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1、磁 粉 检 测第一章绪论1.1磁粉检测的发展简史和现状1.2漏磁场检测分类磁粉检测是利用漏磁场原理进行检测的。漏磁场：铁磁材料被磁化后，在不连续性处或磁路截面变化处，磁感应先离开和进入工件表面形成的磁场称为漏磁场。所谓不连续性，就是工件正常组织结构或外形的任何间断，这种间断可能也可能不影响工件的使用性能。缺陷：通常把影响工件使用性能的不连续性称为缺陷。缺陷包含于不连续性，所有不连续性并不一定是缺陷，只有影响工件使用性能的不连续性才是缺陷。漏磁场检测：利用某种传感器件，直接对漏磁场进行检测的方法。漏磁场检测分为磁粉检测与检测元件检测。二者的区别就是磁场的传感器不同。磁粉检测-磁粉（铁磁性粉末）检
2、测元件检测-磁带、霍尔元件、磁敏二极管或感应线圈1、 磁粉检测（MT）磁粉检测法：用磁粉作为漏磁场的检测介质，利用磁化后工件缺陷处漏磁场吸引磁粉形成的磁痕显示，从而确定缺陷存在的一种检测方法。（1） 磁粉检测原理 （条件）铁磁材料被磁化后，(原因)由于不连续性的存在，(后果)在工件表面和近表面的磁力线发生畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，(现象)在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。（2） 磁粉检测的适用范围1） 适用于铁磁材料。不适用于非铁磁材料和奥氏体不锈钢。2） 适用于检测表面和近表面缺陷，如裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等
3、缺陷，缺陷显现直观，可以一目了然地观察到它的形状、大小和位置。根据缺陷的形态及加工特点，还可以大致确定缺陷是什么性质（裂纹、非金属夹杂、气孔等）。不适用于检测宽而浅的划痕、针孔状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁力线方向夹角小于20的缺陷。？3）适用于未加工的原材料（ 如钢坯），加工后的半成品、成品及在役或使用中的零部件。4）适用于管材、棒材、板材、型材和锻钢件、铸钢件和焊接件。所以标准规定的适用范围1 范围JB/T 4730的本部分规定了承压设备磁粉检测方法及质量分级要求。本部分适用于铁磁性材料制承压设备的原材料、零部件和焊接接头表面、近表面缺陷的检测，不适用于奥氏体不锈钢和其它非铁磁性
4、材料的检测。与承压设备有关的支承件和结构件，如有要求也可参照本部分进行磁粉检测。（3） 磁粉检测程序3.2 磁粉检测程序磁粉检测程序如下：1）预处理；2）磁化；3）施加磁粉或磁悬液；4）磁痕的观察与记录；5）缺陷评级；6）退磁；7）后处理。（4） 磁粉检测的优点和局限性磁粉检测的优点：1） 检测铁磁材料的表面和近表面（开口或不开口）缺陷。2） 能直观地显示缺陷的位置、形状、大小和严重程度。3） 具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷。所以标准规定4.1.3 铁磁性材料表面检测时，宜采用磁粉检测。 4）单个工件检测速度快，工艺简单，成本低廉，污染少。 5）采用合适的磁化方法，几乎可以检测到
5、工件表面的各个部位，基本上不受工件大小和几何形状的限制。 6）缺陷检测重复性好。 7）可检测受腐蚀的表面。磁粉检测的局限性1） 只适用于铁磁性材料，不适用于非铁磁材料和奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢焊缝。2） 适用于检测表面和近表面缺陷，不适用于埋藏较深的内部缺陷。3） 检测时的灵敏度与磁力线的方向有很大关系、若缺陷延伸方向与磁力线方向夹角小于20，缺陷就很难发现。另外，宽而浅的划痕、针孔状缺陷、锻造邹折也不易发现。4） 受几何形状影响，易产生非相关显示。？5） 若工件表面有覆盖层，将对磁粉检测有影响。用通电法和触头法磁化时，易产生电弧，烧伤工件。因此，电接触部位的非导电覆盖层必须打磨掉。所以标准
6、规定3.8.4 触头法3.8.4.2 采用触头法时，电极间距应控制在75mm200mm之间。磁场的有效宽度为触头中心线两侧1/4极距，通电时间不应太长，电极与工件之间应保持良好的接触，以免烧伤工件。6）部分磁化后具有较大剩磁的工件需进行退磁处理。1.3表面无损检测方法的比较磁粉检测、渗透检测和涡流检测都属于表面无损检测方法，但其方法原理和适用范围区别很大，有各自的优点和局限性，在使用时互相补充。应该很好掌握各种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求，选择合理的方法进行检测。对于钢铁材料制成的工件，磁粉检测不管是在灵敏度还是在检测方法及检测成本上都占有相当的优势，只有在因材料或工件形状等原因
7、不能采用磁粉检测时，方使用渗透检测或涡流检测。表1-1 表面无损检测方法的比较第2章 磁粉检测物理基础2.1磁现象和磁场2.1.1磁的基本现象没有磁性的物体得到磁性的现象叫磁化采用什么方法能够使物体磁化？2.1.2磁场与磁感应线2.7.3影响漏磁场的因素真实的缺陷具有复杂的几何形状，计算其漏磁场是困难的。但这并不是说漏磁场是不可以认识的。可以对影响缺陷漏磁场的一般规律进行探讨。影响缺陷漏磁场的主要因素有：1、 外加磁化场的影响从钢铁的磁化曲线中可知，外加磁场的大小和方向直接影响磁感应强度的变化。而缺陷的漏磁场大小与工件材料的磁化程度有关。一般说来，在材料未达到近饱和前，漏磁场的反应是不充分的。
8、这时磁路中的磁导率一般都比较大，磁化不充分，则磁感应线多数向下部材料处“ 压缩”。而当材料接近磁饱和时，磁导率已呈下降趋势，此时漏磁场将迅速增加，如图 所示。2、缺陷位置及形状的影响钢铁材料表面和近表面的缺陷都会产生漏磁场。同样的缺陷在不同的位置及不同形状的缺陷在相同磁化条件下漏磁场的反映是不同的。表面缺陷产生的漏磁场较大，表面下的缺陷（ 近表面缺陷）漏磁场较小，埋藏深度过深时，被弯曲的磁感应线难以逸出表面，很难形成漏磁场。缺陷埋藏深度对漏磁场的影响见图缺陷方向同样对漏磁场大小有影响。当缺陷倾角方向与磁化场方向垂直时，缺陷所阻挡的磁通最多，漏磁场最强也最有利于缺陷的检出。而缺陷方向与磁化场成某
9、一角度时，漏磁场主要由磁感应强度的法线分量决定。缺陷倾角方向与磁化场方向平行时，所产生的漏磁场最小，接近于零。其下降曲线类似于正弦波曲线（图中虚线）。图表示了缺陷倾角与漏磁场大小的关系。同样宽度的表面缺陷，如果深度不同，产生的漏磁场也不一样。在一定范围内，缺陷深度与漏磁场增加成正比关系。同样深度缺陷，缺陷宽度较小时，则漏磁场易于表现。缺陷深度与宽度之比值（深宽比）是影响漏磁场的重要因素。深宽比愈大，漏磁场也愈强，缺陷也易于被发现。若宽度过大时，漏磁通反而会有所减小，并且在缺陷两侧各出现一条磁痕。一般要求缺陷深宽比应大于5。表面下的缺陷也是一样，气孔比横向裂纹产生的漏磁场小。球孔、柱孔、链孔等形
10、状都不利于产生大的漏磁场。图表示了剩磁法时缺陷深宽比与检出的所需磁场的关系。3、钢材表面覆盖层的影响 工件表面覆盖层会导致漏磁场在表面上的减小，如图为漆层厚度对漏磁场的影响。若工件表面进行了喷丸强化处理，由于处理层的缺陷被强化处理所掩盖，漏磁场的强度也将大大降低，有时甚至影响缺陷的检出。4、工件材料磁性的影响不同钢铁材料的磁性是不同的。在同样磁化场条件下，它们的磁性各不相同，磁路中的磁阻也不一样。一般说来，易于磁化的材料容易产生漏磁场。5、磁化电流类型的影响不同种类的电流对工件磁化的效果不同。交流电磁化时，由于集肤效应的影响，表面磁场最大，表面缺陷反映灵敏，但随着表面向里延伸，漏磁场显著减弱。
11、直流电磁化时渗透深度最深，能发现一些埋藏较深的缺陷。因此，对表面下的缺陷，直流电产生的漏磁场比交流电产生的漏磁场要大。第3章磁化电流、磁化方法与磁化规范 3.1磁化电流在磁粉检测中是用电流来产生磁场的，常用不同的电流对工件进行磁化。这种为在工件上形成磁化磁场而采用的电流叫做磁化电流。由于不同电流随时间变化的特性不同，在磁化时所表现出的性质也不一样，因此在选择磁化设备与确定工艺参数时，应该考虑不同电流种类的影响。常用的磁化电流有交流电流、直流电流、整流电流（单项半波整流电、单相全波整流电、三项半波整流电和三相全波整流），在一些特殊的地方，还使用高压脉冲电流。3.1.1交流电流（AC）交流电具有大
12、小和方向的周期变化，在磁场特性上也是随时间作有规律变化。交流电具有集肤效应，其表面附近的磁场较为显著，可以提高工件表面缺陷检查的灵敏度，而且工件磁化后也容易退磁。交流电具有集肤效应的原因是由于导体在变化的磁场里因电磁感应而产生涡流。材料的电导率和相对磁导率增加时，或交流电的频率提高时，都会使集肤效应更加明显。50Hz交流电的集肤深度，大约2mm。3、交流电的优点和局限性P52(6)对截面变化的工件磁化时易用交流电。（9）对在用设备用交流电好于直流电。4、交流电断电相位的影响3.3.3 断电相位控制器 采用剩磁法检测时，交流探伤机应配备断电相位控制器。目的得到最大的剩磁。3.1.5如何选择磁化电
13、流对于钢铁的磁化来说，起作用的不是磁化电流的有效值或平均值，而是峰值。由于探伤机上的电流表多用有效值（交流）和平均值（直流）进行计算，因此存在一个峰值与其它值间的转换关系P561） 表面缺陷-交流电2） 铸造工件干法-单项半波整流电3） 表面或近表面缺陷-三相全波整流3.2 磁化方法目的是使工件得到什么样的磁场，最好的方法是缺陷与磁场垂直，也就是最佳的方法。3.2.1缺陷磁粉显示和检测灵敏度磁粉检测效果是用磁粉的堆积来显示的，是以工件上不允许存在的表面和近表面缺陷能否得到充分的显示来评定的。而这种显示又与缺陷处的漏磁场的大小和方向有密切关系。检测时被检材料表面细小缺陷磁粉显现的程度叫做检测灵敏
14、度，或叫做磁粉检测灵敏度。根据工件上缺陷显现的情况，磁粉的显示可分为四种情况：（1）显示不清。磁粉聚集微弱，磁痕浅而淡，不能显示缺陷全部情况，重复性不好，容易漏检，其检测灵敏度也是最低，不能作为判断缺陷的依据。（2）基本显示。磁粉聚集细而弱，能显示缺陷全部形状和性质，重复性一般。其检测灵敏度表现亦欠佳，做为缺陷判断依据效果不佳。（3）清晰显示。磁粉聚集紧密、集中、鲜明，能显示全部缺陷形状和性质，重复性良好，能达到需要的检测灵敏度。这是磁粉检测判断的标准。（4）假显示。缺陷处磁粉聚集过密，在没有缺陷的表面上有较明显的磁粉片或点状附着物。有时金属流线、组织及成分偏析、应力集中、局部冷作硬化等成分组
15、织的不均匀现象也有所显示。伪显示影响缺陷的正常判断，是检测灵敏度显示过度的反映，应该注意排除。以上四种显示并不是孤立的，在不同的检测条件下各种缺陷显现的情况并不一致，检测灵敏度也不一样。一般情况下较大的缺陷显示较为清晰，而细微缺陷磁痕则较模糊或不能显示。应该根据产品设计要求及工艺制度等来确定磁粉检测的检测灵敏度，使在工艺许可的条件下规定检查的缺陷的磁痕能够清晰显示。影响磁粉检测灵敏度的主要因素有： 正确的磁化参数（包括工件磁化的方向和磁场大小的确定）； 合适的检测时机； 适当的磁化方法和检验方法； 磁粉的性能和磁悬液浓度及质量； 检测设备的性能； 工件形状与表面粗糙度； 缺陷的性质、形状和埋藏深度； 正确的工艺操作； 检测人员的素质； 照明条件等。 其中，合理地选择磁化方法和磁化规范的工艺参数是保证磁粉检测灵敏度的关键因素。即是说，要保证磁粉检测灵敏度，必须选择能够显示缺陷的最佳磁化方向的方法，以及能够在这种方法下清晰显示缺陷的磁化电流规范。3
