QA-WI-001,磁粉检验作业指导.doc

编号：QA/WI-001
英 格 伟 精 密 机 械 有 限 公 司
ENGREAT PRECISION MACHINE CO., LTD

版次：A/0
编制：
磁粉检测作业指导
MAGNETIC PARTICLE TEST INSTRUCTION
批准：
第 11 页, 共 11 页

1. 范围
1.1 本程序描述了通过可见光或者荧光方法进行磁粉检测的方法和技术。该检测方法符合ASTM E709以及ASME卷V条款7的要求。
1.2 本程序适用于铁磁材料，该材料可以通过永久磁铁识别，或者通过保留剩余磁场能力来识别。
注1：双相钢和超级双相不锈钢可能会显示一定的铁磁性能，但不能被认为是铁磁材料。应采用着色渗透方法来检测该材料。
注2：关于常用铁磁材料的判定，也可参照ASTM E1444 附录X5列举的材料类别。
2. 参考标准和规范
引用的标准和参考文件的版本为本检测方法发布时的最新版本。引用的标准和参考文件发生变更，并对产品和服务的质量产生影响时，会导致本文档的升版。
2.1 ASTM E-709, 磁粉检测方法
2.2 ASME Sec. V Article 7 磁粉检测
2.3 SNT-TC-1A 无损检测人员资格鉴定和认证推荐实施细则
2.4 ISO 9712无损检测人员资格鉴定和认证
3. 人员
3.1所有按照本规范执行无损检测人员的评定和取证都应按SNT-TC-1A或者ISO9712，或者等效标准（如GB/T9445等同于ISO9712）的书面方法进行。
3.2 按照本规范执行具体检测以评估合格或者不合格，并记录结果的人员，至少应具有1级资质。
3.3 按照适用的规范和标准进行解释和评估检测结果的人员，需要2级或以上的资质。
3.4 获证人员的资质记录应当被妥善保存。
3.5 无损 检测人员应根据ASNT-TC-1A的规定，每年进行一次视力检查，不得有色盲。
4. 设备
4.1 以下是被认为能够产生满意的产品检测结果的典型设备，其他设备如果可以满足本规范的要求，也可以使用。
4.2 磁化设备：可以是台式的、便携式的、或者手持式磁扼。
4.3 辅助器材，一般应包括：
- 磁场强度计
- A1型、C型、D型或M1型灵敏度试片，或者客户要求型号的试片
- 磁场指示器
- 照度计（白光）
- 黑光灯
- 黑光辐照计
- 毫特拉斯计
- 磁悬液浓度沉淀管
4.4 设备校准：
磁化设备应按照ASTM E709规定或者形成的工厂程序每6个月进行一次校准。在对设备进行过影响功能的维护保养时，必须进行校准。当有书面的技术文档证明设备的可靠性和稳定性时，可以每年校准一次。
用于测量关键参数的辅助器材也应按照ASME要求周期校准，具体如下：
器材
校准周期
备注
磁场强度计
12个月

黑光辐照计
12个月

白光照度计
12个月

4.5 每次校准的标签可以提供过去校准的证据。在任何情况下，如不能提供检定贴纸的标识，则必须重新校准。
4.6 磁扼提升力校准
使用期间电磁扼的提升力应每6个月校准一次。永久磁扼，第一次使用前应校准提升力。所有磁扼，当受损伤或修理后必须重新校准。
当使用磁扼最大间距时，每个交流磁扼至少应有4.5kg提升力，直流或者永久磁扼至少应有18.1kg提升力。
5. 工艺要求
5.1 进行磁粉检测前，必须编制磁粉检测工艺卡。检测工艺卡由Ⅱ级或以上人员按照客户要求及本作业指导编制。
5.2 工件的检查区域应当为客户、工程部规范或者质量计划规定的区域。所有的检测应进行足够的重叠以确保要求检测的区域得到100%的覆盖。
5.3 所有磁粉检测都应通过连续法进行。
6. 通用检测要求
6.1 表面准备
6.1.1) 一般来说，焊接、轧制、铸造、机加工或者锻造后的表面已能获得良好的结果，但若表面凹凸不平可能干扰不连续性的显示时，则应通过打磨或者机械加工处理以获得合适的表面。
6.1.2) 镀层或涂层：采用直流电流或整流交流（半波整流或全波整流）的湿法荧光磁粉检测时，可以在下列镀层/涂层/金属基体组合条件下进行，前提是镀层/涂层最大厚度不超过以下值。不允许使用磁扼法检测。

注意：磷酸锌是由金属表面化学反应形成磷酸晶体的转换镀层。使用防锈油的位置，检测时应进行彻底清洁。
6.1.3) 磁粉检测前，待检查的表面和至少25.4mm以内的临近区域应该是干燥的，并且无任何污垢、油脂、纤维屑、焊剂和焊接飞溅物或其他影响检测的外来物。厚度在0.02~0.05mm之间，用于增强反差的绝缘膜层，并不影响缺陷的显示。但是电接触处所有点，必须完全去除此类膜层以便于直接通电磁化。如果工件检查区域残留有涂覆层，必须证明即使在涂覆层最厚的地方，不连续性仍然可以被有效探测到。
6.1.4) 清洁工件可以用化学或者机械的方法完成，清洁材料和清洁方法不应对实际的检查、评估和说明的结果产生影响。如果检测方法为荧光时，清洁的材料不应有残余的荧光。
6.2 磁化
6.2.1) 应通过适当的方法建立必要的磁场强度，具体可见第7节中列出的一种或多种方法。但注意触头法不允许用在工件触液表面或者密封表面（产品检测指导书上的wet surface或者seal surface）。未经客户同意的情况下，禁止使用此类触头对工件进行磁化。
6.2.2) 所用的磁场强度应足以形成满意的磁痕，但不应大到因磁粉颗粒非相关聚集而干扰了相关显示。影响所需磁场强度的因素有：工件大小、形状、磁导率、磁化方法、涂层、磁粉颗粒的使用方法，缺陷类型和位置等。有必要证实磁场强度适当时，可采用标准试片或者磁场指示器予以验证。
6.2.3) 标准试片用于检测磁粉检测设备、磁粉和磁悬液的综合性能，了解被检工件表面有效磁场强度和方向、有效检测区以及磁化方法是否正确。标准试片有A1型、C型、D型和M1型等。磁粉检测时一般应选用A1-30/100型标准试片。当检测焊缝坡口等狭小部位，由于尺寸关系，A1型标准试片使用不便时，一般可选用C-15/50型标准试片。为了更准确地推断出被检工件表面的磁化状态，当用户需要或技术文件有规定时，可选用其他类型或者客户指定类型的标准试片。
6.2.4) 每个班次开始工作前，应进行系统灵敏度的校验。校验时，用透明胶布将标准试片贴在工件被检范围的一端，刻槽的一面朝向工件。用与工件探伤相同的磁化规范进行磁化，当试片人工刻槽磁痕显示清晰时，则认为系统灵敏度合格
6.2.5) 磁场指示器的作用与标准试片相同，但它仅是一种粗略的校验。磁场指示器应当被用于一批零件中的首件；磁粉检测期间，每8小时的轮班开始时使用一次指示器；在检测员认为需要时也可以使用指示器。
6.3 磁化方向
为确保对不连续性探测的最大有效性，应对每一个区域检测两次，检测应在近似垂直的两种磁力线方向进行。利用不同的磁化方法进行两次检查，比如利用通电法或者中心导体法产生周向磁场作为第一次检查，然后利用其他方法比如线圈法产生纵向磁场作为第二次检查。
6.4 磁粉的应用
所采用的检测介质铁磁粉可以是湿的，也可以是干的；可以是荧光的，也可以是非荧光的。检测应采用连续法作业。
6.4.1) 干磁粉的应用、连续法：
- 检测过程中，当采用干磁粉进行检测时，应先通电磁化工件，再施加磁粉直至洒粉作业完成并且多余的磁粉吹掉后再停止磁化。
- 检测过程中当工件被磁化后，施加干磁粉从而在工件表面形成一层薄薄的、均匀的、如灰尘般的涂层，可使用特殊设计的采用空气方式的喷洒器或以人工抖动洒粉。操作者将磁粉洒入空中的过程应使落在工件表面时接触力最小，并且磁粉呈均匀的雾状分布。
- 施加磁粉后，停止磁化前，如果影响解释和评定，应将多余的磁粉去除，可采用悬空通电的方式以形成足够的磁力去除多余的磁粉，但不能太强以免干扰表征缺陷的漏磁区域的磁粉停留。也可以用缓和的气流去除多余磁粉。为分辨由近表面缺陷而形成的宽而细、模糊的堆积磁痕，在施加磁粉和去除多余磁粉的过程中必须细致观察缺陷磁痕的形成。
6.4.2) 湿磁粉的应用、连续法：
- 荧光磁粉或非荧光磁粉按要求的浓度悬浮在溶液中，检测时应轻轻喷洒或者流过工件的被检测区域，或者将整个工件浸没在磁悬浮液中。
- 要求采用正确的次序和时间对工件磁化和喷洒磁悬液以获得正确的磁痕形成及保持。因此要求在激励磁化电路之前预先喷洒磁悬液、磁化的同时继续喷洒磁悬液流过工件表面。
- 磁化电流每次通磁周期至少为1/2秒，并且两次触发之间的间隔最短。第二次触发应快速紧跟第一次触发，并且在喷淋磁悬液及之后，观察工件缺陷磁痕之前实施。对于小型工件，也可能仅需单次触发磁化即能获得合适的磁化效果。
6.4.3) 无论使用干磁粉或者湿磁粉，都必须注意并防止被检测表面局部过热，电弧或者灼烧，特别是在高碳钢或者合金钢材料上的，不正确的的磁化方法可能会产生麻点或者开裂。
6.4.4) 由于高精度加工的工件表面形成的微弱磁痕容易被冲刷掉，因此应注意防止磁悬液高速冲刷关键表面。
6.5 解释和评定
6.5.1) 干粉法：为了辨别由局部表面不连续产生的磁痕堆积，当施加磁粉和去除多余磁粉时，应当仔细观察磁痕的指示。如果表面很粗糙，由于粉末的附着，判读可能很困难。
6.5.2) 湿磁粉：如果表面很粗糙，比如粗糙的焊接梁，可能由于磁粉机械附着，判读十分困难。
6.5.3) 非相关显示 由漏磁场引起的磁痕。然而这种磁痕是由于部件的设计，偶然事故或与要探测的有害缺陷无关的其它特性造成的。此术语的含义表明该磁痕与可能构成缺陷的不连续性无关
6.5.4) 对磁痕进行有关它的起因的解释时必须考虑以下因素
- 磁痕的外观
- 磁痕的方向和形状
- 制造部件的材料类型
- 部件的加工过程，机加工类型、热处理等。
- 同类部件过去进行破坏性试验如解剖、酸蚀、断口、修整、磨光等所获得的经验。
6.5.5) 复验
当出现下列情况之一时，需要复验，复验按本规程第6.1条至6.3条的程序重新检测。
- 检测结束时，用标准试片验证检测灵敏度不符合要求时；
- 发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时；
- 合同各方有争议或认为有必要时。
6.6 湿磁粉的要求
6.6.1) 应定期监控磁悬液的浓度和污染状况。浓度测定频次如下：1）每天使用探伤设备前 2）连续运行8小时后 3）操作员认为必要时。
6.6.2) 湿磁粉浓度检查的要求
- 取样前，应通过循环系统将悬浮液搅动至少30分钟，以确保沉淀在液槽滤网、槽边角和槽底的所有磁粉完全混合。
- 从喷管或喷嘴取100mL的磁悬液，退磁并在读取数值前让试样沉淀60分钟（石油蒸馏产品）或者30分钟（水基磁悬液）。 沉淀在试管底部的体积量标识槽中磁粉浓度。
- 除非磁粉生产厂另有规定，对荧光磁粉要求的沉淀体积为每100mL槽液样品为0.1~0.4mL。非荧光磁粉要求为1.2~2.4mL。
6.6.3) 磁悬液污染控制
- 应当每天检查荧光和非荧光槽液的污染状况，这些污染物如灰尘、铁屑油垢、纤维屑、不稳定荧光颜料和影响磁粉检测过程性能的磁粉凝聚。
- 载液污染：对荧光槽液，沉淀上方的液体用黑光（即紫外灯）检测，液体将只有少量荧光。颜色可以用同种材料制成的新磁悬液样品比较，或者用保留的且没有使用过的磁悬液比较。如果槽液比样品明显多了荧光，则应更换槽液。
- 磁粉污染：如果槽液是荧光的，应该在黑光下检测离心管内的渐变部分，而在条状或束状可见光（既对荧光磁粉又对非荧光磁粉适用）的条件下，在颜色或外形方面是不同的。条状或者束状光可以表征污染。如果条状或者束状的污染总量超过磁粉量的30%，或者该液体明显是荧光的，应该更换槽液。
6.7 检测温度
工件表面的温度在检测过程中不应超过： A) 干粉法：232℃ B) 湿粉法57℃
6.8 荧光磁粉光线要求
6.8.1) 应当在暗区或者控制室，使用过滤的黑光进行评估。荧光磁粉检测周围黑暗光线的可见光亮度最大不超过20lx。
6.8.2) 黑光或者紫外线光源强度至少应当在每一个轮班或者开始检测操作时测量，每操作8小时最少测量一次，当工作地点变更时，或者灯熄灭和重新亮起时都要检测。允许黑光或者紫外线灯在使用或测量紫外光照射强度前至少预热5分钟。当用合适的黑光照度计检测时，被检测表面的黑光强度不应少于1000uW/cm2
6.8.3) 暗室眼睛的适应： 在使用黑光检测工件前，检测员应当在暗区停留至少5分钟，以便检测员的眼睛可以适应暗室的光线。检测期间不允许戴光敏或有色眼镜。
6.9 可见光强度
对于非荧光磁粉，正在检测的工件表面可见光最小强度应为1076lx.
现场检测：对于一些使用非荧光磁粉的现场场合，在得到客户批准的情况下，可以使用强度低至538lx的可见光。
7. 磁化技术
下列5种磁化技术之一种或者几种都可以使用：
- 触头技术 （周向磁化）
- 纵向磁化技术 （环形线圈法）
- 周向磁化技术 （直接通电法、中心导体法）
- 磁扼技术 （纵向磁化）
- 多向磁化技术
7.1 通电法（周向磁化）
7.1.1) 磁化方法：通过向被检工件上通电完成磁化, 它将产生与被检工件上电流流向近似垂直的周向磁场。
7.1.2) 磁化电流：使用直流、整流（半波整流或者全波整流）或者交流电流磁化等，要求的电流按照以下原则并结合6.2.2节描述的磁场指示器确定。电流大小与外径的比值应保持在11.8~31.5A/mm，即300~800A/in.

工件外径D (mm)
推荐电流
D<=125
27.55~31.5 A/mm
D=125~250
19.68~27.55A/mm
D=250~380
11.8~19.68A/mm
D>380
3.93~13.0A/mm
- 对于几何形状非圆形的工件，应以垂直于电流方向的最大截面对角线确定用于上述公式中的外径大小。
- 如果按照上述公式无法达到所要求的电流水平，应采用可达到的最大电流，并应用磁场指示器来确定合适的磁场。
- 对于空心工件，或者使用交流电的情况，如果上述公式计算电流不能获得满意结果，可以参照JB/T8486<锻钢件磁粉检测方法>并咨询客户无损检测工程师以决定电流。
应使用编织铜或者铅接触电极，注意确保工件和电极的接触区域足够充分，以传递所需电流，并确保工件不会过热、电弧或者灼烧产生。
7.2 环形线圈法（纵向磁化）
7.2.1) 磁化方法：
这种磁化方法是利用电流通过多匝固定线圈（或电缆）实现磁化的，其线圈（或电缆）围绕在被检测工件或者工件一部分的周围，产生与线圈轴线平行的纵向磁场。
如果利用预制的固定线圈时，应将工件置于线圈侧面进行检测，这在线圈开口比工件横截面大10倍以上时尤其重要。
7.2.2) 磁场强度
本方法使用直流、整流（半波整流或者全波整流）或者交流电流磁化。所要求的磁场强度是以工件长度L和直径D为基础，按照下述规则进行计算的。
采用的最小磁场强度，应能显示有异议的缺陷磁痕并对其加以区分。最大磁场强度，应恰好低于磁粉在工件表面开始产生过度吸附这一临界点。
长的工件应分段磁化，每段不超过460mm进行检测，并在计算所需磁场强度时，L即以460mm计算。对于不超过460mm的工件，应当以工件实际长度和直径计算。对于非柱状工件，直径D取最大横截面的对角线。
- 当工件放置在低填充系数线圈（工件直径与线圈直径比率小于10%的固定线圈）侧面时，具有长径比L/D在3-15之间的工件。磁化电流应当按照以下确定：

- 当工件放置在低填充系数线圈（工件直径与线圈直径比率小于10%的固定线圈）中心时，具有长径比L/D在3-15之间的工件。磁化电流应当按照以下确定：

- 对于将工件放置在高填充系数线圈或者缠绕电缆时（高填充系数线圈是指工件外径完全或者接近完全填充在环绕线圈内径里的线圈），且长径比L/D大于或等于3之间时，磁化电流应当按照以下确定：

- 如果因为工件形状或者尺寸原因导致上述计算所得电流不能获得满意的结果，则应当使用磁场指示器建立适当的安培数。
- 当工件长径比L/D小于2时，不能采用线圈磁化技术。
7.2.3) 磁化电流
获得必须的磁场强度所需的电流，应当通过7.2.2) 中获得的安培匝数除以线圈匝数来获得。如下：
安培（表读数）=安培匝数 / 线圈匝数 (+/-10%)
7.3 中心导体法（周向磁场）
磁化方法：
这种方法利用中心导体来检测环形或者空心圆柱零件的内表面，也可以用来检测这些形状工件的外表面。在检查大直径的空心圆柱体时，导体应放置在靠近圆柱体的内表面。当导体不在中心时，应顺次检测圆柱体的整个圆周，并用磁场指示器确定每一次导体位置所能检测的弧长范围，也可以用棒或者电缆穿过圆柱体的内孔，以感应的方法产生周向磁场。
磁化电流：
需要的磁场强度应当等于7.1.2（通电法）中对单根中心导体所确定的强度，磁场大小应与穿过空心零件的中心导电电缆根数整正比。例如：在用单根中心导体时要求用6000A检测工件，若两圈电缆时只要3000A， 5圈电缆时只要1200A。必要时，应采用磁场指示器来确定磁场是否合适。

7.4 磁扼方法（纵向磁化）：
该方法仅用于探测工件表面上开口的不连续性, 用于表面可以正确固定磁极的工件。
磁化方法：应当使用交流或直流的电磁磁扼或者永久磁磁扼在2极之间建立磁场。
7.5 触头法（周向磁化）
7.5.1) 磁化方法：
触头法是利用便携式通电触棒压在检测表面上进行磁化的。这种方法不能用在工件触液表面或者密封表面。
应注意保持触头清洁平整，以尽可能减少局部过热和表面灼烧。通常使用铜制或者铝质触头，但如果磁化电源开路电压大于20V，建议采用铅、钢或者铝（而不用铜）做电极触头的尖端，以避免用铜尖端时会在被检测工件上形成铜沉淀。
7.5.2) 磁化电流：
使用直流、整流（半波整流或者全波整流）或者交流电流磁化。电流根据工件截面厚度决定

工件厚度T (mm)
电流值I (A)
T＜19
（3.5～4.5）倍触头间距
T≥19
（4～5）倍触头间距
触头间距不应超过203mm；为了提高灵敏度或受检区域几何尺寸限制时，可以使用较短的间距，但不得小于76mm。
7.6 多向磁化法：
磁化方法：
该磁化方法是通过高电流电源以三个电路快速逐个通电进行磁化，这种迅速交替的磁化电流的效果是在工件上产生多向的综合磁化。周向磁场或者纵向磁场的产生可以通过本程序描述的方法，任意组合来完成。这种方法仅适用于湿磁粉连续方法。
8. 退磁和检查后的清洁
当工件上残留的剩磁可能影响后续操作或者使用时，可以在完成检查后的任何时间退磁。
使用磁场指示器扫描工件以确定没有剩余磁场。工件表面的指示器读数大于3个刻度（近似3高斯）时，应当使用交流线圈，交流磁扼或者交直流递减的方法退磁。退磁后，表面剩磁不大于0.3mT（240A/m）
完成评价、报告和退磁后，清除工件上的磁粉材料。可通过不损坏工件的任何途径（比如：用干布擦、手动钢丝刷、清洁溶剂或者水等）来进行清洁工件。
9. 过热及电弧烧伤
应当注意并防止工件表面的局部过热、电弧、烧焦，特别是高碳钢或合金钢，可能因为不适当的磁化方法而产生麻点或开裂。弧伤应当磨除并重新检测。
10. 缺陷指示的评估
10.1 磁粉检测的显示，可能未必代表缺陷，因为有时会遇到非相关的磁痕。如果磁痕被认为是非相关的，可以通过表面情况评估，然后在重新检测以决定缺陷是否存在。表面处理后进行重新检测，如果磁痕不再存在时，被认为该磁痕对于实际缺陷是不相关的。如果重新检测中，出现了磁痕，这些或者所有原来的磁痕被认为是相关的。
10.2 与表面裂纹无关的非金属夹杂物和磁导率的变化，也被认为是非相关的指示。当夹杂物或者磁导率的变化可疑时，应当清洁零件，并作渗透检查。液体渗透检查时，如果没有发现指示，应当证明该指示不是实际的表面裂纹，与此不相关。如果渗透检测有指示，则这些指示被认为是相关的。当需要时，液体渗透检查报告应当包含在磁粉检测报告中。
10.3 发现磁痕后，应不少于2次反复磁化，当确认为相关显示后，用记号笔在工件上标出，用草图在探伤记录上标注。
10.4 可接受的工件应当按照以11章节形成报告。
10.5 被拒收的工件或者不能通过轻微表面处理达到接收条件的工件，应当从可接收的工件中隔离，并按照内部不合格品控制程序处置。工件上不可接受的区域应当用不易清除的记号笔（或者油漆笔）圈出。
11. 检测报告
11.1 完成检测后，应当编制检测报告，包含以下内容：
- 标识被检测的项目（零件号、版本号、序列号、订单号等）
- 所有相关指示和相应位置的解释和评定。
- 检测所用的规范或者检测方法和版本，以及可接受的标准，所用设备的类型，电流类型，方法，磁粉的类型（湿粉或者干粉，可见光的或是荧光的），磁浮介质、磁悬液浓度，线圈匝数，磁场强度和检测区域。工件的条件和表面状况等。
- 检测员签名及证书等级
- 任何见证的人员
- 如要退磁，所用的退磁技术
- 如使用，所用的人造光源
- 如要求，检测后的清洁。
- 完成检测的时间和日期
- 完成检测后，应当编制检测报告，包含以下内容：
11.2 检测报告转质量部存档。保存时间不少于10年。

附录A 磁粉检测系统验证周期
磁粉检测综合系统, 包括设备、人员、辅助材料等应进行定期检测，验证其适宜性

序号
项目
验证周期A
备注
1
可见光强度
每班, 必要时增加频次
对非荧光磁粉法, 要求>1076lx
2
暗室光强度
每班
荧光磁粉暗室，要求<20lx
3
黑光强度
每班, 或黑光灯状态变化时
要求工件被检表面处>1000uW/cm2
4
灵敏度测试
8小时 / 改变工件规格
一般A1-30/100试片，或客户指定
5
磁悬液污染物
8小时

6
磁悬液浓度
8小时，或每次更换时
荧光0.1~0.4mL; 非荧光1.2~2.4mL
7
视力检查
12个月
近距检查，无色盲色弱
8
磁化设备
6个月
送外部校准
9
白光照度计
12个月
送外部校准
10
黑光辐照计
12个月
送外部校准
11
磁场强度计
12个月
送外部校准