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1、磁粉检测技术及缺陷分析张志超福建省特种设备检验院技术部 高级检验师、高级探伤师 全国无损检测人员资格考核委员会考委 13665050776讲座内容讲座内容 无损检测的定义无损检测的定义 无损检测的方法简介无损检测的方法简介 磁粉检测的原理磁粉检测的原理 磁粉检测的应用范围磁粉检测的应用范围 磁粉检测的优缺点磁粉检测的优缺点 磁粉检测的应用及裂纹照片磁粉检测的应用及裂纹照片无无损检测损检测损检测损检测 的定的定义义义义 磁粉磁粉检测检测检测检测 （Magnetic Particle TestingMagnetic Particle Testing，简简简简称称 MTMT）属于常）属于常规规规规无
2、无损检测损检测损检测损检测 方法之一。方法之一。 无无损检测损检测损检测损检测 的定的定义义义义（GB/T5616GB/T5616）无损检测无损检测（NDTNDT）是指对材料或工件实施一）是指对材料或工件实施一 种不损害或不影响其未来使用性能或用途的种不损害或不影响其未来使用性能或用途的 检测手段。检测手段。 无损检测简称无损检测简称NDT NDT (Nondestructive Testing)无损检测的作用无损检测的作用 NDT NDT 能发现材料或工件内部和表面所存在能发现材料或工件内部和表面所存在 的缺陷，能测量工件的几何特征和尺寸，的缺陷，能测量工件的几何特征和尺寸， 能测定材料或工
3、件的内部组成、结构、物能测定材料或工件的内部组成、结构、物 理性能和状态等。理性能和状态等。 NDT NDT 能应用于产品设计、材料选择、加工能应用于产品设计、材料选择、加工 制造、成品检验、在役检查（维修保养）制造、成品检验、在役检查（维修保养） 等多方面，在质量控制与降低成本之间能等多方面，在质量控制与降低成本之间能 起最优化作用。起最优化作用。NDTNDT还有助于保证产品的安还有助于保证产品的安 全运行和（或）有效使用。全运行和（或）有效使用。无损检测的分类无损检测的分类 射线检测射线检测RTRT (radiographic testing)(radiographic testing)
4、超声检测超声检测UTUT (ultrasonic testing)(ultrasonic testing) 磁粉检测磁粉检测 MT(magnetic particle testing)MT(magnetic particle testing) 渗透检测渗透检测 PT(liquid penetrant testing)PT(liquid penetrant testing) 涡流检测涡流检测 ET(eddy current testing)ET(eddy current testing)射线检测射线检测RTRT射线检测的原理射线检测的原理射线检测利用各射线检测利用各 种射线穿过被检种射线穿过被检
5、 工件，由于结构工件，由于结构 上的不连续，使上的不连续，使 射线产生衰减吸射线产生衰减吸 收或散射，然后收或散射，然后 在记录介质上形在记录介质上形 成影像。成影像。射线检测射线检测RTRT射线检测射线检测RTRTX射线探伤机超声检测超声检测UTUT超声检测的原理超声检测是利用超超声检测是利用超 声波在介质中传播声波在介质中传播 时产生衰减、遇到时产生衰减、遇到 界面产生反射的性界面产生反射的性 质来检测工件表面质来检测工件表面 和内部缺陷的一种和内部缺陷的一种 无损检测方法。无损检测方法。超声波探伤仪HS800型 便携式TOFD超声波检测仪相控阵检测仪渗透检测渗透检测PTPT零件表面施加渗
6、透液后，在毛细现象作用下，经过零件表面施加渗透液后，在毛细现象作用下，经过 一定时间的渗透，渗透液可以渗透到表面开口缺陷一定时间的渗透，渗透液可以渗透到表面开口缺陷 中，经去除多余的渗透液和干燥后，再在工件表面中，经去除多余的渗透液和干燥后，再在工件表面 施加显像剂，同样在毛细现象作用下，渗透液回渗施加显像剂，同样在毛细现象作用下，渗透液回渗 到显像剂中，在一定的光源下，缺陷处的渗透液痕到显像剂中，在一定的光源下，缺陷处的渗透液痕 迹被显示，从而检测出缺陷的形貌及分布状态。迹被显示，从而检测出缺陷的形貌及分布状态。渗透检测渗透检测PTPT涡流检测涡流检测ETET 涡流检测的原理涡流检测的原理
7、涡流检测是利用电涡流检测是利用电 磁感应原理，使金磁感应原理，使金 属材料在交变电场属材料在交变电场 的作用下产生涡流的作用下产生涡流 ，根据涡流的大小，根据涡流的大小 和分布来探测导电和分布来探测导电 材料缺陷的无损检材料缺陷的无损检 测方法。测方法。涡流检测仪涡流检测仪常规无损检测方法的能力范围常规无损检测方法的能力范围 每种每种 NDT NDT 方法均有其能力范围和局限性，方法均有其能力范围和局限性， 各种方法对缺陷的检出几率既不会是各种方法对缺陷的检出几率既不会是 100 100 ，也不会完全相同。例如射线照相检测，也不会完全相同。例如射线照相检测 和超声检测，对同一被检物的检测结果不
8、和超声检测，对同一被检物的检测结果不 会完全一致。会完全一致。 常规常规 NDT NDT 方法中，射线照相检测和超声检方法中，射线照相检测和超声检 测主要用于探测被检物内部的缺陷；涡流测主要用于探测被检物内部的缺陷；涡流 检测和磁粉检测用于探测被检物表面和近检测和磁粉检测用于探测被检物表面和近 表面的缺陷；渗透检测仅用于探测被检物表面的缺陷；渗透检测仅用于探测被检物 表面开口的缺陷。表面开口的缺陷。常规无损检测方法的能力范围常规无损检测方法的能力范围 射线照相检测适用于探测被检物内部的体射线照相检测适用于探测被检物内部的体 积型缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、疏松等积型缺陷，如气孔、夹渣、缩孔、疏松
9、等 ；超声检测适用于探测被检物内部的面积；超声检测适用于探测被检物内部的面积 型缺陷，如裂纹、白点、分层和焊缝中的型缺陷，如裂纹、白点、分层和焊缝中的 未熔合等。未熔合等。 射线照相检测常被用于检测金属铸件和焊射线照相检测常被用于检测金属铸件和焊 缝，超声检测常被用于检测金属锻件、型缝，超声检测常被用于检测金属锻件、型 材和焊缝。在对焊缝中缺陷的检出能力上材和焊缝。在对焊缝中缺陷的检出能力上 ，超声检测通常要优于射线照相检测。，超声检测通常要优于射线照相检测。磁粉磁粉检测检测检测检测 MTMT磁粉磁粉检测检测检测检测 的原理的原理 铁铁铁铁磁材料被磁化后，由于不磁材料被磁化后，由于不连续连续连
10、续连续 性的存在，使工件表性的存在，使工件表 面和近表面的磁力面和近表面的磁力线发线发线发线发 生局部畸生局部畸变变变变而形成漏磁而形成漏磁场场场场并吸附并吸附 施加在工件表面的磁粉，形成可施加在工件表面的磁粉，形成可见见见见的磁痕，从而的磁痕，从而显显显显示不示不 连续连续连续连续 性位置、大小、形状和性位置、大小、形状和严严严严重程度。重程度。磁粉检测裂纹示意图磁粉磁粉检测检测检测检测 适用范适用范围围围围 适用于检测铁磁性材料的表面和适用于检测铁磁性材料的表面和 近表面缺陷。近表面缺陷。 适用于检测裂纹、折叠、夹层、适用于检测裂纹、折叠、夹层、 夹杂、气孔等缺陷。夹杂、气孔等缺陷。 适用
11、于检测板材、型材、管材、适用于检测板材、型材、管材、 棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件 。磁粉磁粉检测检测检测检测 的的优优优优点点 可可检测检测检测检测 出出铁铁铁铁磁材料表面或近表面磁材料表面或近表面 （开口和不开口）的缺陷。（开口和不开口）的缺陷。 能直能直观显观显观显观显 示缺陷位置、大小、形示缺陷位置、大小、形 状。状。 具有很高的具有很高的检测检测检测检测 灵敏度灵敏度, ,可可检测检测检测检测 微微 米米级宽级宽级宽级宽 度的缺陷。度的缺陷。磁粉磁粉检测检测检测检测 的局限性的局限性 不适用于非铁磁性材料检测，如奥不适用于非铁磁性材料检测，如奥 氏体钢、铜
12、、铝等材料；氏体钢、铜、铝等材料； 不能检测出铁磁性材料中存在于远不能检测出铁磁性材料中存在于远 表面的内部缺陷。表面的内部缺陷。 较难确定缺陷的深度。较难确定缺陷的深度。磁磁场场场场与磁力与磁力线线线线 磁磁场场场场：具有磁力作用的空具有磁力作用的空间间间间。存在于被磁化物体或通。存在于被磁化物体或通电导电导电导电导 体的内部和周体的内部和周围围围围 特征：特征：1 1、对对对对运运动动动动的的电电电电荷（或荷（或电电电电流）具有作用力，流）具有作用力，2 2、磁、磁场变场变场变场变 化的同化的同时时时时也也产产产产生生电场电场电场电场 分布：分布：假想的磁力假想的磁力线线线线反映磁反映磁场
13、场场场中各点的磁中各点的磁场场场场强强度和方向。度和方向。条形磁铁的磁力线分布条形磁铁的磁力线分布磁力磁力线线线线：方向每点的切 方向每点的切线线线线方向；方向；大小磁力 大小磁力线线线线的疏密程度。的疏密程度。磁力磁力线线线线具有以下特性：具有以下特性： 1 1）磁力）磁力线线线线是具有方向性的是具有方向性的闭闭闭闭合曲合曲线线线线。在磁体内磁感。在磁体内磁感应应应应 线线线线是由是由S S极到极到N N极；在磁体外，是由极；在磁体外，是由N N极出极出发发发发穿穿过过过过空气空气 进进进进入入S S极的极的闭闭闭闭合曲合曲线线线线；2 2）磁力）磁力线线线线互不相交；互不相交；3 3）磁感
14、）磁感应线应线应线应线 可描述磁可描述磁场场场场的大小和方向的大小和方向4 4）磁感）磁感应线应线应线应线 沿磁阻最小路径通沿磁阻最小路径通过过过过自然界没有自然界没有单单单单独的独的N N极和极和S S极存在，磁极如极存在，磁极如图图图图所示。所示。条形磁铁周围磁场条形磁铁周围磁场地球磁场方向地球磁场方向折断的条形磁铁折断的条形磁铁形成的磁极 形成的磁极铁磁性材料铁磁性材料 定义：在铁磁质中，相邻铁原 子中的电子之间存在着非常强 的交换耦合作用，该相互作用 促使相邻原子中的电子磁矩在 小范围内“自发地”排列起来， 形成一个个小的“自发磁化区” ，这种自发磁化区称为“磁畴” 。 磁畴磁畴大小：
15、大小：典型磁畴体积约为典型磁畴体积约为1010-3-3mmmm3 3，在这个小区域内，含有，在这个小区域内，含有 大约大约 1010121210101515个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈 现磁性。现磁性。 特点：特点：1 1、在没有外加磁场作用时，铁磁材料内各磁畴的、在没有外加磁场作用时，铁磁材料内各磁畴的 磁矩方向互相抵消，对外不显示磁性，如图（磁矩方向互相抵消，对外不显示磁性，如图（a a）所示。）所示。2 2、把铁磁物质放进外磁场中，磁畴会受到外磁场、把铁磁物质放进外磁场中，磁畴会受到外磁场 的作用，使磁畴磁矩转动或使畴壁发生位移，最后全部磁的作
16、用，使磁畴磁矩转动或使畴壁发生位移，最后全部磁 畴的磁矩方向与外加磁场方向一致，如图（畴的磁矩方向与外加磁场方向一致，如图（b b）所示。）所示。3 3、去掉外磁场后，磁畴出现局部转动，但仍保留、去掉外磁场后，磁畴出现局部转动，但仍保留 一定的剩余磁性，如图（一定的剩余磁性，如图（c c）所示。）所示。 4 4、永磁铁中的磁畴，在一个方、永磁铁中的磁畴，在一个方 向上占优势，从而形成向上占优势，从而形成N N极和极和S S极极 ，显示出很强的磁性。，显示出很强的磁性。5 5、在高温下，磁体中的分子热、在高温下，磁体中的分子热 运动会破坏磁畴的有规则排列，运动会破坏磁畴的有规则排列， 削弱磁体的磁性。超过某一温度削弱磁体的磁性。超过某一温度 后，磁体的磁性会全部消失而呈后，磁
