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1、第四章,磁 粉 检 测,磁粉检测,1 定义：利用材料磁学特性检验工件中表面和近表面缺陷的方法,概述,2 发展：磁粉检测与1930年用于工业生产，瓦茨成功地用磁粉检测检验了焊缝质量。50年代初，前苏联科学家比较系统地研究了各种因素对MT灵敏度的影响，并以此为基础制定了充磁规范，为MT在工业生产中的广泛应用奠定了基础,3 优缺点,磁粉检测,概述,优点：可直观地显示出缺陷的形状、位置与大小，并能大致确定缺陷的性质,检测灵敏度高，可检出宽度仅为0.1m的表面裂纹,应用范围广，几乎不受被检工件大小及形状的限制,工艺简单，检测速度快，费用低廉,检测灵敏度表面最高，随埋藏深度的增加，检测灵敏度降低,缺点：不
2、能用于非磁性材料（如奥氏体不锈钢、铝、镁、铜合金等）,磁粉检测,概述,第一节 磁粉检测的基本原理,磁粉检测,MT基本原理,一 漏磁场,1 把钢铁材料等强磁性材料磁化后，利用缺陷部位所产生的磁极吸附磁粉而进行探伤的方法,2 原理,当对工件磁化时，由于内部组织均匀，磁力线是平行的。当存在缺陷时，由于其是非磁性的，磁阻较大，磁力线被割断，在接近或位于零件表面时，磁力线会弯曲并分布在空气中，形成局部磁场，此即为漏磁场,磁粉检测,MT基本原理,磁粉检测,MT基本原理,3 磁粉被漏磁场吸引，形成磁痕，显现了缺陷形状，但此磁痕是比实际缺陷放大的痕迹,磁粉检测,MT基本原理,二 影响漏磁场主要因素,（1）外加
3、磁场：外加磁感应强度B增加，漏磁B增加,B,B,（2）工件材料及状态：凡影响工件磁性的因素如合金元素含量、碳含量、热处理状态等，均会影响漏磁场,磁粉检测,MT基本原理,80%,（3）缺陷位置和形状：随埋藏深度增加，B减少；宽深比增加，B增加；垂直于工件表面，B增加，平行于表面，B减少,磁粉检测,MT基本原理,（4）表面覆盖层厚度（如涂料）增加，B降低,磁粉检测,MT基本原理,三 钢铁材料的磁性和磁化,材料的磁性由磁化曲线（B-H）表示,横坐标H磁场强度（A/m）,纵坐标B磁通密度（wb/m2）或称为磁感应强度,B=H,磁粉检测,MT基本原理,H由0沿直线到P（0P线为磁导率），当超过P点再增加
4、H，呈曲线分布，当到达A时，接近于水平线，此时 B为饱和磁通密度Bs（达到 最大磁化程度）。当H降低为0时，B则为Br 称为剩磁通密度 如果加反向磁场，使B=0，则H=Hc，称为矫顽力,磁粉检测,MT基本原理,因此，Br、Hc都表示剩磁大小,硬磁性：Br、Hc均大 可制造永久磁铁,磁粉检测,MT基本原理,磁性,软磁性：Br、Hc均小,第二节 磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,一 磁化方法,将磁场加在试件上的方法,分类,直流,磁化电流,交流,通电方式,磁化方向,直接通电,间接通电,纵向磁化,周向磁化,复合磁化,磁化方法,1 纵向磁化：利用环绕被检工件（或线圈）或磁轭铁心的励磁线圈在工件中建立沿轴
5、向分布的纵向磁场，发现与工件轴向垂直的缺陷（右手定则）,常用方法：线圈法、磁轭法,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,2 周向磁化：给工件直接通电，环绕工件周向并垂直于工件周向形成周向磁场，发现与工件轴向平行的缺陷,方法：直接通电或中心导体通电法 小型零件触头法和平行电缆法大型零件,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,3 复合磁化：将纵向和周向磁化同时作用于工件上，使工件得到两个相互垂直磁力线作用而产生的合成磁场以检查各种不同倾斜方向的缺陷,磁粉检测,MT磁化过程,作为复合磁化的特例，旋转磁化是使用
6、交叉120电磁轭形成椭圆旋转磁场，由于被检表面上有效磁化场内任意取向的缺陷都有与旋转磁场最大幅度方向正交的机会，可在任意方向上获得最强的缺陷漏磁场以发现缺陷，要连续行走,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,二 磁化电流,磁化电流控制着试件上磁场强度的大小，因此，应按试件不同情况（材质、形状、尺寸、磁化方法、磁粉等）来决定磁化电流。若I过小，B小，缺陷处几乎不产生漏磁；I过大，无缺陷处B增大，出现了伪缺陷磁痕。I应按JB4730-2005执行，常用的有交流电、直流及整流电,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,1 交流电,优点：有趋肤效应，表面缺陷检
7、测灵敏度高,可实现复合磁化,比直流磁化在变截面上分布要均匀,有利于磁粉迁移，便于形成磁痕,易退磁,设备简便，易维修，价格便宜,缺点：对近表面缺陷检出能力弱于直流,不利于用剩磁检测，需配置专门设备,磁粉检测,MT磁化过程,2 整流与直流磁化,整流：随脉动程度降低，磁场渗透力提高，检出缺陷深度增加,直流：检出缺陷深度最大,两者剩磁大，不易退磁，需用专用设备（如超低频退磁）,变截面处B分布不均匀，易造成漏检,磁粉检测,MT磁化过程,三 磁化规范,当要求较高的磁粉检测灵敏度，生成磁场必须有足够的强度，按照JB4730-2005承压设备无损检测规定,1 电磁轭纵向磁场提升力在最大磁极间距上,交流电 45
8、N提升力,直流电 177N提升力,交叉磁轭 118N提升力,磁粉检测,MT磁化过程,2 触头法周向磁场电极间距75200mm,磁化电流,T19，I=（3.54.5）倍触头间距,T19，I=（45）倍触头间距,3 直流电缆缠绕法纵向磁化,磁粉检测,MT磁化过程,四 磁粉检测设备,携带式磁轭、交流杆、电缆缠绕,磁粉检测,MT磁化过程,磁粉检测,MT磁化过程,移动式中型电缆磁化，I=10003000A,磁粉检测,MT磁化过程,固定式中小型工件的湿式磁粉检测，I=10000A,磁粉检测,MT磁化过程,五 系统性能与灵敏度评价,磁粉检测灵敏度就是磁粉检测中能发现最小缺陷的能力,为了判断磁粉探伤设备、磁粉
9、或磁悬液、磁化电流的综合性能及在探测部位是否达到预期灵敏度要求，普遍采用四种灵敏度试片或试板,磁粉检测,MT磁化过程,1 标准试板：磁轭法、触头法应用时，观察最浅磁痕,2 灵敏度试片,磁粉检测,MT磁化过程,3 试环：观察表面孔（人工缺陷）显示最少数目,目的：评价中心导体法，磁粉材料和检测系统的灵敏度。评价周向法，磁粉材料和检测系统的灵敏度,磁粉检测,MT磁化过程,4 磁场指示器：观察磁痕，反映试验工件表面的场强和方向,磁粉检测,MT磁化过程,第三节 磁粉检测技术,磁粉检测,MT检测技术,一 探伤前的准备,1 校验探伤灵敏度,2 清除工件表面不洁物（锈、油污），改善表面状态，提高检测灵敏度,磁
10、粉检测,MT检测技术,二 磁化 选定适当的磁化方法（纵、周、复合）、磁化方向（磁力线要尽量垂直缺陷）、磁化电流（I按标准选择，直流电+干法，交流电+湿法灵敏度高），然后接通电源，操作,三 施加磁粉,1 按喷洒方法,（1）干法：利用手筛（工件水平表面）、喷雾器或喷枪等将干燥的磁粉均匀地撒在磁化工件上，然后轻轻震动工件或微微吹动工件上的磁粉，使多余磁粉去掉，磁粉在缺陷处聚集,手筛检验工件的水平表面,喷雾器或喷枪工件垂直或倾斜表面,磁粉检测,MT检测技术,干法用的磁粉要注意经常保持干燥及纯净，刮风、下雨时不易在室外进行，广泛应用于大型铸、锻件毛坯及大型结构件焊缝的局部探伤。（直流电+干法）,磁粉检测
11、,MT检测技术,2 湿法,（1）磁悬液就是将磁粉混合在液体介质中形成的磁粉悬浮液,（2）分类：油磁悬液、水磁悬液、荧光磁悬液,磁粉检测,MT检测技术,（3）磁化方式,将磁化后工件沉浸在磁粉悬浮液中，1min后取出,将磁粉悬浮液浇在磁化了的工件上,将具有压力的悬浮液喷在磁化的工件上,、是用于大型工件，此法可重复检查多次（交流电+湿法）,一般来说，干法比湿法灵敏度高，直流电比交流电灵敏,磁粉检测,MT检测技术,3 按喷撒时间,连续法：（外加磁场法）通电同时施加磁粉或磁悬液,预处理,磁化,退磁,后处理,施加磁粉或磁悬液,观察,磁粉检测,MT检测技术,此法灵敏度高、效率低，主要用于低碳钢或软钢,预处理
12、,磁化,退磁,后处理,施加磁粉或磁悬液,观察,磁粉检测,MT检测技术,剩磁法：工件磁化停止，立即取消外加磁场，在浇注或将工件浸入磁悬液中停几秒后取出观察，利用Br，适用于高碳钢或经热处理的结构钢,预处理,磁化,退磁,后处理,施加磁粉或磁悬液,观察,磁粉检测,MT检测技术,剩磁法有检验速度快，对大批量小零件适用，只要Br0.8T，Hc800A/m以上的材料就可以，但磁化规范要求高，易出现干扰信号，不适于干粉法,磁粉检测,MT检测技术,四 磁痕分析与记录,磁痕观察,1 磁痕磁粉在被检表面上聚集形成的图像,2 磁粉要求,有大的和小的Br、Hc,磁粉颗粒要小，增加移动性，一般为200目左右，以长条形为
13、最好；或者长条形+球形,磁粉检测,MT检测技术,颜色与工件表面颜色区别越大越好，可在其上包覆一层荧光物质或其它颜料,磁粉检测,MT检测技术,3 光线要求,亮处可用自然光和灯光观察,暗处可用紫外线灯，进行荧光观察（黑灯）,磁粉检测,MT检测技术,磁痕,1 伪磁痕：表面氧化皮、锈蚀、涂料斑点、粗糙及加工表面出现的磁痕，与实际缺陷无关,2 无关磁痕：金相组织不均匀，异种材料界面、非金属夹杂物偏析、应力集中区所显现的磁痕,磁粉检测,MT检测技术,3 相关磁痕,热加工时出现的危害性缺陷（表面），如裂纹、气孔、夹杂物,纵向、横向焊缝裂纹,磁粉检测,MT检测技术,未磁粉检测 磁粉检测,磁粉检测,MT检测技术,干磁粉法检测痕迹,磁粉检测,MT检测技术,干磁粉法检测痕迹,磁粉检测,MT检测技术,荧光磁粉检测痕迹,磁粉检测,MT检测技术,荧光磁粉检测痕迹,磁粉检测,MT检测技术,磁粉检测,MT检测技术,五 记录,为保留并记录相关磁痕，常用照相法、透明胶带粘贴法等,六 退磁,磁粉检测,MT检测技术,退磁是把工件内的Br减小到不妨碍使用的程度,常见的退磁方式：交流退磁、直流退磁、其他,七 后处理,清洗（表面残余磁粉和磁悬液）、干燥、防锈,磁粉检测,MT检测技术,
