磁粉检测概况.docx

磁粉检测标准及实例应用
2012107112 雷一鸣
摘要—磁粉检测是利用电磁现象检测工件表面缺陷的无损探伤方法之一，主要用于检测铁磁性材料和工件表面或近表面裂纹以及其他一些缺陷。经磁粉探伤机磁化后的铁磁性工件内部存在磁场，而在工件表面缺陷处形成漏磁场，将会吸附磁粉探伤机中磁悬浮液的磁粉,形成磁痕，从而显示出工件的表面缺陷。
关键词：磁粉 漏磁场 铁磁性 介质

引言：磁粉检测是利用电磁现象检测工件表面缺陷的无损探伤方法之一，主要用于检测铁磁性材料和工件表面或近表面裂纹以及其他一些缺陷。经磁粉探伤机磁化后的铁磁性工件内部存在磁场，而在工件表面缺陷处形成漏磁场，将会吸附磁粉探伤机中磁悬浮液的磁粉,形成磁痕，从而显示出工件的表面缺陷。其中漏磁场的宽度比表面缺陷处的实际宽度大数倍甚至数十倍,磁痕实际将工件表面的裂纹放大了，便于进行检测和观测。直至目前为止，磁粉检测仍然被认为是表面裂纹检测最灵敏的方法之一，尤其是在表面不平或表面不规则性与所需检测的裂纹相比大得多的情况下，磁粉检测通常被考虑为表面裂纹检测最好的方法。在检测过程中影响漏磁场形成的因素有很多，但磁粉检测的原理决定它只对表面缺陷最灵敏，对内部的缺陷将随埋藏深度的增加而迅速下降。
1 磁粉检测发展历史
1922年，美国人Hoke发现，由磁性夹具夹持的硬钢块上磨削下来的金属粉末，会在钢块表面的裂纹区形成一定的花样；1929年,Forest 运用该原理首次实现对油井钻管裂纹检验，但并未获得成功；1930年，干磁粉成功应用于焊缝及各种工件的探伤；1934年，生产磁粉探伤设备和材料的美国磁通公司成立。
20世纪50年代，部分大型国有企业设立无损检测部门，新中国磁粉检测和渗透检测工作开始起步。60年代，在仿制的基础上，研制出大型交流磁粉探伤机。设备与器材研制工作初露端倪。1978年，中国机械工程学会无损检测分会磁粉、渗透检测专业委员会成立，并首次召开全国性技术交流会。1982年，国内首次开办磁粉检测专业Ⅱ级人员培训班，结束了检测人员无证操作的历史。20世纪80年代，随着改革开放的深入开展，通过引进吸收和再创新，我国的磁粉检测技术获得快速发展，迅速缩短了与先进国家间的差距。90年代，标准化工作取得重要进展，磁粉检测技术标准化体系基本形成。2000年以来，随着数字化技术的发展，磁粉检测技术开始进入半自动/自动化和图像化时代。
2磁粉检测原理
铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变 而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，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。　磁粉检测定义　磁粉检测(Magnetic Particle Testing,缩写符号为MT），又称磁粉检验或磁粉探伤，属于无损检测五大常规方法之一。
3操作步骤
第一步：预清洗 所有材料和试件的表面应无油脂及其他可能影响磁粉正常分布、影响磁粉堆积物的密集度、特性以及清晰度的杂质。
第二步：缺陷的探伤 磁粉探伤应以确保满意的测出任何方面的有害缺陷为准。使磁力线在切实可行的范围内横穿过可能存在于试件内的任何缺陷。
第三步：探伤方法的选择
1：湿法：磁悬液应采用软管浇淋或浸渍法施加于试件，使整个被检表面完全被覆盖，磁化电流应保持1/5~1/2秒，此后切断磁化电流，采用软管浇淋或浸渍法施加磁悬液。
2：干法。磁粉应直接喷或撒在被检区域，并除去过量的磁粉，轻轻地震动试件，使其获得较为均匀的磁粉分布。应注意避免使用过量的磁粉，不然会影响缺陷的有效显示。
3：检测近表面缺陷。检测近表面缺陷时，应采用湿粉连续法，因为非金属夹杂物引起的漏磁通值最小，检测大型铸件或焊接件中近表面缺陷时，可采用干粉连续法。
4：周向磁化。在检测任何圆筒形试件的内表面缺陷时，都应采用中心导体法；试件与中心导体之间应有间隙，避免彼此直接接触。当电流直接通过试件时，应注意防止在电接触面处烧伤，所有接触面都应是清洁的。
5：纵向磁化。用螺线圈磁化试件时，为了得到充分磁化，试件应放在螺线圈内的适当位置上。螺线圈的尺寸应足以容纳试件。
第四步：退磁。将零件放于直流电磁场中，不断改变电流方向并逐渐将电流降至零值。大型零件可使用移动式电磁铁或电磁线圈分区退磁。
第五步：后清洗。在检验并退磁后，应把试件上所有的磁粉清洗干净；应该注意彻底清除孔和空腔内的所有堵塞物。

4磁痕分析
常见的相关磁痕主要有：
a.发纹：是一种原材料缺陷。钢中的非金属夹杂物和气孔在轧制、拉拨过程中随着金属的变形伸长而形成发纹。其磁痕特征为：呈细而直的线状，有时弯曲，端部呈尖形，沿金属纤维方向分布。磁痕均匀而不浓密。擦去磁痕后，用肉眼一般看不见发纹。长度多在20mm以内，连续或断续。
b.非金属夹杂物：磁痕不太清晰，一般呈分散的点状或短线状分布。
c.分层：呈长条状或断续分布，浓而清晰。
d.材料裂纹：呈直线或一根接一根的短线状磁痕。磁粉聚集较浓显示清晰。
e.锻造裂纹：浓密、清晰，呈直的或弯曲的线状。
f.焊接裂纹：在焊缝或热影响区内，其长度可为几毫米至数百毫米；深度较浅的为几毫米，较深的可贯穿整个焊缝或母材。磁痕浓密清晰，呈直线、或弯曲状，也有的呈树枝状。
g.气孔：磁痕呈圆形或椭圆形，不太清晰，浓度与气孔的深度有关，埋藏气孔一般要用直流磁化才能检出。
h.淬火裂纹：磁痕浓密清晰，一般呈细直的线状，尾端尖细，棱角较多；渗碳淬火裂纹的边缘呈锯齿形；工件锐角处的淬火裂纹呈弧形。
i.疲劳裂纹：磁痕中部聚集磁粉较多，两端磁粉逐渐减少，显示清晰。相关磁痕有时要作为永久性记录保存，记录方法有照相、用透明胶带贴印、涂层剥离或画出磁痕草图等。
5探伤介质
磁粉的功用是作为显示介质，其种类包括有：
a.黑磁粉-成分为四氧化三铁（Fe2O3），呈黑色粉末状，适用于背景为浅色或光亮的工件。
b.红磁粉-成分为三氧化二铁（Fe2O3），呈铁红色粉末状，适用于背景较暗的工件。
c.荧光磁粉-在四氧化三铁磁粉颗粒外裹有荧光物质，在紫外线辐照下能发出黄绿色荧光，适用于背景较深暗的工件，特别是由于人眼色敏特性的原因，使得以荧光磁粉作磁介质的磁粉检验较之其他磁粉具有更高的灵敏度。
d.白磁粉-在四氧化三铁磁粉颗粒外裹有白色物质，适用于背景较深暗的工件。
为了便于现场检验的使用，目前商品化的磁介质种类很多，除了有黑、红、白磁粉，荧光磁粉，还有球形磁粉（空心、彩色，用于干粉法），还有事先配置好的磁膏、浓缩磁悬液，还有磁悬液喷罐等等，以及为了提高背景深暗或者表面粗糙工件的可检验性而提供的表面增白剂（反差增强剂）等。 为了保证磁粉检验结果的可靠性，对磁粉（包括磁性、粒度、形状）以及磁悬液的浓度、均匀性、悬浮性等均需要经过校验合格后才能使用，并且在使用过程中也需要定期校验，此外对于观察评定时环境的白光照度，或者荧光磁粉检验时使用的紫外线灯的紫外线强度等等，也是属于校验的项目，以求保证检验质量。
6磁粉探伤的优缺点

优点：1）对于铁磁材料，其表面和近表面的开口和不开口的缺陷都可以检测出来；
2）具有很高的灵敏度，能检测出微米级宽度的缺陷；
3）直观地显示出缺陷的大小、位置、形状和严重程度，并可大致确定缺陷性质；
4）检测结果重复性好；
5）单个工件检测速度快，工艺简单，成本低，污染小；
6）综合使用多种磁化方法，则工件各个方向的缺陷都可以检测出来，几乎不受工件大小和几何形状影响；
局限性:1） 只能检测铁磁性材料以及表面、近表面缺陷；
2）单一磁化方法检测受工件几何形状（如键槽）影响，会产生非相关显示；
3）通电法和触头法磁化时，易产生打火烧伤；
4）不适用于奥氏体不锈钢和用A体不锈钢焊条焊接的焊缝；也不适用于检测铜、镁、钛合金等非磁性材料。

参考资料：
[1] 磁粉、渗透检测技术的发展．中国检测网，2012,1
[2] 宋地哲．《磁粉检测》：[M].北京：中国劳动社会保障出版社．2007
[3] 丁媛，冯启华．影响磁粉检测灵敏度的因素分析：[J]．中国科技纵横2013(19).P156-156.
[4] 磁粉检测. 无损检测资源网.