商检、进出口等。二、应用的对象（1）缺陷探伤（2

8、）厚度测量（3）性能测试#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,11,1.1.3 常用无损检测方法的范围及局限性,方法 应用范围 局限性 RT 各类材料的内部缺陷 表面缺陷较难发现 UT 大厚度金属和部分 仅限于弹性介质 非金属材料的内部缺陷 定性定量困难 MT 表面和近表面缺陷 仅限于磁性介质 PT 金属和部分非金属 仅限于表面开口缺陷 材料的表面缺陷 ET 表面和近表面缺陷 仅限于导电材料#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,12,1.2 材料及缺陷,1.2.1 金属及合金的结构一、金属（1）纯金属：单一原子构成的材料（2）合金：某一金属元素为基，添加一种或多种其他元素，通过

9、冶金或粉末冶金方法制成的金属材料。二、单组元金属结构（1）体心立方结构（2）面心立方结构（3）密排立方结构#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,13,1.2.1 金属及合金的结构,二、合金的结构 合金的结构由多种成分组成，不是简单的体心、面心、六方而是由“相”来表示的：相：在合金内，一个或多个成份、结构和性质均匀的区域称为“相”。一种合金可以有若干种不同的“相”构成，其结构也由“相”所决定。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,14,1.2.2 材料的性能,一、力学性能（1）金属材料的静拉伸力学性能 强度：金属抗拉永久变形和断裂的能力 塑性：又称范性，断裂前材料发生不可逆永久变

10、形的能力 韧性：金属在断裂前吸收变形能量的能力（2）金属材料的弹性性能 弹性（虎克定律）：（3）金属材料在静加载下的力学性能 扭转性能 弯曲、压缩性能 硬度#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,15,一、力学性能,（4）金属材料的冲击性能（5）金属材料的疲劳性能（6）金属材料的蠕变性能二、物理性能（1）密度、比热量、磁性、导电性、导热性等（2）光学性能（3）声学性能#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,16,1.2.3 金属材料中的各种缺陷及不连续性,一、不连续性：金属或合金内部结构的不均匀变化，称为不连续性。二、缺陷：对金属材料的性能造成破坏的不连续性称为缺陷。常见的焊接缺陷

11、 气孔、夹渣、未融合、未焊透、裂纹、夹珠、钨夹杂 夹层等#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,17,1.3 加工及缺陷,一、最初加工过程及相关缺陷（1）铸造：将熔融金属浇注入铸型型腔，冷却后形成工件的加工过程；常见的铸造缺陷：气孔、缩孔、疏松、冷裂、热裂、冷隔、偏析、夹杂。（2）塑性加工：锻、轧、拔、钣金等 常见的塑性加工缺陷：裂纹、折叠、分层、白点（氢脆）#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,18,二、制造加工过程及相关缺陷,（1）焊接：通过加热或加压，使填充材料熔化、冷却将工件连接在一起的加工方式称焊接；常见的焊接缺陷：气孔、夹渣、未融合、未焊透、裂纹、夹珠、钨夹杂（2）表

12、面加工：车、铣、刨、镀、磨、喷丸、吹砂等 常见的表面加工缺陷：氢脆（3）热处理：对金属材料加温并用不同方法冷却使其组织结构发生的方法称热处理；常见的热处理缺陷：淬裂（4）其他热加工工艺：粉末冶金等#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,19,1.4 在役中的材料,1.4.1 在役中材料的行为 受力、受压、高低温、摩擦、腐蚀.1.4.2 在役工况导致缺陷和失效 一、腐蚀：腐蚀裂纹、腐蚀坑、腐蚀减薄 二、疲劳：疲劳裂纹、疲劳断裂 三、磨损：材料减薄、摩擦裂纹 四、过负载：变形、断裂 五、脆性断裂：镉脆、氢脆1.4.3 金属中破裂发展的概念 一、缺陷的形成（应力集中）二、缺陷的发展（载荷）三、

13、断裂#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,20,1.5 质量及标准化,1.5.1 质量、质量控制及标准化一、质量的定义：（GB/T 6583-92）反映产品或服务满足明确或隐含需要能力的特征和特性的总和。通常认为，质量有狭义和广义两种含义，狭义的质量就是产品质量。对无损检测而言，可以认为是指无损检测各种方法检测结果的正确性和可靠性；广义的质量除产品质量外，还包括了工作质量。对无损检测而言，可以认为是指无损检测人员在实施无损检测工作过程中，各个方面、各个环节工作的好坏。它取决于工作人员的责任心与技术水平等综合条件，这些条件直接或间接的影响到无损检测的结果。#,2023年3月14日星期二1

14、时2分41秒,21,二、质量控制的定义：（GB/T 6583-92）,为达到质量要求所采取的作业技术和活动。质量控制的目的，监视一个过程并排除不满意的原因，以取得经济效益。三、标准化的定义：制定和执行标准的过程 1.5.2 质量体系一、定义：为实施质量管理的组织结构，职责，程序过程和资源。二、质量体系要素 在质量管理中，有关内容可分为若干个质量体系要素。在GB/19004一1SO9004”质量管理和质量体系要素指南”中质量体系要素有20个。这些要素都取决于人的因素、机器的因素、材料的因素、方法的因素以及工作环境的固素。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,22,二、质量体系要素,即人、

15、机、料、法、环五个因素，无损检测就是从这五个因素着手去提高质量。对各种检测方法，其主要内容：(1)无损检测人员的管理 人员资格：凡从事无损检测的人员必须按照各行业规定的无损检测人员资格考核规则（如全国无损检测学会执行的GB/T 9445：1999 无损检测人员资格鉴定与认证）参加培训和考核，取得相应的资洛证书、方可从事该行业相应方法和等级的无损检测工作。无损检测资格分为初级（I级）、中级（II级）和高级（III级）三个等级。培训考核：培训可以是长期的或短期的，集中的或分散的，一般应有培训记录。一个单位的无损检测部门或其主管部门，应当制订培训计划，以便于按照人员情况：工作需要进行人员技术培训。#

16、,2023年3月14日星期二1时2分41秒,23,无损检测人员的管理,建立无损检测人员的技术档案。对每一位从事无损检测的人员应建立个人技术档案，内容至少应包括：个人简历；检测质量方面的奖惩情况；检测人员的工作记录，包括中断无损检测工作的起止时间；接受技术培训的情况等。对射线检测人员还应建立“健康档案”和射线剂量记录。射线检测属特殊有害工种，为了呆障射线检测人员的健康与安全，应建立射线检测人员的健康档案和进行射线剂量记录，此项工作应归口于单位的安全技术和工业卫生部门管理，但为了便于对无损检测人员的管理，也应同时纳入无损捡测部门的质量管理之中。国际和我国无损检测人员资格认证现状。,2023年3月1

17、4日星期二1时2分41秒,24,(2)无损检测没备及器材的管理,该项管理主要是建立设备台帐和设备使用卡以及设备的周期捡定(周检)制度,应详细记录设备进厂日期和性能、价值及附件情况：检修和零件更换情况以及设备周检情况，设备应有专人负责维护保养，设备可以集中管理，也可以分散管理，对于关键设备应记录其使用的频度 分折设备利用率。要用好、管好、修好设备，要对操作人员进行培训、考核，发设备操作许可证后方可上岗。设备应制定安全操作规程，要严格按操作规程进行操作,设备发生事故，应填写事故报告单以分析事故发生的原因和责任者。无损检测设备和器材管理的内容主要有:检测设备的管理（包话X射线探伤机、超声波探伤仪、磁

18、粉探伤仪等检测仪器设备）；#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,25,无损检测没备及器材的管理,辅助设备的管理（黑度计、评片灯、自动洗片机等辅助设备）；无损检测器材的管理（渗透剂、射线胶片、象质计、显定影液、增感屏等器材）。(3)无损检测工艺的管理 检测工艺的管理是质量管理重要组成部分，无损检测工艺应符合有关规范，规程和标准，并随这些标准的变化，按年号修订以及按新颁标准制定相应的工艺规程。检测工艺是质量管理和质量保证手册中一种强制性的要求。对于具体的产品或重要的特殊结构的检测，还应建立工艺卡，作为射线检测人员具体操作的指导性工艺文件。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,26,

19、(4)建立无损检测质量管理制度,无损检测质量管理制度是质量管理的具体文件。它应对无损检测整个工作内容，在质量方面作出规定。它是整个质量管理和质量保证体系中的核心内容和文件。其内容应包括：检测的工作程序，即从检测项目的委托、编号、检测操作、标记报告等作出规定。同时,还应制定检测设备、检测人员、工艺规程等管理制度。这些管理制度是以制度的形式，进一步细化整个检测的质量管理内容。它们应具备具体实施的可操作性。上述的内容就构成了整个无损检测质量管理和质量保证体系的基本内容，这些内容又是互相有联系的一个整体。各个单位可以根据本草位（工厂企业、事业，公司等实体的具体情况，作出补充性的一些质量管理制度。如建立

20、有关工艺纪律监督的制度，以保证工艺规程的正确实施。建立审片制度，以确保评片质量等。以上这些制度正常运作之后，就能够有效地确保检测的工作质量。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,27,1.5.3 检查、检验、检测,一、检查（Check）对机构、部门执行某个标准、规程或体系与规定的要求进行比较以确定其符合性的活动。二、检验（Inspection）对产品或服务的一种或多种特性进行测量、检查、试验、度量，并将这些特性与规定的要求进行比较以确定其符合性的活动。三、检测（Test）开展检验的一种技术活动，通常采用仪器设备或器具，按照规定的程序操作获取某些技术参数，从而对产品或服务的一种或多种特性

21、做出结论。#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,28,1.5.4 标准、法规、技术条件及规程,一、标准（Standard）二、法规（Code）三、技术条件（Technology Condition）四、规程（Procedure）五、作业指导书（工艺卡 Instruction）#,2023年3月14日星期二1时2分41秒,29,1.5.5 工艺卡、记录及报告,一、工艺卡（Instruction）根据工艺规程编制的用以指导、级人员实际操作的技术指导书，通常它是以表格的形式出现。实际上工艺卡是工艺规程的浓缩。二、记录（Record）、级人员在实际操作时，对操作过程和技术参数所做的原始记录。三

22、、报告（Report）级人员在实际操作后对检测结果的评定意见。#工艺卡、记录及报告,2023年3月14日星期二1时2分41秒,30,2 磁粉检测的物理原理和基础,2.1 电 概念：电是物质的一种属性，带电体具有相互吸引或排斥现象。有正电与负电区分。带正电的物体与带负电的物体会相互吸引；或者带相同性质的电的物体会相互排斥。电子：最早发现的带有负电的一种物质的基本粒子。1897年英国物理学家汤姆生发现。电子是一种有质量、有电量的物质粒子。2.1.1 电流（i）概念：电子的走向运动形成电流。如金属导体中的电流。电流引起的现象：钨丝中的电流会发热发光；通过某些液体（为电解质时）使电解质电解；电流的周围

23、产生磁场。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,31,2.1.2 电压（V）概念：静电场或电路中两点间的电位差称为电压，用伏特表示。V=iR2.1.3 电阻（R）概念：电路中两点间的物质阻碍电流通过的性质。2.1.4 交流电概念：大小和方向随时间作周期变换的电流，变化的基本形式是正弦函数，中国的标准变化频率为50Hz。tu,2023年3月14日星期二1时2分41秒,32,2.1.5 直流电概念：大小和方向不随时间变化的电流。直流电由直流电源（蓄电池，直流电机）或交流电通过整流产生。i 2.2 磁 t概念：磁是物质的一种属性，具有该属性的物质能够吸引铁、镍、钴等铁磁性材料。电流产生磁场磁与

24、电有关联 切割磁力线产生电流日常生活中的磁现象：磁铁；指南针；磁粉检测。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,33,2.2.1 磁极一、磁的基本现象1、磁性：物体具有的吸引铁磁性材料的性质，称为磁性。磁性可用对磁粉的吸附多少来测试，亦可通过仪器测量。2、磁体：具有磁性的物体称为磁体。磁体有自然界中天然存在的，亦有通过外界作用使其具有磁性而成的磁体的。地球是大磁体。二、磁极概念：磁体内磁性强弱分布不均匀。通常磁体两端的磁性特别强，中间部分磁性较弱，磁性特别强的两端称为不磁极。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,34,2.2.2 永久磁体概念：磁体的磁性不随时间的改变而消失的磁体称为

25、永久磁体。如自然界中存在的天然“磁石”，碲形磁铁。2.2.3 暂时磁体概念：外加磁场作用下获得磁性的子磁体，当外磁场取消后，其磁性随之消失的磁体称为暂时磁体，如电磁铁。2.2.4 磁力线 1、概念：在具有磁性的物体及其周围，假想存在许多“线”，线的方向表示磁极N.S的走向；线的多少表示磁体的大小；线的位置表示磁性的分布；这种假想的线，称为磁力线。磁力线的方向可用小磁针来描述。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,35,磁力线,2023年3月14日星期二1时2分41秒,36,2、磁力线的特征：（1）是闭合线，磁力线在磁体外：由N极出发穿过空气层进入S极。（磁力线进入一端是S极；出来一端为N

26、极）在磁体内是由S极到N极；磁体内外形成闭合曲线。磁力线两极密度最大。（2）磁力线互不相交，因为磁体内磁畴的有序排列使每一点的磁场只能有一个方向。（3）同性磁极间磁力线相斥，其结果为同性磁极相斥。（4）异性磁极间磁力线相互连接，有缩短距离倾向，其结果为同性磁极相吸。（5）磁力线在不同材料界面上发生折射。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,37,3、电流磁场磁力线的画法：右手定则：电流方向与磁力线方向关系左手定则：电子方向与磁力线方向关系,2023年3月14日星期二1时2分41秒,38,2.2.5 磁场一、概念:充满磁力线的空间或具有磁性的空间称为磁场。（空间：包括磁体内和磁体外）二、磁

27、场的种类1、圆周磁场（周向磁场）：磁体内和磁体外磁力线是圆周分布的磁场。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,39,2、纵向磁场：磁体内和磁体外，磁力线是纵向分布的磁 场。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,40,2023年3月14日星期二1时2分41秒,41,3、旋转磁场：磁场方向不断改变（转动）的磁场。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,42,4、复合磁场：纵向和周向磁场并存的磁场,2023年3月14日星期二1时2分41秒,43,三、磁场强度：1、概念：表示磁场方向和强弱的矢量称为磁场强度。2、磁场强度的单位：SI制：安（培）/米（A/m）CGS制：奥斯特：1奥=80

28、A/m 1e=80A/m 3、磁场强度性质：方向和强度、矢量 方向可用磁针测定、强度用磁强计测 磁场存在于导体内外,2023年3月14日星期二1时2分41秒,44,四、磁感应和磁感应强度 1、磁感应：在外磁场中铁磁材料被磁化而显示其磁性的现象称为磁感应，磁感应引起的磁场，称附加磁场，其方向由材料的性质决定。2、磁感应强度：概念：表示磁感应场方向和强弱的矢量称为磁感应强度，记为B。磁感应强度包括：单纯由电流引起的磁场（即H）和因磁化而引起的磁场，其总和称为B。3、磁感应强度单位：1T=web/m2 辞海中解释 SI制：特（T）特斯拉 1特=104高 CGS制：高（Gs）高斯 1高=10-4特,2

29、023年3月14日星期二1时2分41秒,45,五、磁导率 1、概念：磁感应强度与磁场强度的比值称为磁导率，记以。=B/H表示材料被磁化的难易程度（如：线圈中的钢零件。）2、单位：SI制 亨（利）。每米 H/m 3、磁导率的不同含义：（1）真空磁导率：在真空中，0=常数=410-7H/m（2）相对磁导率：r=/0，r无量纲（无单位）（3）磁导率：=B/H,2023年3月14日星期二1时2分41秒,46,2.2.6 铁磁、顺磁和抗磁材料,一、磁介质概念：能够影响电流磁场（场强为H）的物质称为磁介质。线圈内磁场从右到 左；工件产生的反磁场 线圈内磁场从左到 右；工件影响了线 圈磁场，工件是磁 介质。

30、工件的长度 L/D愈小，反磁场作用愈明显。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,47,二、磁介质的分类：1、铁磁材料：相对磁导率 r1的磁介质称为铁磁材料，其特点是：在外加磁场（即电流磁场中）中呈现很强的磁性；产生与外加磁场方向相同的附加磁场；能被磁体强烈吸收。如：铁、镍、钴及其合金，不锈钢。一般来说，经过淬火的钢材其磁导率较低，未经淬火的钢材其磁导率较高。2、顺磁材料：相对磁导率r1，在外加磁场中呈现微弱磁性，并产生与外加磁场同方向的附加磁场，能被磁体微弱吸收，如铝、锰、铬等。3、抗磁材料：相对磁导率 r1，在外加磁场中呈现微弱磁性并产生与外加磁场反方向的附加磁场，被磁体排斥，如：铜、

31、银、金等。抗磁材料不能进行磁粉探伤。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,48,三、磁介质的本质 1、磁畴概念：磁畴：磁介质内部存在许多具有磁性的微小区域，称之为磁畴。2、磁性介质内磁畴成无序排列时，不呈现磁性。3、磁性介质在外加磁场作用下，磁畴成有序排列形成同一方向，磁性介质便具有了磁性。4、磁性材料在高温下会形成无序排列而失去磁性。5、磁体内每一点的磁畴在外加磁场作用下，只能有一个相同的方向，所以所有磁畴的方向互相平行，磁力线平行而不会相交。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,49,2.2.7导体附近的磁场,一、判断通电导体磁场方向的右手定则。,2023年3月14日星期二1时

32、2分41秒,50,二、通电圆柱导体内外的磁场（不考虑磁感应，=1）导体表面：H=I/2R(A/m)r=R R=m 导体内：rR H=I/2r(A/m),2023年3月14日星期二1时2分41秒,51,三、工程应用，常用I=HD/3201、非圆柱体截面的D计算：根据周长=2R=D 正方形：4a=D D=4a/例：截面为404040的三角形铜棒通电时，要求表面磁场强度为6000A/m，求所需磁化电流为多少？解：D=40+40+40/=38.2mm I=600038.2/320=716.3(A)2、直径不同塔形的轴类试样磁化，磁化通电顺序从小到大。顺序：1、先按D2检测工件II；2、再按D1检测工件

33、I。（或按I，D1探二个表面，但工件II的磁化偏强）D1 I II D2,2023年3月14日星期二1时2分41秒,52,2.2.8 螺线管,一、判断螺线管磁场方向的右手定则二、螺线管的结构1、工件穿入螺线管 2、电缆缠绕工件,2023年3月14日星期二1时2分41秒,53,三、通电空载螺管线圈中心磁场强度计算 H=(NI/L)/COSH:中心轴线磁场强度（A/m）L:长度（m）N:匝数:线圈对角线与轴线的夹角,2023年3月14日星期二1时2分41秒,54,四、讨论 螺线管中心轴线的磁场强度是不均匀的，与其尺寸有关：1、短螺线管圈（LD）特征：中心轴线，磁场分布均匀，两端为中心的1/2；内壁

34、比中心强3、无限长螺线管（LD），包括头尾相接的线圈 特征：内部磁场分布均匀 磁力线集中在管内，且与中心轴线平行,2023年3月14日星期二1时2分41秒,55,2023年3月14日星期二1时2分41秒,56,2.2.9 电磁铁（磁轭）,1、概念：通以电流的导线缠绕在铁芯上制成的电磁铁称为磁轭2、特征：体积小，携带方便；磁性可调节（调电流）；价格便宜3、类型：触点距离可变动式；触点距离固定式,2023年3月14日星期二1时2分41秒,57,2.2.10 磁通,一、磁通1、概念：磁场中垂直过某一截面的磁力线总数，称为磁通量，简称磁通，用表示，如图：2、单位：麦Mx，1麦即1根磁力线（CGS单位制

35、）SI单位制中：1韦Wb1韦=108麦1麦=10-8韦3、磁感应强度的表示方法：用磁感应线表示磁通量，单位：高斯,2023年3月14日星期二1时2分41秒,58,二、磁通密度概念：单位面积垂直通过的磁感应线的总数（磁通量）称为磁通密度，磁通密度即磁感应强度。磁感应线与磁力线的区别：*磁力线是电流磁场中表示方向和大小的矢量线。*磁感应线是铁磁材料中，表示磁感应场方向和大小的矢量线。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,59,2.2.11 磁力和磁化,一、磁力1、概念：磁极互相排斥及相互吸引的力称为磁力。2、应用：门磁铁（相吸），门锁（相吸、相斥），探伤：吸引磁粉二、磁化1、概念：铁磁性物体

36、在磁场中获得磁性的过程，称为磁化2、应用：线圈中的园棒，碲形铁等,2023年3月14日星期二1时2分41秒,60,三、磁化曲线：表示外加磁场H与磁感应强度B的变化关系的曲线 简称为B-H曲线,2023年3月14日星期二1时2分41秒,61,2.2.12 磁阻,1、概念：由磁介质的性质、形状、大小等阻止磁力线通 过，即影响磁通量值的参数，称为磁阻。2、磁阻值=L/s，其中：L:磁介质长度；:磁导率；s:磁介质的截面积。磁阻与电阻含义类似3、磁通量=磁通势/磁阻,2023年3月14日星期二1时2分41秒,62,2.3 磁场的特性,2.3.1 磁滞回线：磁化曲线的进一步演变,2023年3月14日星期

37、二1时2分41秒,63,2.3.2 磁滞,概念：当外加磁场强度H减少为零时，材料仍保留有一定的磁性，其强度称为剩余磁感应强度，简称剩磁，用Br表示。剩磁的方向与磁化方向一致。影响剩磁强度：材料的性质：矫顽力；热处理状态；外加的磁化场强度；周向磁化的剩磁强度较弱，难以测量到。矫顽力：为了使Br减少到零，必须外加反向磁场强度，使Br降为零所必须施加的反向磁场强度称为矫顽力（又称顽磁性），用Hc表示为图中的0-c和0-f。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,64,2.3.4 磁饱和,概念：铁磁材料由于磁化所产生的附加磁场，不会随外加磁场的增加而无限制的增加。当外加磁场达到一定数值后，磁感应强

38、度值不再增加，铁磁材料的这种性质，称为磁饱和。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,65,2.3.5 铁磁材料的特性,1、高导磁化：r 1，达数百、数千以上，附加磁场大。2、磁饱和化：磁感应强度不会随外加磁场的增加而无限 制的增加。3、磁滞性：B的变化滞后于H的变化，引起剩磁的产生。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,66,软磁材料：Hc400 A/m（5Oe）是典型的软磁材料。硬磁材料：Hc8000 A/m(100Oe)是典型的硬磁材料。（硬磁材料用剩磁法检测）,2023年3月14日星期二1时2分41秒,67,2.3.6 磁场的垂直和切向的分量,2.4 专门名词的缩写（略）,H

39、,HX,HY,2023年3月14日星期二1时2分41秒,68,2.5 电磁波,1、概念：交替变换的电磁场，即电磁波2、电磁波的特性：（1）沿直线传播；（2）电磁波具有能量没有质量；（3）以光速传播；（4）具有反射、折射、衍射、干涉等性质。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,69,2.6 可见光和紫外线（黑光）,1、可见光：波长4000左右的电磁波。2、紫外线：波长介于可见光和X射线之间，约3650。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,70,2.7 漏磁场,一、漏磁场的形成 由于磁力线折射原因，铁磁材料与空气交界处，磁力线选出（如图）而形成漏磁场。,2023年3月14日星期二1时

40、2分41秒,71,二、缺陷的漏磁场分布,2023年3月14日星期二1时2分41秒,72,三、影响漏磁场的因素1、外加磁场强度的大小：H大，Br也大。2、缺陷方向、形状和位置的影响3、缺陷埋藏深度的影响4、缺陷深宽比的影响5、工件表面覆盖层的影响6、工件材料性能和状态的影响7、缺陷内的介质（1）晶粒大小（2）含碳量的影响（3）热处理的影响（4）合金元素的影响（5）冷加工的影响,2023年3月14日星期二1时2分41秒,73,2.8 磁粉检测原理,*被检工件在外加磁场作用下，被磁化后产生磁感应，当工件表面或近表面处存在缺陷时，磁感应在缺陷处生成漏磁场，漏磁场吸附磁粉显示缺陷的存在。*磁粉必须具有高

41、磁导率，以促使其快速响应，必须是低剩磁和低矫顽力的材料，以便探伤后迅速去除磁粉*磁力线方向与缺陷方向垂直最宜发现缺陷。磁粉检测的特点：1、能检测表面和近表面的缺陷2、灵敏度较高，可检出的缺陷宽度最小可达 0.1m3、工件尺寸和形状对检测影响较小4、不能检测外铁磁性材料的工件5、检测后必须进行退磁6、磁粉检测通常在完成所有加工项目（包括热处理）之后进行,2023年3月14日星期二1时2分41秒,74,3.方法和技术,3.1 磁化方法3.1.1 磁化方法与缺陷检出 一、磁场方向与缺陷走向的关系 H 缺陷 灵敏度最高 灵敏度较低 检不出缺陷 磁粉探伤最容易检出的表面缺陷，其取向与磁力线方向垂直，与电

42、流方向平行。二、磁化规范与工件关系:确定磁化方法时，要考虑：1、工件的尺寸、形状;2、工件的表面形状;3、工件的性能和热处理形态;4、缺陷可能产生的部位、形状、大小和走向.,2023年3月14日星期二1时2分41秒,75,3.1.2 纵向磁化方法,一、概念：磁力线相互平行的磁场为纵向磁场，产生纵向磁场的方法称为纵向磁化法。磁向磁场宜于发现与工件轴向垂直的周向（横向）缺陷。二、常用的纵向磁化方法 螺管线圈法 线圈法：电缆缠绕法 电磁轭整体磁化纵向磁化法 磁轭法：电磁轭局部磁化 永久磁铁,2023年3月14日星期二1时2分41秒,76,3.1.3 周向磁化方法,一、概念：磁力线为同心圆的磁场称为周

43、向磁场，产生周向磁场的方法称为周向磁化法，周向磁场宜于发现与工件轴平行的纵向缺陷。二、常用的周向磁化方法（磁化方法的选择与缺陷走向有关）轴向通电法 通电法 直角通电法 夹钳通电法 中心导体法周向磁化法 偏置芯棒法 触头法 感应电流法 环形工件电缆法,2023年3月14日星期二1时2分41秒,77,3.1.4 复合（多向）磁化方法,概念：磁力线方向交叉存在或磁力线方向随时间变化的磁场(旋转磁场)称为复合磁场（多向磁场），产生复合磁场的方法称为复合磁化方法，复合磁场宜于发现各个方向的缺陷。交叉磁轭法 交叉线圈法复合磁化方法 直流群轭与交流通电法 直流线圈与交流通电法 有相移的整流电磁化法,2023

44、年3月14日星期二1时2分41秒,78,3.2 磁化技术,3.2.1 永久磁铁一、概念：二、类型：（1）马碲形磁铁（2）磁形环,2023年3月14日星期二1时2分41秒,79,3、条形磁铁 通常，因永久磁铁的磁化能力较差，不能使工件得到满意的磁化效果而不常用于探伤。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,80,3.2.2 磁轭技术（电磁铁）,一、磁轭法原理：通过在铁芯上缠绕线圈，通电后使铁心具有磁性的一种方法，又称电磁铁。磁轭产生纵向磁场。,二、类型：1、磁轭整体磁化法：特征与要求：工件全部被磁化，磁轭截面工件截面；宜于检测工件中横向缺陷 工件与磁轭截面必须良好接触 工件不宜太长，形状不宜

45、太复杂,2023年3月14日星期二1时2分41秒,81,2.磁轭局部磁化法,特征与要求：有效范围：（1/2+1/2）L，或用灵敏度试块测试；磁轭极间距：50200为宜，太大太小都不好；磁轭活动关节越多，磁阻越大；磁极与工件的间隙应小；,2023年3月14日星期二1时2分41秒,82,交流磁轭：检验表面缺陷灵敏度高；直流磁轭：检验近表面缺陷比交流磁轭好；原工件不宜采用直流电磁轭 截面大 单位磁通小3、交叉磁轭磁化法（多向磁化，复合磁化（一），旋转磁场）概念：在同一工件上施加二个或二个以上不同方向的交流磁场，使工件上形成方向和场强不断改变的合成磁场，这种磁化方法称为复合磁场。通过一定相位差（2/3

46、）的交流电，可以产生旋转磁场。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,83,三、磁轭法磁化电流的确定,1、根据灵敏度试片或提升力校验确定交流电磁轭 提升力44N（JB4730-94 11.3.1.5）直流电磁轭 提升力177N2、磁轭有效范围：两极连线两侧各50毫米（1/4 L）。磁化区域每次应有15mm的重叠。（JB4730-94 11.8.6）,2023年3月14日星期二1时2分41秒,84,四、永久磁铁的磁粉探伤,永久磁铁可以在要求不高的场合，代替电磁轭探伤。五、磁轭法的优点：1、与工件行电接触；2、可轻易改变纵向磁场方向；3、可用于带漆层的工件；4、灵敏度高；5、携带方便、灵活；六

47、、磁轭法的缺点：1、形状复杂工件不易检测；2、一次检测面积小；3、需判断缺陷方向才有利于检测；七、适用范围：焊接件及各种大中型工件局部检验。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,85,3.2.3 线圈磁化技术,一、线圈法原理 通过螺管线圈或缠绕电缆产生纵向磁场二、类型1、螺管线圈：特征与要求：磁化效果与工件的L/D值有关，通常：应L/D2；若L/D2，则应：i 补充作周向磁化；ii 多个工件叠加，使L/D2；iii 工件加延长块，使L/D2；iv 用电磁轭或永久磁块，补充磁化；,2023年3月14日星期二1时2分41秒,86,工件纵轴应与线圈轴向平行；可将工件紧贴线圈内壁放置磁化；长工件

48、应分段磁化，每个有效磁化区有10%的重叠，转动磁化有效磁化区控制：低填充系数线圈：/D10中填充系数线圈：2/D10高填充系数线圈：/D2（有效磁化区范围也可用中灵敏度试片测试）,2023年3月14日星期二1时2分41秒,87,2.电缆缠绕法：特征与要求封闭环形工件，磁力线封闭；电缆缠绕注意合理走向，磁力线走向要连续。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,88,三、线圈法磁化电流的确定,1、线圈法：（1）低填充系数线圈纵向磁化 a.偏心放置工件的磁化电流计算：I=45000/N(L/D)式中：L：工件长度（mm）D：工件直径（mm）R：线圈半径（mm）I：磁化电流（A）b.正中放置工件的

49、 I=1690R/N6(L/D)-5（2）高填充系数线圈时（电缆法）I=35000/N(L/D)+2,2023年3月14日星期二1时2分41秒,89,（3）中填充系数线圈：NI=(NI)h(10-2)/8+(NI)1(-2)/8 式中(NI)1：按I=45000/N(L/D)算出NI 或按I=1690R/N6(L/D)-5算出NI(NI)h按 I=35000/N(L/D)+2算出NI=线圈横截面/工件横截面2、电缆法（1）电缆缠绕：I=HD/320（2）平行磁化：磁化电流按照灵敏度试片确定（JB4730）,2023年3月14日星期二1时2分41秒,90,四、线圈法的优缺点,1、优点：非电接触；

50、方法简单；适用于形状复杂的大特工件；灵敏度高。2、缺点：L/D使影响检测灵敏度；两端面固磁力线变曲，检测灵敏度低；应采用快速断电法。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,91,五、线圈磁化产生的反磁场,1、概念：将长度为L，直径为D的工件放入磁场强度为H0 的线圈内磁化，工件两端产生磁极，该磁极与外加磁场的磁极相反，而形成一个反磁场H有效磁场H=H0-H2、性质：L/D愈小，H愈大 L/D愈大，H愈小直径相同，L长则H影响小 磁痕显示明显。线圈法的反磁场最大。,2023年3月14日星期二1时2分41秒,92,3.2.4 通电流磁化技术,1、工件直接通电法,2023年3月14日星期二1时2