第二章 磁粉檢測課件

1、第二章：磁粉檢測廣東工業(yè)大學材料與能源學院廣東工業(yè)大學材料與能源學院毛凌波毛凌波MAGNETIC PARTICLE什么是磁粉檢測?歷歷 史史原原 理理技技 術術 材 料 質 控磁粉檢測歷史磁粉檢測歷史 磁粉檢測早期發(fā)展史 1868年年英國報道了用羅盤儀羅盤儀檢查槍管上的缺陷槍管上的缺陷; 1876年年英國人Hering用羅盤儀羅盤儀檢查鋼軌鋼軌; 1918年年美國人Hoke發(fā)現(xiàn)被磁化的鋼塊吸附金屬粉末被磁化的鋼塊吸附金屬粉末現(xiàn)象，它促使了磁粉檢測技術的誕生; 1928年年美國麻省理工的教授、研究工程師A.V. de Forest為解決油井鉆桿斷裂失效問題，研制出周向磁化周向磁化和使用磁粉檢查磁

2、粉檢查缺陷缺陷的初步技術; 1930年年美國磁通公司的創(chuàng)始人A.V. de Forest與化學家、商學碩士F. B. Doane將干磁粉用于焊縫探傷磁粉用于焊縫探傷;磁粉檢測歷史磁粉檢測歷史 磁粉檢測早期發(fā)展史 1934年年以生產磁粉探傷設備和材料的美國磁通公司美國磁通公司(MAGNAFLUX) 創(chuàng)立創(chuàng)立，首臺實驗性固定式磁粉探固定式磁粉探傷傷裝置誕生 1935年油磁懸液年油磁懸液在美國開始使用； 1941年年美國磁通獲得熒光熒光磁粉的專利技術磁粉的專利技術，創(chuàng)造了一種全新的無損探傷方法熒光滲透探傷;磁粉檢測原理磁粉檢測原理 概述概述 磁粉檢測技術簡述磁粉檢測技術簡述 鐵磁性工件在外加磁場外加

3、磁場作用下被磁化被磁化，當工件表面或近表面處存在缺陷時，工件內磁場會發(fā)生畸變畸變，在相關表面產生漏漏磁場磁場，其能吸附吸附施加于工件的磁粉而形成磁痕顯示缺陷磁痕顯示缺陷的存在。磁粉探傷套裝磁粉檢測原理磁粉檢測原理 概述概述 磁粉檢測應用特點磁粉檢測應用特點 可檢測裂紋裂紋、夾雜夾雜、發(fā)紋發(fā)紋、折疊折疊、白點白點、冷隔冷隔、疏松疏松等缺陷，缺陷顯示直觀顯示直觀。 檢測靈敏度高靈敏度高，檢出缺陷寬度可至m級。 只要采用合適磁化方法，幾乎不受不受工件尺寸和形狀限制限制。 檢測設備與工藝較簡單工藝較簡單，檢測速度快速度快，檢測費用較低費用較低。 只能檢測鐵磁材料鐵磁材料工件表面或近表面缺陷。 檢測靈敏

4、度與磁化方向等因素有關。 大多數(shù)情況下，工件檢測后須進行退磁退磁。磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁磁的基本概念磁的基本概念磁磁 磁磁是物質的一種屬性，具有該屬性的物質能夠吸引吸引鐵、鎳、鈷等鐵鐵磁性材料磁性材料。 日常生活中的磁現(xiàn)象磁現(xiàn)象：磁鐵；指南針；磁粉檢測。磁性磁性 物體具有的吸引鐵磁性材料吸引鐵磁性材料的性質，稱為磁性。磁性可用對磁粉的吸附多少來測試，亦可通過儀器測量。磁極磁極 磁體內磁性強弱分布不均勻。通常磁體兩端的磁性特別強， 中間部分磁性較弱，磁性特 別強的兩端稱為磁極磁極（N，S）。 同性相斥同性相斥、異性相吸異性相吸 磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與

5、磁磁的基本概念磁的基本概念磁體磁體 具有磁性的物體磁性的物體稱為磁體。 磁體有自然界中天然存在天然存在的，亦有通過外界作用外界作用使其具有磁性而成的磁體的。永久磁體磁體的磁性不隨時間的改變而消失的磁體稱為永久磁體。如自然界中存在的天然“磁石”，馬蹄形磁鐵。 暫時磁體外加磁場作用下獲得磁性的磁體，當外磁場取消后，其磁性隨之消失的磁體稱為暫時磁體，如電磁鐵。磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁磁的基本概念磁的基本概念 磁力線 磁性作用力不需要通過接觸不需要通過接觸，而是通過磁場磁場(具有磁力作用的空間)來實現(xiàn)的，為形象描述磁場，提出假象曲線假象曲線磁力線。 在具有磁性的物體及其周圍，假想

6、存在許多 “線線”，線上每點切線方向是如在該處放入小磁針其N極指向；線的多少表示磁體磁性的大??；線的位置表示磁性的分布；這種假想的線，稱為磁力線磁力線。磁力線的方向可用小磁針來描述磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁磁的基本概念磁的基本概念磁力線/磁感應線的特征： 是閉合線閉合線，磁力線在磁體外:由N極出發(fā)穿過空氣層進入S極，在磁體內是由S極到N極，磁體內外形成閉合曲線閉合曲線。 磁力線互不相交互不相交。 同性磁極相斥同性磁極相斥；異性磁異性磁極相吸極相吸。 磁力線在不同材料界面上發(fā)生折射折射。磁力線的特征磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁磁與電的關聯(lián)磁與電的關聯(lián) 電流產

7、生磁場 磁場對電流或運動電荷有作用力 切割磁力線產生電流右手定則電流方向與磁力線方向關系安培定則電流方向電流產生的磁場方向銅棒內通過電流螺旋線圈內通過電流電流方向電流方向電流產生的磁場方向SN磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁電流產生磁場磁場 概念:充滿磁力線的空間或具有磁性的空間稱為磁場。（空間：包括磁體內和磁體外）磁場的種類周向磁場(圓周磁場)電流從導體或試件一端流向另一端時,在導體或試件內部及周圍產生的環(huán)型磁場。漏磁場漏磁場SNSNSN磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁電流產生磁場磁場的種類縱向磁場磁力線與試件縱軸平行,并通過試件的磁場。SNSN馬蹄形磁鐵被校直成

8、條形磁鐵后馬蹄形磁鐵被校直成條形磁鐵后N極和極和S極位置極位置磁痕顯示磁力線SNSNSNSN裂紋具有加工槽的條型磁鐵產生的漏磁場具有加工槽的條型磁鐵產生的漏磁場縱向磁化裂紋產生的漏磁場縱向磁化裂紋產生的漏磁場磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁電流產生磁場磁場的種類復合磁場 (矢量磁場)兩種不同方向的磁場同時施加于同一區(qū)域所合成的磁場。如兩磁場中至少有一個是交流變化的，則合成磁場的方向和大小隨時間周期變化。有旋轉磁場和擺動磁場兩種類型。H0HyHyHxHxt旋轉磁場擺動磁場H0HyHxtHyHx磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁 磁場強度： 概念：表示磁場方向方向和強弱強

9、弱的一種物理量，符號H。 磁場強度性質： 有方向和強度、是矢量。 在有磁場的空間，方向可用磁針測定、強度用磁強計測。 磁場存在于導體內外，磁體內外。磁場強度的單位SI制：安（培）/米 （A/m）； 1 A/m0.0125OeCGS制：奧斯特：1奧=80A/m； 1Oe=80A/m 磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁 磁場強度計算 通電圓柱導體內外的磁場(不考慮磁感應， =1) ：通電圓柱導體內外的磁場導體表面： H=I/2R (A/m) r=R R：m導體內： rR H=I/2r (A/m) IIrRRHH導體內的磁場導體外的磁場電流方向磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與

10、磁 磁場強度計算 通電空載螺管線圈中心磁場強度:通電空載螺管線圈中心磁場H0：中心軸線磁場強度（A/m） l：線圈長度（m）d：線圈直徑（m）N：線圈匝數(shù)：線圈對角線與軸線的夾角ld磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁 磁場強度計算 通電空載螺管線圈中心磁場強度:螺線管中心軸線的磁場強度是不均勻的，與其尺寸有關 短螺線管圈（ld）特征：中心軸線，磁場分布均勻，兩端為中心的1/2；內壁比中心強lldlH0H0H0OOO磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 電與磁電與磁 磁場強度計算 在通電線圈中鐵磁材料工件上的磁場強度 ：通電線圈中鐵磁材料工件上的磁場H=H0-H退H0：為通電線圈產生的磁

11、場強度H退：為工件被磁化后兩端產生磁極在工件內部形成的退磁場，方向與H0相反H：為工件上有效磁場強度L：為工件沿H0方向的長度D：為工件上與L方向垂直的寬度L/D 越小，H退越大LDS工 件NH0H退磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 磁介質磁介質 磁介質 概念：在電流產生的磁場中放入一種物質，如這種物質能產生一個附加磁場附加磁場，使物質所占空間原來的磁場發(fā)生變化原來的磁場發(fā)生變化，使其增加或減少，則稱其為磁介質。設電流產生的磁場強度為H0，磁感應強度為B0，附加磁場為B則原磁場的磁感應強度：B=B0+B磁粉檢測原理磁粉檢測原理 - - 磁介質磁介質 磁介質的分類：相對磁導率B B0的磁介質稱為

12、鐵磁材料，其特點是：在外加磁場(即電流磁場中)中呈現(xiàn)很強的磁性；產生與外加磁場方向相同的附加磁場；能被磁體強烈吸引。如：鐵、鎳、鈷及其合金。一般來說，經過淬火的鋼材其磁導率較低，未經淬火的鋼材其磁導率較高。鐵磁材料B與B0方向相同，但極小。相對磁導率r1，在外加磁場中呈現(xiàn)微弱磁性，并產生與外加磁場同方向的附加磁場，能被磁體微弱吸引，如鋁、錳、鉻等。不能進行磁粉探傷。順磁材料B與B0方向相反，但極小。相對磁導率 r工 件截面； 宜于檢測工件中橫向缺陷 工件與磁軛截面必須良好接觸 工件不宜太長，形狀不宜太復雜磁軛整體磁化法缺陷缺陷工件工件磁極磁極磁力線磁力線電流電流縱向磁化方法縱向磁化方法 磁軛技

13、術（電磁鐵）磁軛技術（電磁鐵）磁粉檢測技術磁粉檢測技術 磁化方法磁化方法 一般用手提電磁軛 有效范圍：（1/2+1/2）L，或用靈 敏度試塊測試； 磁軛極間距：50200為宜，太大 太小都不好； 磁軛活動關節(jié)越多，磁阻越大； 磁極與工件的間隙應?。?交流磁軛：檢驗表面缺陷靈敏度高； 直流磁軛：檢驗近表面缺陷比交流 磁軛好； 圓工件不宜采用直流電磁軛 磁軛局部磁化法電流電流焊縫焊縫缺陷缺陷磁力線磁力線縱向磁化方法縱向磁化方法 磁軛技術（電磁鐵）磁軛技術（電磁鐵） 優(yōu)點優(yōu)點：與工件非電接觸；可輕易改變縱向磁場方向；可用于帶漆層的工件；靈敏度高；攜帶方便、靈活； 缺點缺點：形狀復雜工件不易檢測；一次

14、檢測面積?。恍枧袛嗳毕莘较虿庞欣跈z測； 適用范圍適用范圍：焊接件及各種大中型工件局部檢驗。磁粉檢測技術磁粉檢測技術 磁化方法磁化方法便攜式磁軛縱向磁化方法縱向磁化方法 永久磁鐵手提式磁軛永久磁鐵手提式磁軛 用永久磁鐵作的手提式磁軛，用于局部縱向磁化。 優(yōu)點：不需要電源 缺點：一般磁化能力比電磁鐵弱磁化后與工件斷開及退磁較困難磁極吸附的磁粉不易去除E1444規(guī)定，通過主管技術部門認可才可使用磁粉檢測技術磁粉檢測技術 磁化方法磁化方法永磁鐵磁軛磁粉檢測技術磁粉檢測技術 常見磁化方法三常見磁化方法三兩種不同方向的磁場同時施加于工件同一區(qū)域，且合成磁場的方向和大小隨時間周期變化的磁化方法稱為復合磁化

15、方法，宜于發(fā)現(xiàn)個方向的缺陷。復合磁化方法復合磁化方法復合磁化方法 交叉磁軛法交叉磁軛法有相移的整流有相移的整流電磁化法電磁化法直流磁軛與交流通直流磁軛與交流通電法電法交叉線圈法交叉線圈法直流線圈與交流通直流線圈與交流通電法電法直流線圈與交流直流線圈與交流通電法通電法磁探機磁粉檢測技術磁粉檢測技術 磁化方法磁化方法 多向磁化（復合磁化）多向磁化（復合磁化）2組磁化電源分別用于周向磁化（頭、尾夾頭導電）和縱向磁化（磁軛或線圈）每組磁化電源可分別選擇：AC, HW, FWDCAC+AC 復合磁化：工件上每一點旋轉磁場AC+DC復合磁化：工件上每一點擺動磁場采用連續(xù)法，可同時發(fā)現(xiàn)各方向缺陷。多向磁粉探

16、傷機磁粉檢測技術磁粉檢測技術 常用磁化電流常用磁化電流 常用磁化電流類型及特點名名 稱稱電流波形電流波形電流表指示電流表指示 與峰值關系與峰值關系主要特點主要特點AC有效值IIm1.4I因趨膚效應,對表面缺陷檢測靈敏度高,容易退磁,可實現(xiàn)復合磁化與感應法磁化；檢測深度淺FWDC平均值IdIm1.05Id可檢測近表面埋藏很深的缺陷,用于剩磁法剩磁穩(wěn)定,對電源容量要求低,退磁較困難,不能用于感應法HW平均值Id*常用Im1.57Id兼有直流的滲透性和交流的脈動性, 可檢測表面下較深的缺陷,對表面缺陷也有較高檢測靈敏度,用于剩磁法剩磁穩(wěn)定, 退磁比交流困難* 表中HW的峰值與平均值的換算關系 , 該

17、平均值是半周期平均值。A.連續(xù)法連續(xù)法 概念：外加磁場磁化的同概念：外加磁場磁化的同時，施加磁粉或磁懸液到時，施加磁粉或磁懸液到工件的磁粉探傷方法，稱工件的磁粉探傷方法，稱為連續(xù)法。為連續(xù)法。 適用于所有鐵磁材料適用于所有鐵磁材料磁粉檢測技術磁粉檢測技術 檢驗方法檢驗方法預處理預處理磁磁 化化( (施加磁懸液施加磁懸液) )檢檢 驗驗退退 磁磁后處理后處理12345通電要點濕連續(xù)法：先用磁懸液潤濕工件表面，在通電磁化的同時澆磁懸液，停止?jié)泊艖乙?，再通電?shù)次，待磁痕形成后再停電。 干連續(xù)法：對工件通電磁化后撒磁粉，在通電的同時吹去多余的磁粉，待磁痕形成后再停電。B. 剩磁法剩磁法 概念：利用剩磁

18、原理，停止概念：利用剩磁原理，停止磁化后再將磁懸液施加到工磁化后再將磁懸液施加到工件上進行磁粉探傷的方法，件上進行磁粉探傷的方法，稱為剩磁法稱為剩磁法 適用于適用于Br和和Hc均較高的材料均較高的材料磁粉檢測技術磁粉檢測技術 檢驗方法檢驗方法預處理預處理磁磁 化化施加磁懸施加磁懸液液檢檢 驗驗退退 磁磁后處理后處理123456通電要點通電時間：1/4-1秒；斷電，澆磁懸液2-3遍，確保各部位澆到磁懸液或：浸入攪拌均勻的磁懸液中10-20S，取出觀察；注意：檢驗過的工件在退磁前不要與任何鐵磁材料接觸，以防磁寫。磁寫：剩磁引起鐵磁材料的磁性。磁粉檢測技術磁粉檢測技術 退磁退磁工件檢測后的退磁為何需

19、要退磁？ 剩磁：吸附磁粉或鐵屑，影響后續(xù)工序；影響儀表精度與功能；干擾后續(xù)磁探等不需要退磁的情況 后續(xù)熱處理，加熱溫度超過居里點；磁性軟、剩磁小的工件等退磁方法 原理：原理：磁化電流反復倒向，同時連續(xù)衰減至0，使工件內磁場循逐漸縮小的磁滯回線最后到達0點。退磁后剩磁要求一般0.3mT 宜用指針式剩磁強度計測量AC ：工件直接通電或空心工件穿棒通電，電流衰減至0。工件通過通電線圈并遠離；或置于線圈或磁軛中，線圈電流衰減至0DC ：方法與AC相同，但必須有電流反復倒向(變極)裝置。退磁方法1.濕濕 法法 概念：磁粉懸浮于載液中進行探傷的方法稱濕法。濕法可用澆概念：磁粉懸浮于載液中進行探傷的方法稱濕

20、法。濕法可用澆法或浸法。法或浸法。磁粉檢測技術磁粉檢測技術 檢驗方法檢驗方法操作要點連續(xù)法：宜用澆法，液流不可太急，以免沖掉磁痕；剩磁法：可用澆法和浸法；澆法靈敏度低于浸法；浸法要控制時間。磁懸液噴灑系統(tǒng)2.干干 法法 概念：用干磁粉直接被吸附顯示概念：用干磁粉直接被吸附顯示缺陷的方法稱為干法。缺陷的方法稱為干法。磁粉檢測技術磁粉檢測技術 檢驗方法檢驗方法操作要點 工件表面清理，應干燥干凈，磁粉亦應干燥 工件磁化后施加磁粉，在觀察磁痕后再撤去磁場 施加磁粉的氣流應緩慢 可用皮老虎或壓縮空氣吹去多余的磁粉；要控制得當，不能吹去磁痕磁粉噴球磁粉檢測材料磁粉檢測材料按磁粉種類分用于缺陷檢測的一種有色的磁粉，可以在普通光線下進行觀察。用于缺陷檢測的一種包有熒光染料的磁粉，在波長為315-400nm紫外輻射下可發(fā)黃綠色熒光。非熒光磁粉熒光磁粉磁粉檢測材料磁粉檢測材料 - - 磁粉與磁懸液磁粉與磁懸液 濕法非熒光磁粉和熒光磁粉非熒光磁粉熒光磁粉主要成分Fe3O4、- Fe2O3、純鐵粉氧化鐵粉、羰基鐵粉、純鐵粉；膠料、熒光染料顏色黑、紅褐色等（如：#8A Red）紫外線照射下明亮的黃綠色熒光（如: 14A）使用光源白光 工件表面照度1000Lx紫外線 工件表面1000W/cm2 白光20 Lx配制濃度1025g/L0.52.0g/L(不含水質調節(jié)劑)濃度測定值1.02.5ml/