磁力渦流探傷

1、第四章第四章 磁力探傷與磁力探傷與渦流探傷渦流探傷第一節(jié) 磁力探傷原理一、磁力探傷原理將鐵磁材料制成的工件放在磁極之間，工件中就將鐵磁材料制成的工件放在磁極之間，工件中就會(huì)有磁力線通過。如果工件內(nèi)部沒有缺陷且各處會(huì)有磁力線通過。如果工件內(nèi)部沒有缺陷且各處的磁導(dǎo)率一致，則磁力線在工件中分布是均勻的。的磁導(dǎo)率一致，則磁力線在工件中分布是均勻的。 當(dāng)工件中有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷存在時(shí)，構(gòu)成缺陷的當(dāng)工件中有氣孔、夾渣、裂紋等缺陷存在時(shí)，構(gòu)成缺陷的是非磁性物質(zhì)，磁導(dǎo)率很低，磁阻很大，必將引起磁力線是非磁性物質(zhì)，磁導(dǎo)率很低，磁阻很大，必將引起磁力線在工件中的分布發(fā)生變化，在缺陷處的磁力線發(fā)生彎曲。在工件

2、中的分布發(fā)生變化，在缺陷處的磁力線發(fā)生彎曲。二、影響漏磁場的因素二、影響漏磁場的因素1.外加磁場強(qiáng)度外加磁場強(qiáng)度施加的外加磁場強(qiáng)度越大，工件中感應(yīng)出的磁場強(qiáng)度施加的外加磁場強(qiáng)度越大，工件中感應(yīng)出的磁場強(qiáng)度也越大，磁力線分布越密集，受缺陷阻礙的磁力線也越大，磁力線分布越密集，受缺陷阻礙的磁力線彎曲的強(qiáng)度和數(shù)量越多，形成的漏磁場強(qiáng)度隨之增彎曲的強(qiáng)度和數(shù)量越多，形成的漏磁場強(qiáng)度隨之增加。加。2.材料的磁導(dǎo)率材料的磁導(dǎo)率不同的磁導(dǎo)率是不一樣的；不同的磁導(dǎo)率是不一樣的；磁導(dǎo)率高的材料導(dǎo)磁性能好，容易磁化。磁導(dǎo)率高的材料導(dǎo)磁性能好，容易磁化。3.工件表面狀態(tài)工件表面狀態(tài)4.缺陷自身特點(diǎn)缺陷自身特點(diǎn)（1）缺

3、陷位置）缺陷位置 （2）缺陷方向）缺陷方向（3）缺陷性質(zhì)（）缺陷性質(zhì)（4）缺陷大小和形狀）缺陷大小和形狀三、工件磁化方法三、工件磁化方法磁化：在外加磁場作用下，使被檢工件內(nèi)部磁化：在外加磁場作用下，使被檢工件內(nèi)部產(chǎn)生磁場的過程叫工件的磁化。產(chǎn)生磁場的過程叫工件的磁化。（一）磁化方法的分類：（一）磁化方法的分類：1.按磁化電流分類：按磁化電流分類：直流點(diǎn)磁化法和交流電磁化法直流點(diǎn)磁化法和交流電磁化法2.按通電方式分類：按通電方式分類：直接通電磁化法、間接通電磁化法直接通電磁化法、間接通電磁化法3.按工件磁化方向分類：按工件磁化方向分類：周向磁化法、縱向磁化法、復(fù)合磁化法周向磁化法、縱向磁化法、復(fù)

4、合磁化法（二）磁化方法的選擇（二）磁化方法的選擇1.遵循原則：遵循原則：1）磁化方向應(yīng)盡可能與預(yù)計(jì)缺陷方向垂直；）磁化方向應(yīng)盡可能與預(yù)計(jì)缺陷方向垂直；2）磁化方向應(yīng)盡可能與探傷面方向平行；）磁化方向應(yīng)盡可能與探傷面方向平行；3）對于熱敏感材料，應(yīng)盡量避免直接對工）對于熱敏感材料，應(yīng)盡量避免直接對工件通電；件通電；4）盡表面缺陷宜采用直流電源、表面缺陷）盡表面缺陷宜采用直流電源、表面缺陷宜采用交流電源。宜采用交流電源。2.磁化方法的選擇磁化方法的選擇在實(shí)際探傷中，最適合的磁化方法是觸頭法和磁軛法。在實(shí)際探傷中，最適合的磁化方法是觸頭法和磁軛法。（1）觸頭法）觸頭法 1）觸頭應(yīng)與焊件表面垂直；）觸

5、頭應(yīng)與焊件表面垂直；2）接觸點(diǎn)應(yīng)在焊縫兩側(cè)各取一點(diǎn)，支桿布置如圖所示；）接觸點(diǎn)應(yīng)在焊縫兩側(cè)各取一點(diǎn)，支桿布置如圖所示；3）對焊縫來說，兩支桿間距離為）對焊縫來說，兩支桿間距離為75200mm。4）觸頭在接觸或離開焊件時(shí)，應(yīng)先斷電。）觸頭在接觸或離開焊件時(shí)，應(yīng)先斷電。b）檢驗(yàn)縱向缺陷）檢驗(yàn)縱向缺陷a）檢驗(yàn)橫向缺陷）檢驗(yàn)橫向缺陷觸頭法檢驗(yàn)焊縫的支桿布置觸頭法檢驗(yàn)焊縫的支桿布置（2）磁軛法）磁軛法a）縱向磁化，磁軛兩磁極連線平）縱向磁化，磁軛兩磁極連線平行于焊縫并沿焊縫方向移動(dòng)，行于焊縫并沿焊縫方向移動(dòng)，用來檢查焊縫的橫向裂紋。用來檢查焊縫的橫向裂紋。b）橫向磁化，磁軛橫跨焊縫，磁）橫向磁化，磁軛橫

6、跨焊縫，磁軛兩磁極連線垂直于焊縫并沿軛兩磁極連線垂直于焊縫并沿焊縫方向移動(dòng)，用來檢查焊縫焊縫方向移動(dòng)，用來檢查焊縫的縱向缺陷。的縱向缺陷。*對管道、長棒或軸類零件來說，對管道、長棒或軸類零件來說，一般采用通電法來檢驗(yàn)縱向缺一般采用通電法來檢驗(yàn)縱向缺陷，用線圈法來檢驗(yàn)橫向缺陷。陷，用線圈法來檢驗(yàn)橫向缺陷。（三）磁化規(guī)范的選擇（三）磁化規(guī)范的選擇1.周向磁化規(guī)范周向磁化規(guī)范用直接通電法磁化圓棒、圓筒及類似工件時(shí)，磁化電流可根用直接通電法磁化圓棒、圓筒及類似工件時(shí)，磁化電流可根據(jù)下式選擇：據(jù)下式選擇： I=（815）DI-磁化電流磁化電流A； D-工件直徑（工件直徑（mm）。）。2.縱向磁場磁化規(guī)范

7、縱向磁場磁化規(guī)范用線圈法磁化棒、管類工件時(shí)，磁化規(guī)范可根據(jù)下式選擇：用線圈法磁化棒、管類工件時(shí)，磁化規(guī)范可根據(jù)下式選擇：當(dāng)L/D4時(shí)，IN=35000/(L/D+2);當(dāng)4L/D2時(shí)，IN=45000/(L/D)I-磁化電流磁化電流A；N-線圈匝數(shù)；線圈匝數(shù)；L-工件長度工件長度mm；D-工件直徑或厚度工件直徑或厚度mm3.觸頭法磁化規(guī)范觸頭法磁化規(guī)范用觸頭法磁化焊縫時(shí)，磁化電流可根據(jù)下式選擇：用觸頭法磁化焊縫時(shí)，磁化電流可根據(jù)下式選擇：I=KSI-磁化電流磁化電流A； K-比例系數(shù)；比例系數(shù)； S-兩支桿間距離兩支桿間距離mm。第二節(jié) 磁粉探傷法磁粉探傷的顯示介質(zhì)磁粉。可分干粉顯示法干粉顯示

8、法和濕粉顯示法濕粉顯示法兩種。一、磁粉一、磁粉1.磁粉的種類磁粉的種類磁粉分為非熒光磁粉和熒光磁粉非熒光磁粉和熒光磁粉兩大類。非熒光粉按顏色，分為黑磁粉、紅磁粉和白磁粉。黑磁粉、紅磁粉和白磁粉。黑磁粉：黑磁粉：成分主要是Fe3O4，主要用于檢驗(yàn)淺色工件，在磁粉探傷中應(yīng)用較為普遍。紅磁粉紅磁粉：成分主要是Fe2O3，常用于檢驗(yàn)黑色工件。白磁粉白磁粉：是由黑磁粉與Al2O3或MgO合成，主要用于黑色工件。2.磁粉的性能磁粉的性能（1）磁性磁性：磁粉影視高磁導(dǎo)率和低剩磁物質(zhì)。（2）粒度粒度：應(yīng)不小于0.07mm。（3）密度密度：干法為8g/cm3,濕法為4.5g/cm3。（4）形狀形狀：足夠的球狀顆

9、粒與一定的條狀顆粒。（5）對比性對比性：顏色與工件對比鮮明。二、磁懸液二、磁懸液把磁粉和液體按一定比例混合而成的溶液稱為磁懸液。磁懸液。磁懸液有三種：油懸液、水懸液和熒光磁懸液。油懸液、水懸液和熒光磁懸液。二、二、磁粉探傷過程（一）焊縫磁粉探傷的一般工藝過程（一）焊縫磁粉探傷的一般工藝過程預(yù)處理預(yù)處理-磁化磁化-施加磁粉施加磁粉-磁痕觀察磁痕觀察-磁痕分析磁痕分析-退磁退磁-后后處理等。處理等。1.預(yù)處理預(yù)處理 1）清理焊接接頭表面的油污、鐵銹、氧化皮、飛濺、殘留）清理焊接接頭表面的油污、鐵銹、氧化皮、飛濺、殘留焊劑及焊渣。焊劑及焊渣。2）使用干粉是要干燥磁粉與工件表面。）使用干粉是要干燥磁粉

10、與工件表面。3）用化學(xué)清理法后，若清理液與磁懸液酸堿性不同，也應(yīng)）用化學(xué)清理法后，若清理液與磁懸液酸堿性不同，也應(yīng)干燥工件表面干燥工件表面。2.磁化：磁化：前面磁化方法和規(guī)范已述。3.施加磁粉：施加磁粉：是把磁粉或磁懸液噴灑于工件表面的過程。根據(jù)施加磁粉的時(shí)期不同，分為連續(xù)法和剩磁法連續(xù)法和剩磁法。連續(xù)法連續(xù)法：預(yù)處理預(yù)處理-工件磁化與施加磁粉工件磁化與施加磁粉-后序工藝過后序工藝過程程。磁化時(shí)間長，磁化效果好，一般焊縫和大、中型工件均采用才此法。剩磁法剩磁法：預(yù)處理預(yù)處理-工件磁化工件磁化-施加磁粉施加磁粉-后序工藝過后序工藝過程程。剩磁法的靈敏度低于連續(xù)法，只適合于檢查表面缺陷，但剩磁法生

11、產(chǎn)率，特別適合于批量生產(chǎn)的小型工件。4.磁痕觀察磁痕觀察是對工件上形成的磁痕進(jìn)行觀察與記錄的過稱。磁痕觀察應(yīng)在磁痕形成后立即進(jìn)行。采用非熒光磁粉時(shí)，可在一般照明光源下直接觀察；采用熒光磁粉時(shí)，必須在暗室紫外線燈下進(jìn)行觀察。5.磁痕分析磁痕分析分為三大類：表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕、假磁痕表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕、假磁痕。表面缺陷磁痕表面缺陷磁痕：十分清晰、磁粉附著密集、線條明顯，缺陷重復(fù)性好。近表面缺陷磁痕近表面缺陷磁痕：比較模糊，線條較粗，寬而不尖。假磁痕假磁痕：不是缺陷引起的磁痕，假磁痕往往與缺陷磁痕相混淆，給探傷工件帶來不必要的麻煩。6.退磁退磁退磁是將工件經(jīng)磁粉探傷后殘留的磁場減

12、小為零的過程。在下列情況下，需進(jìn)行退磁處理：1）工件需要再進(jìn)行機(jī)加工。2）剩磁會(huì)影響使用性能。3）同一工件兩次磁粉探傷之間。4）圖樣技術(shù)要求中特別注明。退磁方法：交流退磁法、直流退磁法。7.后處理后處理后處理就是清除工件殘留的磁粉或磁懸液，及干燥工件的過程。（二）磁粉探傷驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（二）磁粉探傷驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)1.探傷報(bào)告探傷報(bào)告是記錄磁粉探傷操作過程和規(guī)范的正式文件，是記錄磁粉探傷操作過程和規(guī)范的正式文件，至少包括以下內(nèi)容：1）委托單位、被檢工件名稱、編號(hào)。2）被檢工件材質(zhì)、熱處理裝填及表面狀態(tài)。3）被測裝置的名稱、型號(hào)。4）磁粉種類及磁懸液濃度。5）施加磁粉的方法。6）磁化方法及磁化規(guī)范。7）缺陷記

13、錄及工件草圖（或示意圖）。8）檢測結(jié)果及缺陷等級(jí)評(píng)定、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)名稱。9）檢測人員和責(zé)任人員簽字及技術(shù)資格等級(jí)。10）檢測日期。2.驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)1）任何裂紋2）任何橫向缺陷顯示3）焊縫及緊固件上任何長度大于1.5mm的線性缺陷顯示4）鍛件上任何長度大于2mm的線性缺陷顯示5）單個(gè)尺寸大于或等于4mm的圓形缺陷顯示 根據(jù)缺陷顯示累計(jì)長度的大小把探傷質(zhì)量根據(jù)缺陷顯示累計(jì)長度的大小把探傷質(zhì)量分為五級(jí)。分為五級(jí)。 I級(jí)好、級(jí)好、V級(jí)最差，各級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見下表。級(jí)最差，各級(jí)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見下表。第三節(jié) 磁敏探頭法一、設(shè)備 用磁敏探頭掃查漏磁場的探傷設(shè)備一般由磁化裝置、漏磁測量探頭、操縱工件運(yùn)動(dòng)裝置、信號(hào)鑒別單

14、元、打缺陷標(biāo)記和分選單元等部分組成。 其中信號(hào)鑒別單元的作用是將來自探頭的信號(hào)進(jìn)行篩選，把所需要的缺陷信號(hào)與干擾信號(hào)分離開來。二、方法二、方法1.檢驗(yàn)縱向缺陷的方法檢驗(yàn)縱向缺陷的方法1）如圖所示，是檢驗(yàn)縱向缺陷的實(shí)例。2）探頭裝載U形磁軛的兩腳之間，讓被檢工件旋轉(zhuǎn)而檢驗(yàn)系統(tǒng)不動(dòng)，可檢查管子表面的所有缺陷。3）在檢驗(yàn)直縫管時(shí)，為了檢驗(yàn)沿焊縫方向的縱向焊縫，通常采用如下方法：在固定的磁軛內(nèi)以垂直于焊縫的方向?qū)腹苓M(jìn)行磁化，并使安裝在圓周方向上的磁敏探頭沿焊縫垂直方向來回?cái)[動(dòng)。由于探頭的擺動(dòng)和焊管的縱向運(yùn)動(dòng)，能使探頭檢查整個(gè)焊縫區(qū)，從而提高了檢驗(yàn)速度。2.檢驗(yàn)橫向缺陷的方法檢驗(yàn)橫向缺陷的方法1）為了

15、檢查橫向缺陷，磁化方向必須與管子周向平行。2）在自動(dòng)探傷設(shè)備中，長采用兩只相串聯(lián)的線圈進(jìn)行磁化，磁敏探頭放在兩線圈之間的區(qū)域內(nèi)。3）檢驗(yàn)時(shí)探頭沿管子周向擺動(dòng)，管子沿螺旋方向行走，管材表面的缺陷都能被檢驗(yàn)出來。磁敏探頭法主要應(yīng)用于回轉(zhuǎn)對稱體，如棒材、直縫管等大批量零件的探傷，常在自動(dòng)探傷設(shè)備中采用。第四節(jié) 錄磁探傷法一、設(shè)備一、設(shè)備 錄磁探傷法主要用于焊縫及多邊形棒材的表面質(zhì)量檢驗(yàn)。這一方法以“磁圖”而著稱，它采用磁帶記錄的原理貯存漏磁通，有時(shí)簡稱磁帶法。 錄磁法分為不連續(xù)式和連續(xù)式兩種。 不連續(xù)式：對管子上的環(huán)焊縫探傷可用不連續(xù)法，即先將焊縫用磁帶圍住后通電磁化，然后再通過一個(gè)查詢裝置把磁帶上

16、所存的信號(hào)查找查來送到記錄紙上顯示； 連續(xù)式：在連續(xù)式檢驗(yàn)中，是使用一種環(huán)形磁帶設(shè)備。二、方法二、方法1、磁化、磁化被檢件可用直流、交流磁場磁化。 直流磁化：漏磁場的磁信息輸入到一個(gè)未經(jīng)磁化（或已把原有的磁化信息抹掉）的磁帶上；使磁帶磁化的信息。 交流磁化：磁信息輸入到預(yù)先已被磁化到飽和程度的磁帶上，使磁帶退磁的信息。2、檢測、檢測 用錄磁法測得的缺陷信號(hào)的幅度是缺陷深度的近似值，因此可預(yù)先確定門限值； 按缺陷深度尺寸對工件進(jìn)行分選； 還可以根據(jù)缺陷信號(hào)的形式，區(qū)分缺陷是位于被檢表面或是深處，并且可用適當(dāng)?shù)暮Y選措施把深處的缺陷信號(hào)單獨(dú)取出來。第五節(jié) 渦流探傷一、基本原理一、基本原理當(dāng)導(dǎo)體處在變

17、化的磁場中或相當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場中或相對于磁場運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，對于磁場運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)， 由電由電磁感應(yīng)定律，其內(nèi)部會(huì)感應(yīng)出電流。磁感應(yīng)定律，其內(nèi)部會(huì)感應(yīng)出電流。這些電流的特點(diǎn)是：這些電流的特點(diǎn)是： 在導(dǎo)體內(nèi)部自在導(dǎo)體內(nèi)部自成閉合回路，呈漩渦狀流動(dòng)，因此成閉合回路，呈漩渦狀流動(dòng)，因此稱之為渦流。稱之為渦流。 例如，在含有圓柱導(dǎo)例如，在含有圓柱導(dǎo)體芯的螺管線圈中通有交變電流時(shí)，體芯的螺管線圈中通有交變電流時(shí)， 圓柱導(dǎo)體芯中將出現(xiàn)渦流。圓柱導(dǎo)體芯中將出現(xiàn)渦流。 當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)電當(dāng)載有交變電流的檢測線圈靠近導(dǎo)電試件（相當(dāng)于次級(jí)線圈）時(shí)，由電磁感應(yīng)試件（相當(dāng)于次級(jí)線圈）時(shí)，由電磁感

18、應(yīng)理論可知，與渦流伴生的感應(yīng)磁場與原磁理論可知，與渦流伴生的感應(yīng)磁場與原磁場疊加，使得檢測線圈的復(fù)阻抗發(fā)生改變。場疊加，使得檢測線圈的復(fù)阻抗發(fā)生改變。導(dǎo)電體內(nèi)感生渦流的幅值大小、相位、流導(dǎo)電體內(nèi)感生渦流的幅值大小、相位、流動(dòng)形式及伴生磁場受到導(dǎo)電體的物理及制動(dòng)形式及伴生磁場受到導(dǎo)電體的物理及制造工藝性能的影響。因此，通過測定檢測造工藝性能的影響。因此，通過測定檢測線圈阻抗的變化，就可以非破壞性地判斷線圈阻抗的變化，就可以非破壞性地判斷出被測試件的物理或工藝性能及有無缺陷出被測試件的物理或工藝性能及有無缺陷等，此即為渦流檢測的基本原理。等，此即為渦流檢測的基本原理。 線圈耦合互感電路線圈耦合互感

19、電路 檢測線圈檢測線圈導(dǎo)電試件導(dǎo)電試件渦流檢測線圈測出的阻抗變化是各種信息的綜合，若需要測出渦流檢測線圈測出的阻抗變化是各種信息的綜合，若需要測出材料內(nèi)部某一特定信息（如裂紋）時(shí)就必須依靠線圈的設(shè)計(jì)以及儀材料內(nèi)部某一特定信息（如裂紋）時(shí)就必須依靠線圈的設(shè)計(jì)以及儀器的合理組成。抑制掉不需要的干擾信息，突出所需要檢測的信息。器的合理組成。抑制掉不需要的干擾信息，突出所需要檢測的信息。一般是將檢測線圈接收到的信號(hào)變成電信號(hào)輸入到渦流檢測儀中，一般是將檢測線圈接收到的信號(hào)變成電信號(hào)輸入到渦流檢測儀中，進(jìn)行不同的信號(hào)處理，在示波器或記錄儀上顯示出來，以判別材料進(jìn)行不同的信號(hào)處理，在示波器或記錄儀上顯示出

20、來，以判別材料中是否有缺陷。如試件表面有裂紋，會(huì)阻礙渦流流過或使它流過的中是否有缺陷。如試件表面有裂紋，會(huì)阻礙渦流流過或使它流過的途徑發(fā)生扭曲變化，最終影響渦流磁場。適用探測線圈可把這些變途徑發(fā)生扭曲變化，最終影響渦流磁場。適用探測線圈可把這些變化情況檢測出來。化情況檢測出來。 交變的感生渦流滲入被檢材料的深度與其頻率的交變的感生渦流滲入被檢材料的深度與其頻率的1/2次冪成反比。次冪成反比。常規(guī)渦流檢測使用的頻率較高（幾百到幾兆赫茲），滲透深度通常常規(guī)渦流檢測使用的頻率較高（幾百到幾兆赫茲），滲透深度通常較淺，因此常規(guī)渦流檢測是一種表面或近表面的無損檢測方法。較淺，因此常規(guī)渦流檢測是一種表面或近表面的無損檢測方法。rfh503二、渦流探傷設(shè)備渦流探傷設(shè)備主要由渦流檢驗(yàn)線圈和渦流探傷儀等組成。1渦流檢驗(yàn)線圈渦流探傷檢驗(yàn)線圈的作用有兩個(gè)：其一是在試件表面及近表面感生渦流；其二是測量渦流磁場或合成磁場的變化。檢驗(yàn)線圈對缺陷的檢出靈敏度及分辨率有很大的影響，是探傷儀的重要組成部分。(1)渦流檢驗(yàn)線圈的分類 實(shí)際應(yīng)用的檢驗(yàn)線圈形式多種多樣，但常用的是按檢驗(yàn)渦流的方式、檢驗(yàn)線圈與試件的相互位置以及比較方式來分類。 (