淺談磁粉檢測(cè)技術(shù)

1、磁粉檢測(cè)技術(shù)作者：徐滿節(jié)摘要：本文主要介紹了磁粉檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)、工作原理、檢測(cè)方式和磁粉檢 測(cè)在生產(chǎn)方面的應(yīng)用，最后論述了磁粉檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)和前景。關(guān)鍵詞：磁粉檢測(cè)技術(shù) 工作原理 檢測(cè)方式 進(jìn)展趨勢(shì)磁粉檢測(cè)是利用導(dǎo)磁金屬在磁場(chǎng)中被磁化，并通過顯示介質(zhì)來檢測(cè)缺點(diǎn)特性 的一種方式。磁粉探測(cè)被普遍應(yīng)用于探測(cè)鐵磁材料的表面和近表面缺點(diǎn)。當(dāng)磁鐵 材料被強(qiáng)烈磁場(chǎng)磁化以后，如在材料表面或近表面存在于磁化方向垂直的缺點(diǎn)， 即會(huì)造成部份磁力線外溢，形成漏磁場(chǎng)。若在漏磁場(chǎng)施加磁粉或磁懸液，則漏磁 場(chǎng)對(duì)磁粉產(chǎn)生吸引吸引力從而顯示缺點(diǎn)的痕跡。作者單位：安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院安全工程1班1磁粉檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)磁粉檢

2、測(cè)對(duì)工件中表面或近表面的缺點(diǎn)檢測(cè)靈敏度最高，對(duì)裂紋、折疊、 夾層和未焊透等缺點(diǎn)較為靈敏，能直觀地顯示出缺點(diǎn)的大小、位置、形狀和嚴(yán)峻 程度，并可大致肯定缺點(diǎn)性質(zhì)，檢測(cè)結(jié)果的重復(fù)性好。一般來講，采用交流電磁 化能夠檢測(cè)表面下2mm =內(nèi)的缺點(diǎn)，采用直流電磁化能夠檢測(cè)表面下6mm :i內(nèi) 的缺點(diǎn)。隨著缺點(diǎn)的埋藏深度的增加，其檢測(cè)靈敏度迅速降低。因此，它被普遍 用于磁性材料表面和近表面的缺點(diǎn)。對(duì)于非磁性材料，如有色金屬、奧氏體不銹鋼、非金屬材料等不能采用磁粉 檢測(cè)方式。但當(dāng)鐵磁性材料上的非磁性圖層厚度不超過5（）pn時(shí)對(duì)此分檢測(cè)的靈 敏度影響很小。雖然磁粉檢測(cè)技術(shù)只適用于檢測(cè)鐵磁性材料及其合金，但由于

3、鋼 是鐵碳合金，它的磁性來自鐵元素，加上鋼和鐵是工業(yè)的主要原料，因此磁粉檢 測(cè)適用范圍仍是比較普遍的。2磁粉檢測(cè)的大體原理磁粉檢測(cè)是用于檢測(cè)鐵磁性材料（包括鐵、鎮(zhèn)、鉆等）表面上或近表面的 裂紋和其它缺點(diǎn)。磁粉檢測(cè)對(duì)表面缺點(diǎn)最靈敏，但對(duì)表面以下的缺點(diǎn)隨埋藏深度 的增加檢測(cè)靈敏度迅速下降。磁粉檢測(cè)的原理是，當(dāng)工件被磁化后，若是表面或 近表面存在裂紋、冷隔等缺點(diǎn)，便會(huì)在該處形成一漏磁場(chǎng)。施加磁粉后，漏磁場(chǎng) 將吸引磁粉，而形成缺點(diǎn)顯示。磁粉檢測(cè)第一是對(duì)工件加外磁場(chǎng)進(jìn)行磁化，外加 磁場(chǎng)的取得一般有兩種方式，一種是直接給被檢工件通電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，另一種是 把工件放在螺旋管線圈磁場(chǎng)中，或是放在電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)

4、中使工件磁化。工件 被磁化后，在工件表面上均勻噴灑微顆粒的磁粉應(yīng)粉平均粒度為5l（）ym）, 般用四氧化三鐵或三氧化二鐵作為磁粉。若工件沒有缺點(diǎn)則磁粉在表面均勻散 布。若是存在缺點(diǎn)，由于缺點(diǎn)儀口裂紋、氣孔、非金屬夾雜物等）內(nèi)含有空氣或非 金屬，其磁導(dǎo)率遠(yuǎn)小于工件，致使磁阻轉(zhuǎn)變，工件表面或近表面缺點(diǎn)處產(chǎn)生漏磁 場(chǎng)。磁粉將被小磁極所吸引，缺點(diǎn)處由于堆積較多的磁粉而被顯示岀來，形 成肉眼能夠看到的缺點(diǎn)圖象。為了使磁粉圖象便于觀察，能夠采用與被檢工件表 面有較大反襯顏色的磁粉。常常利用的磁粉有黑色、紅色和白色。為提高檢測(cè)靈 敏度，能夠采用熒光磁粉，在紫外線照射下更易觀察到工件中缺點(diǎn)的存在。磁粉 檢測(cè)中

5、可否發(fā)覺缺點(diǎn)，第一決定于工件缺點(diǎn)處漏磁場(chǎng)強(qiáng)度是不是足夠大。要提高 磁粉檢測(cè)靈敏度，就必需提高漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度。缺點(diǎn)處漏磁場(chǎng)強(qiáng)度主要與被檢工件 中的磁感應(yīng)強(qiáng)度E有關(guān)，工件中磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，則缺點(diǎn)處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度越大。一般情形下，工件中磁盛應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到（WT（特）左右即可保證缺點(diǎn)處的漏磁場(chǎng)能夠 吸附磁粉。磁導(dǎo)率卩是磁通量密度E與磁場(chǎng)強(qiáng)度H的比值，不同材料工件由于磁 導(dǎo)率不同，在一樣外磁場(chǎng)強(qiáng)度時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度也不同。鐵磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率比非 鐵磁性物質(zhì)要大幾個(gè)數(shù)量級(jí)，容易取得足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度。而非磁性物質(zhì)則不 能取得足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此不能采用磁粉檢測(cè)方式采檢測(cè)。不同鐵磁性材 料的磁導(dǎo)率也有不同，為了達(dá)到

6、足夠大的磁感應(yīng)強(qiáng)度，應(yīng)選用不同強(qiáng)度的外磁場(chǎng) 進(jìn)行磁化。這就是在對(duì)不同磁性材料工件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)選用不同磁化規(guī)范的原因。 固然，缺點(diǎn)處漏磁場(chǎng)的大小還取決于缺點(diǎn)本身的狀況（例如缺點(diǎn)的寬窄、深度與 寬度二比、缺點(diǎn)埋藏深度和頓角方向等）。因此，對(duì)于具有相同磁感應(yīng)強(qiáng)度的被 檢工件，在不同缺點(diǎn)處的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也有不同。由于空氣的磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比工件的磁 導(dǎo)率低，因此缺點(diǎn)處不容易使磁力線通過，就會(huì)產(chǎn)生對(duì)原來均勻散布的磁力線的 干擾。一部份磁力線被擠到裂紋尖端的下面，一部份穿過裂紋氣隙；另一部份被 擠出工件表面后再進(jìn)入工件，如圖a所示，在工件表面形成漏磁場(chǎng)。有些靠近表 面的缺點(diǎn)雖沒暴露到工件表面，但當(dāng)工件被磁化時(shí)，缺點(diǎn)處

7、靠近工件表面的受干 擾的磁力線有可能被擠出表面，如圖b所示，如此在工件表面上也會(huì)有漏磁場(chǎng)產(chǎn) 生。但當(dāng)缺點(diǎn)離工件表面較深時(shí)，受干擾的磁力線沒有被擠出工件表面就不會(huì)產(chǎn) 生漏磁場(chǎng)，即離工件表面比較深的缺點(diǎn)用磁粉檢測(cè)檢査不出來。對(duì)于夾雜物，若 是磁導(dǎo)率與工件材料的磁導(dǎo)率相差不大時(shí)，缺點(diǎn)就不易被顯示?，F(xiàn)在在檢測(cè)某些 合金鋼時(shí)有可能會(huì)碰到。工件表面缺點(diǎn)處的漏磁場(chǎng)密度與缺點(diǎn)深度幾手成正比關(guān) 系。缺點(diǎn)深度愈長(zhǎng)，愈容易顯示。缺點(diǎn)深度與寬度二比很重要，缺點(diǎn)的深度與寬 度之比愈小，則引發(fā)的漏磁愈少，不容易引發(fā)磁痕。工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)能使 工件上的表面缺點(diǎn)充分顯示，另一方面，這種表面磁場(chǎng)強(qiáng)度最好是該工件材料的 磁飽

8、和強(qiáng)度的80%,如此既可避免因磁化不足造成的漏檢，又可避免因過強(qiáng)磁化 而帶來的雜亂顯示。按照工件材料的磁化曲線，找出工件磁感應(yīng)強(qiáng)度為8()%磁飽 和強(qiáng)度時(shí)對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度。如采用持續(xù)磁化法，則當(dāng)工件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度在240() 4800(A/m)范圍時(shí)，大部份鐵磁性材料能知足上述要求。當(dāng)采用剩磁法檢測(cè)時(shí)， 耍達(dá)到與持續(xù)法相同的檢測(cè)要求，就必需使工件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到800() 14400(A/m)o3磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用3.1磁粉檢測(cè)技術(shù)在壓力容器探傷中的應(yīng)用目前磁粉檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用于壓力容器的探傷中。例如對(duì)液化氣儲(chǔ)罐 的焊縫進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)丁字口部份作射線檢測(cè)，對(duì)其余焊縫作100%磁粉檢測(cè)。從 檢

9、測(cè)的結(jié)果來看，應(yīng)用X射線檢測(cè)沒有發(fā)覺缺點(diǎn)，用磁粉檢測(cè)卻發(fā)覺了表面裂 紋。而裂紋等開口缺點(diǎn)是一種危害性最大的缺點(diǎn)，它除降低焊接接頭的強(qiáng)度外， 還因裂紋的結(jié)尾呈尖銳的缺口，在焊接承載后，引發(fā)應(yīng)力集中，成為結(jié)構(gòu)斷裂的 起源。另外，某化工公司采取熒光磁粉檢測(cè)，成功地檢測(cè)出鋼制乙烯球罐上的裂 痕。這說明，磁粉檢測(cè)技術(shù)在壓力容器無損檢測(cè)中效杲超級(jí)顯普。3.2磁粉檢測(cè)技術(shù)在鍛件探傷中的應(yīng)用鍛造是當(dāng)金屬加熱到極熱或軟化狀態(tài)時(shí)，用鍛錘或鍛壓機(jī)把它加工成為所要 求形狀的進(jìn)程。鍛造缺點(diǎn)主要有兩類即鍛造折疊和斷裂。電站用的大型轉(zhuǎn)于，由于鍛造時(shí)沒有徹粗工藝，只有拔長(zhǎng)，所以缺點(diǎn)多數(shù)是 沿軸向散布的縱向缺點(diǎn)。磁粉探傷時(shí)用產(chǎn)

10、生磁場(chǎng)的清洗干凈的脫皮電纜線直接穿 入孔內(nèi)，用直流電進(jìn)行磁化，磁懸液通過油泵注入鐵管，從鐵管的銅噴頭向上噴 岀，轉(zhuǎn)于放置時(shí)一端稍放低一點(diǎn)，以便多余的磁懸液流出。在逐次持續(xù)磁化進(jìn)程 中，把磁懸液噴頭從轉(zhuǎn)于一端移至另一端，使整個(gè)內(nèi)孔上半部均勻地噴上磁懸液o 掏出電纜線后用潛望鏡觀看。內(nèi)孔上半部檢查后，再將轉(zhuǎn)于旋轉(zhuǎn)180 ,重復(fù)上 述進(jìn)程再探一次，如此整個(gè)內(nèi)孔全數(shù)檢査完了。磁化電流的選擇原則上維持試件 內(nèi)表面磁化強(qiáng)度近800()A/m。實(shí)際采用的電流時(shí)：當(dāng)中心孔直徑為100mm時(shí)， 磁化直流電流為2200A ;當(dāng)中心孔直徑為150mm時(shí)，磁化直流電流為 240()2800A。檢查完畢后，必需退磁，而

11、且把剩磁推凈。退磁用交流電，電流 為2000-3000A，通電后把電流慢慢調(diào)到零。濕式持續(xù)法的磁化時(shí)刻為7s,繼續(xù)通電，噴頭慢慢從一端移至另一端。120ml 磁膏溶于1(兀石油內(nèi)。驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是，原則上不允許有任何缺點(diǎn)。只是當(dāng)其他方式 發(fā)覺問題時(shí)，轉(zhuǎn)于外圓磁粉探傷才作為驗(yàn)證的手腕。采用觸頭刺入局部磁化法， 電流為2()(3。當(dāng)采用交流電磁化時(shí)，兩極間距為2(X)mm；當(dāng)采用直流電磁化時(shí), 兩極間距為250300mm,磁粉探傷用濕法或干法都可。3.3磁粉檢測(cè)技術(shù)在疲勞缺點(diǎn)探傷中的應(yīng)用在運(yùn)轉(zhuǎn)中的試件上的疲勞裂紋，一般是岀此刻于試件運(yùn)動(dòng)方向。軸承加工技 術(shù)的迸步和軸承產(chǎn)品精度的提高，增進(jìn)了軸承檢測(cè)儀器及

12、實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)展。由于 在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和國(guó)外存在的差距，目前國(guó)內(nèi)的軸承檢測(cè)儀器設(shè)備仍然與國(guó)外的 軸承檢測(cè)設(shè)備存在著較大的差距。鐵道部戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所的常安全， 陳金芳，許赤峰團(tuán)隊(duì)就鐵道車輛軸承滾于探傷研制了型號(hào)為CJU7QMC-600的磁 粉探傷機(jī)并投入利用，該機(jī)對(duì)滾于進(jìn)行一次磁化即可查驗(yàn)滾于表面任意方向的缺 點(diǎn)，査驗(yàn)靈敏度可使15/5OA1型試片清楚顯示。4磁粉檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展趨勢(shì)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。因此在1995年日本的水野正志提出了 工業(yè)電視攝像和圖像增強(qiáng)技術(shù)在探傷中的運(yùn)用，美國(guó)PARKER公司和瑞典

13、LABNO公司也研制了相應(yīng)的測(cè)試設(shè)備我國(guó)也與20世紀(jì)90年代開始進(jìn)行自動(dòng)化 磁粉測(cè)試技術(shù)的探索。通過運(yùn)算機(jī)和高分辨率攝像機(jī)圖像顯示軟件處置系統(tǒng)，對(duì) 零件實(shí)現(xiàn)圖像顯示。北京內(nèi)燃機(jī)總廠、航空部、河海大學(xué)也曾立項(xiàng)研制，但由于 性能和效率等方面達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)需求，因此沒有投入實(shí)際應(yīng)用。現(xiàn)今對(duì)磁粉探 傷技術(shù)的研究主要在于采用光學(xué)掃描和圖像處置技術(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。磁粉檢測(cè)作為一種常常利用的無損R（）SH檢測(cè)儀技術(shù)， 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迸展，具有如下幾個(gè)主要進(jìn)展趨勢(shì)：繼續(xù)拓寬應(yīng)用范圍，如水下設(shè)施、海底管道、高層建筑和檢測(cè)難度大 的各領(lǐng)域；各類專用復(fù)合磁化檢測(cè)設(shè)備將擴(kuò)大適用范圍，用以

14、解決一些形狀復(fù) 雜、批量大求高的工件的檢測(cè)，提高勞動(dòng)效率；與運(yùn)算機(jī)技術(shù)、光電掃描、激光掃描等技術(shù)結(jié)合，半自動(dòng)、自動(dòng)化磁 粉檢測(cè)裝置接踵問世，檢測(cè)設(shè)備的智能化是現(xiàn)今時(shí)期的一個(gè)重耍趨勢(shì)。由此可見，現(xiàn)現(xiàn)在咱們對(duì)磁粉探傷的研究在于探傷系統(tǒng)的圖像處置方面和 智能化自動(dòng)方面，以避免人的主觀判斷對(duì)工件檢測(cè)的影響。我國(guó)最近幾年來磁粉 檢測(cè)設(shè)備進(jìn)展也專門快，已實(shí)現(xiàn)了系列化，三項(xiàng)全波直流探傷超低頻退磁設(shè)備的 性能已打到國(guó)外同類設(shè)備的水平。交流探傷就機(jī)用于剩磁法查驗(yàn)時(shí)加裝斷電相位 控制器保證剩磁穩(wěn)固。是我國(guó)的特色。斷電相位控制器利用可控硅技術(shù)，能夠代 替自藕變壓器無級(jí)調(diào)節(jié)磁化電流，還未我國(guó)磁粉檢測(cè)設(shè)備的電于化和小型化奠基 了基礎(chǔ)。智能化設(shè)備已生產(chǎn)應(yīng)用。光電掃描圖像識(shí)別的磁粉探傷機(jī)已研制成功。用電腦處置磁痕現(xiàn)實(shí)的實(shí)驗(yàn)研究有專門大的進(jìn)展，自動(dòng)化和半自動(dòng)化設(shè)備有很多 應(yīng)用。5結(jié)論此刻，我國(guó)對(duì)磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)理論研究比較重視，已取得較大的進(jìn)展，斷裂 力學(xué)在無損檢測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用。為制定更合理的產(chǎn)品磁粉檢考試收標(biāo)準(zhǔn)提供了依 據(jù)。磁粉檢測(cè)方式日臻完善。對(duì)無損檢測(cè)的人