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1、磁粉检测,磁粉检测设备器材,磁粉检测设备又称磁粉探伤机，通常按其使用方法分为固定式，移动式和便携式三类。,磁粉检测设备的种类和特点,（1）固定式磁粉探伤机,固定式，也称为卧式，这类设备固定在探伤室、实验室场合使用，其整机尺寸和重量都比较大。这类设备主要有低压大电流的磁化电源，夹持工件实施周向磁化的装夹装置，用于纵向磁化（可含退磁）的可移动的线圈和用于储存、搅拌、喷洒磁悬液的喷洒系统，以及控制电路，指示仪表等组成。可对工件进行周向磁化，纵向磁化，有的能进行周、纵向复合磁化，磁化后可进行退磁，检测功能较为齐备。,固定式磁粉探伤机,附件：带有照明装置，退磁装置，磁悬液搅拌，喷洒装置，有夹持工件的磁化
2、夹头和放置工件的工作台，另备有触头和电缆。适用：对中小工件检测，利用备有的触头和电缆也可对难以搬上工作台的大型工件进行探伤。局限性：检测的最大截面受磁化电流和夹头中心高限制，检测长度受最大夹头间距限制。,特点：体积和重量大，额定周向磁化电流一般从100010000A。可进行通电法，中心导体法，感应电流法，线圈法，磁轭法整体磁化或复合磁化等。,（2）移动式磁粉探伤机,在大量的应用中，常会出现被检工件不能搬运送检的情况，为此，一种可移动的、并能提供较大磁化电流的检测装置移动式磁粉探伤机可适用于这种情况。这种设备可借助小车等运输工具在工作场地自由移动，体积、重量都远小于固定式设备，有良好的机动性和适
3、应性。移动式探伤机通常都配有一对与电缆连接的支杆，可对工件实施局部磁化，也可以采用绕电缆法对工件进行磁化。移动式装置的磁化电流种类，通常限于交流和半波直流。移动式设备的电缆长度可根据需要选取，但过长会导致磁化电流下降，一般长度在510m范围内，应能提供其额定值电流。,移动式磁粉探伤机,特点：额定周向磁化电流一般为500-8000A，主体为磁化电源，可提供交流和单相半波整流电的磁化电流。附件：有支杆（触头），夹钳，磁化线圈和电缆，能进行支杆法，夹钳通电法和线圈法磁化。适用：借助运输工具运至现场可对大型工件探伤。,（3）便携式磁粉探伤仪,便携式设备体积小，重量轻，也称为手提式磁粉探伤仪。这种设备的
4、机动性、适应性最强，可用于各种现场作业，如锅炉、压力容器的内、外探伤，飞机的现场维护检查，立体管道的检查，乃至高空、水下作业等。便携式探伤仪类型较多，主要有下列三种：,1）支杆型 磁化电源通过电缆与支杆相连，可采用局部磁化和绕电缆法磁化，功用与移动式基本相同，只是仪器更为轻便，受体积限制，磁化电流较移动式小，限于12KA，常用于几百安电流范围。表4-4-3列举了几种国产支杆便携设备的性能。表4-4-3 国产支杆型便携式设备的技术参数,2）电磁轭型 便携式电磁轭，也称马蹄型电磁轭，将线圈缠绕在U型铁芯上，使用时磁轭置于工件上并给线圈通电，对工件实施局部磁化，要检测工件上不同方向的缺陷时采用在同一
5、位置实施两次互相垂直的交叉换位磁化、检查的方法进行。磁轭两极的间距通常都是可调的，可以适应不同工件被检面的宽度。磁轭一般采用迭层钢片制成，磁极带活动关节。电磁轭有直流、交流电励磁两种。电磁轭性能指标，可以用磁轭的磁势（即线圈的安匝数）表示，也可以用磁轭极间工件表面的磁场值表示。但通常都是以磁轭的提升力表示，国标规定，极间距75150mm时，直流磁化，提升力应大于177N，交流磁化应大于44N。磁轭检验的有效范围在磁极边线两侧各为磁极间距的1/4。,国产的这类电磁轭有不同的系列产品（CEY、CDX和CJE系列），结构简单，重量只有几公斤，工作性能可靠。如CYE-1型电磁轭，交直流两用，重量约2k
6、g，极间距可调范围50-200mm，工作电压交流为36V，直流为20V。设备采用可控硅调压，交流提升力0-12kgf，直流提升力0-48 kgf。电磁轭设备小巧轻便，不会烧损工件，对工件表面没有通电法那样的要求，因此获得了广泛的应用。,对交叉磁轭的两组绕组分别通以幅值相同，相位差为/2的工频交流电，在磁轭中心处的工件上会产生一个大小不变、方向随时间不断变化的圆形旋转磁场，请参观4.2.3，可对工件实施复合磁化，发现各个方向上的缺陷。,交叉磁轭型便携仪,3）交叉磁轭型,交叉磁轭仪的主要技术指标：激励磁动势不低于1300AT2；四个磁极端面与被检工件面之间尽量贴合，最大间隙不超过1.5mm；跨越宽
7、度不大于100mm；提升力不小于118N；用于连续行走探伤时速度要力求均匀，一般在2-3m/min。上述三类磁粉探伤设备都是随各种工件的不同检测要求而发展起来的。磁粉检测作为一项最常用的无损检测技术，在现代工业的应用中有相当广度和深度，其检测设备的不断发展和进步是最重要的原因之一。,1.光源 磁粉检测观察照明装置有可见光光源和紫外线光源。1）可见光光源 用于普通磁粉检测的可见光源可以是自然光，白炽灯，日光灯，只要满足照度即可。国内多个标准要求白光照度不低于10001x。对于较大的缺陷70010001x已经足够，对于非常小的缺陷，应达到15001x，但照度过高。会引起视觉疲劳。,磁粉检测辅助器材
8、,2）紫外线光源 紫外线光源用于荧光磁粉检验。紫外线灯也称黑光灯，主要由两个主电极，一个辅助启动电极，贮有水银的内管及外管组成，如图4-4-5所示。当电源接通后，由启动电极产生辉光放电，使汞蒸发、电离，并在两主电极之间发生电弧。弧光发出的紫外线其波谱主峰在365nm（3650）左右，是激发荧光粉发光所需要的波长。,图4-4-5 紫外线灯构造,2.磁场测量仪表 1）特斯拉计 也称高斯计，1T=10000Gs，它是磁粉检测中经常使用的磁场测量仪器。特斯拉计是依据某些半导体材料的霍耳效应原理工作的。分有直流和交、直流两用两种，分别用于直，交流磁场的测量。使用时，当霍耳元件面垂直于磁场时，仪器表头有最
9、大的输出。测量工件表面磁场时，应使探头尽可能接近测试表面，但霍耳片不能承受任何外力，否则很容易损坏。国产的特斯拉计有CT3、CT5等几种，可供测试交、直流磁场。,2）袖珍式磁强计 袖珍式磁强计常用于测量工件的剩磁和检验工件的退磁效果，它是利用力矩原理做成的简易测磁仪。它内部有两个永久磁铁，一个是固定调零用，另一个动片用作测量指示。测量时，动片受磁力的作用发生偏转，偏转的程度与磁场大小有关。磁强计在测量均匀磁场时，动片偏转的标称值为高斯，测量非均匀磁场时，偏转格数只表示磁场的强弱程度，而不代表具体的磁场值。袖珍式磁强计体积小，很轻便，不需要外接电源。通常使用的国产XCJ型磁强计有三种规格：XCJ
10、A，XCJB，XCJC，其测量值分别为1.0mT，2.0mT，和5.0mT（即10Gs，20Gs，50Gs，）。,标准试片（块）是磁粉检测的必备的测试工具，有A型、C型、D型、M1型。它可以用来检查和评定设备的性能、磁粉和磁悬液性能、磁化方法和磁化规范选择是否得当、操作方法是否正确等；检查和评定磁粉检测的综合灵敏度，必要时，可以测试工件表面的磁场分布，确定磁化规范。,标准试片（块）,A，C,M1型试片形状和尺寸如图所示。a）A型试片 b）C型试片 c）M1型试片 图4-4-6 A、C、M1型标准试片,型号中的分子数值表示人工槽深度，分母为试片厚度。试片分高中低三种灵敏度，其型号中分子越小，则要
11、求能显示磁痕的有效磁场强度越高，使用时，应根据检测要求选取相应的灵敏度试片。但此灵敏度不代表实际能检出缺陷的大小。,表 A型标准试片,(1)A型标准试片,A型标准试片形状和尺寸如图所示，在试片中央有圆形和十字型人工刻槽（其实A型试片的刻槽就是一个圆形加一个十字形，全都在一个试片里，书中的画成2个圆只是为了方便标注。）使用A型标准试片时，应将没有人工槽的一面向外紧贴在被检工件面上，用胶纸粘实，注意胶纸不可覆盖人工槽部位。试验采用连续法。工件磁化时，其表面磁场会将试片磁化，人工槽处会形成漏磁场，形成磁痕。根据磁痕的有无和是否清晰判断磁化电流是否合适；根据磁痕的方向判断磁场方向。,（2）C型对比试片
12、 C型标准试片材质与A型相同，形状和几何尺寸如图4-4-6b所示，其厚度50，人工槽深度1，C型标准试片使用于如焊坡口等狭窄的被检部位，即因尺寸关系A型试片使用不便时，用来代替A型标准试片。（3）M1型试件 M1型试片是在2020软铁片（厚度为50）上刻有12（槽深7）、9（15）和6（30）的同心圆形槽，构成7/50、15/50和30/50三档不同灵敏度，这样就可以把A型试片三块所做的工作用一块M1试片来替代了.,（4）B型对比试件 B型对比试件采用电磁软铁或与试件相同的材料制成，其几何尺寸如图4-4-7。B型对比度试件 使用B型试件采用穿棒连续法，在试件圆柱面上喷洒磁悬液，根据人工孔的磁痕
13、显示情况检查和评价探伤装置、磁粉和磁悬液的综合性能。使用时要避免中心导体和B型试件的偏心，因为偏心会产生试件表面磁场不均，给检验结果带来误差。,标准试片的使用 试片只适用于连接法检测，不适用于磁法检验。使用试片前应用溶剂清洗防锈油。如果工件表面贴试片处凹凸不平，应打磨平，并除去油垢。试片表面锈蚀或有褶纹时，不得继续使用。将试片有槽的一面与工件受检面接触，用通明胶纸靠近试片表面贴成“井”字形，透明胶纸不能盖住有槽的部位。磁粉检测一般选用A1-30/100C型试片。当检测焊缝坡口等狭小部位，由于尺寸关系，A1型标准试片使用不便时，一般可选用C-15/50型标准试片，可剪成5个小片单独使用。为了更准
14、确推断出被检工件表面的磁化状态，当用户需要或技术文件有规定时，可选用D型或M1型试片。,根据工件表面探伤所需的有效磁场强度选取不同灵敏度的试片，需要有效磁场强度较小时，选取分子数值较大的低灵敏度试片，否则选用高灵敏度的试片。也可以选取不同类型的试片，分别贴在工件不同位置。用完试片后，可用溶剂清洗并擦干，放回原处。,（5）磁场指示器 磁场指示器如图4-4-10所示，它是八块低碳钢三角形薄片（厚度3.2mm）以铜焊的方法拼装在一起，试块的一面与0.25mm大厚的铜皮焊牢，然后安装一非磁性的手柄。它的用途与A型试片类似，但它比试片经久耐用，便于操作。使用时，将指示器铜面朝上，碳钢面贴近工件被检面，用
15、连续法给铜面上施加磁悬液，观察磁痕显示。,磁场指示器,磁粉检测灵敏度除了要求有足够强度的缺陷漏磁场之外，另一个重要的影响因素就是检验材料磁粉和磁悬液的性能。性能优良的磁粉、磁悬液能使更多的磁粉为微弱的缺陷漏磁场吸附，形成明显、清晰的磁痕，反之，检测灵敏度就必然低下。（1）磁粉的分类 磁粉由铁磁材料的微粒组成，主要成份Fe3O4，Fe2O3和工业纯铁粉等。磁粉种类较多，分类方法也不同。常用的分类方法有两种，一是根据磁痕显示光源的不同分为荧光磁粉和非荧光磁粉；二是根据分散剂的不同，分为干式磁粉和湿式磁粉。,磁粉和磁悬液,1）非荧光磁粉和荧光磁粉 非荧光磁粉又称普通磁粉，用于在可见光下观察磁痕图像。
16、为了提高磁粉与工件表面的色泽对比度，非荧光磁粉具有黑色、红色、银白色等不同色泽的品种。荧光磁粉是将荧光物质粘结在磁性铁粉表面制成的，通常观察磁痕是在紫外灯下进行，磁痕会发出色泽鲜艳的黄绿色荧光，与工件表面本底形成明显的对比，这样，使缺陷的能见度大为提高。纯白和纯黑在明亮的环境里对比系数为25：1，而在黑暗中荧光提供的对比系数高达1000：1，因而荧光磁粉具有很高的灵敏度，能发现微小的缺陷。,2）干式磁粉和湿式磁粉 干式磁粉适用于干法检验，使用时以空气为分散剂施加在被检工件表面。为满足干法的检验要求，干法磁粉的磁性就大于10g（按磁性称量法）。为适应对大小不同的缺陷检测，干式磁粉的粒度最大不超过
17、180。对于微小缺陷，小粒度的磁粉比大粒度的磁粉有更高的灵敏度，而大粒度磁粉对大缺陷的磁痕跨接上有更好的效果，所以实用中的干式磁粉粒度上有一定的匹配。湿式磁粉用于湿法检验，使用时，需要以油或水作分散剂，配制成磁悬液，然后施加在工件表面上。由于磁粉要悬浮在分散剂中，湿式磁粉应有比干式磁粉更细的粒度；用作分散剂的载体对磁粉探伤灵敏度有着一定的影响，商品湿式磁粉有普通磁粉和荧光磁粉，以干粉供货，使用时用分散剂配制磁悬液。,（2）磁粉的性能1）磁粉的磁性 磁粉检测中的磁粉应具有高的磁导率、低的矫顽力和低的剩磁，这与磁带中用作记录材料的磁粉所具有的高矫顽力高剩磁的特性形成鲜明的对照。高的磁导率，使磁粉容
18、易被微弱漏磁所吸附，低的剩磁和低的矫顽力，磁粉容易分散和流动，磁粉经磁化后再用，也不会凝聚成团、影响分散和悬浮。因为磁粉颗粒很小，无法精确测量其磁性，尽管可以将磁粉用非金属环管充填，制成环形试样，象测量铁磁材料的磁性那样测取磁粉的磁导率、矫顽力和剩磁，但由于试样是由微粒组成，密度差距很大，测量数据误差很大。,2）磁粉的粒度 磁粉颗粒的大小对磁粉的分散性、悬浮性和被漏磁场吸附的难易程度上有很大的影响。粒度大，分散性好，悬浮性差，难以为漏磁场吸附；粒度小则反之。在湿式磁粉中，粒度大于25（500目）的磁粉被称为是粗磁粉，悬浮性差，这些磁粉在510min内便可从磁悬液中沉淀下去，在以直流标准环行试块
19、试验时，最多只能显示四个缺陷孔磁痕，难以保证缺陷检测的灵敏度。湿法中对缺陷最敏感的磁粉粒度是515，这个范围内的磁粉其分散性、悬浮性和被漏磁场吸附的情况都比较适宜，综合性能好。荧光磁粉，因为磁粉外表粘合了荧光颜料，其粒度要稍大一些，兼顾分散性、悬浮性和灵敏度，一般要求在525范围。,3）磁粉的形状 磁粉的形状对磁痕的形成具有较大的影响。磁粉在磁场中受力与磁粉形状有关，条形磁粉，易于磁化并形成磁极，其受磁力最大，容易互相吸引形成长链，跨跃缺陷，形成清晰可见的磁痕，但条形磁粉移动受阻力较大，在工件表面的流动性差。而球形磁粉，在磁化时，不会形成明显的磁极，磁性较弱，受漏磁场的吸附力就小，但流动性好。
20、为了兼顾磁痕的形成和流动性，同时也防止条形磁粉互相吸引产生凝聚，理想的磁粉就由一定比例的条状磁粉和球状磁粉混合而成。4）磁粉的密度 磁粉的密度对磁粉的磁性、悬浮性、流动性有影响。密度大、磁性强，悬浮性差，流动性也不好，为此，干式磁粉的密度一般限制在8g/cm3，湿式磁粉为4.5g/cm3。,（3）磁悬液 用来悬浮磁粉的载液称为分散剂。湿式检验用油或水作分散剂，磁粉和分散剂按一定比例混合而成的悬浮液称磁悬液。1）分散剂 分散剂作为磁悬液性能的主要决定因素在磁粉检测中对它有多方面的性能要求，在以油和水作分散介质时有所不同。油介质具有防腐、防锈、不需任何添加剂等优点，但也有易燃易挥发，成本高等不足，
21、作为分散剂时，主要性能要求有：高闪点；粘度适中；稳定，不易挥发和变质，经久耐用；无味、无毒，对工件无化学反应等。,以水为分散介质的磁悬液粘度较低，流动性好成本低，无着火危险。但易于腐蚀工件，湿润效果不太理想。水作为分散介质时，应具有以下性能：润湿性能均匀完整地润湿磁粉和工件；分散性均匀分散磁粉，无结团现象；无腐蚀至少在规定时间内不锈蚀工件；消泡作用能自动消除因搅拌磁悬液出现的大量气泡，不致影响正常检验；稳定性在规定的使用期内不变质变味；酸碱度在PH6.0-10.0范围。纯净的水难以满足这些性能要求，必须添加一些改善性能的成份，这些添加成份称为水性调节剂，通常有润湿剂、防锈剂和消泡剂等。,2）磁
22、悬液浓度 磁悬液的浓度是指磁粉在磁悬液中所占的比例，通常以每升磁悬液含有磁粉重量（g）的形式表示，对于非荧光磁悬液，一般要求在10-25g/L范围，对荧光磁悬液，一般在0.5-2 g/L范围。对于浓度范围国内外各标准中都有一些差异，但差异很小，非常接近，对于在用磁悬液的浓度检测，是以单位磁悬液中磁粉的沉淀量（mL）来表示浓度的，国内外标准中都以沉淀量来表示的，通常规定，非荧光磁悬液在每100mL中应含有固体沉淀1.2-2.4mL，荧光磁悬液为0.10-0.40mL/100mL。磁悬液的浓度直接影响到检测灵敏度，浓度太小，磁痕微弱，难以辨认；浓度太大，背景容易模糊，以致于掩盖磁痕。因此，定期进行浓度检查，使浓度维持在一个适宜的程度上是很重要的。有的标准要求，每天检测工作开始前必须进行浓度检查。,
