1、第四章第四章 磁粉检测磁粉检测(MT)技术技术无损检测方法选择无损检测方法选择1）所要检查的缺陷的位置：）所要检查的缺陷的位置：表面：表面：PT，MT，ET；内部：内部：RT，UT。2）缺陷的种类：）缺陷的种类：平面型缺陷：平面型缺陷：UT为主为主 体积型缺陷：体积型缺陷：RT为主为主3）工件类型）工件类型 焊缝：焊缝：UT，RT，MT(PT)；板材：板材：UT；管材：管材：UT，ET,MFL；Magnetic Flux Leakage 锻件：锻件：UT,RT；铸件：铸件：钢：钢：MT，UT，RT；铝：铝：RT，UT 各种钢结构：各种钢结构：MT，UT，PT，RT。磁粉检测方法视频磁粉检测方法
2、视频1磁粉检测原理和特点磁粉检测原理和特点1.1 磁粉探伤原理磁粉探伤原理 被检材料被磁化后被检材料被磁化后,如材料存在如材料存在不不连续性连续性(或缺陷或缺陷),则会在材料表面产生则会在材料表面产生漏磁场漏磁场,利用漏磁场对利用漏磁场对磁粉磁粉的吸附的吸附,可显可显示漏磁场的存在示漏磁场的存在,从而实现对材料表面从而实现对材料表面及近表面及近表面缺陷缺陷的无损检测。的无损检测。1.1 磁粉探伤原理磁粉探伤原理 磁力线磁力线磁粉磁粉漏磁漏磁裂纹裂纹1.2 实现磁粉探伤的条件实现磁粉探伤的条件1.2.1 材料材料-铁磁性介质；铁磁性介质；磁介质的分类磁介质的分类 1)顺磁性材料顺磁性材料 m0；
3、r1。2)抗磁性材料抗磁性材料 m0；r1。3)铁磁性材料铁磁性材料 m=102-103；r 1。1.2.1 材料材料-铁磁性介质；铁磁性介质；1.2.2 磁化装置磁化装置 (装置类型装置类型,激磁电流激磁电流,H-I的关系的关系)；1.2.3 磁粉磁粉 显示介质显示介质(干法干法,湿法，荧光非荧光湿法，荧光非荧光)Fe3O4，Fe2O3。MT历史历史：磨削加工裂纹磨削加工裂纹,特征网状或细条状裂纹。特征网状或细条状裂纹。1.2 实现磁粉探伤的条件实现磁粉探伤的条件1.3 MT特点特点(适用性和局限性适用性和局限性)检查检查铁磁性材料铁磁性材料的的表面和近表面表面和近表面(取取决于方法决于方法
4、,一般一般12mm)缺陷；缺陷；显示直观显示直观,灵敏度高灵敏度高(磁痕有放大作磁痕有放大作用用)；设备简单设备简单,操作方便操作方便,费用低费用低,效率高效率高(大型设备与要求有关大型设备与要求有关)。2.磁粉检测的物理基础磁粉检测的物理基础 2.1磁场与磁力线磁场与磁力线 想象中存在的封闭线想象中存在的封闭线,用来说明磁场的用来说明磁场的存在存在,描述磁场的分布情况：表征磁场的大描述磁场的分布情况：表征磁场的大小用线的疏密；表征磁场的方向用线上某小用线的疏密；表征磁场的方向用线上某点的切线方向。点的切线方向。磁体外：从磁体外：从N S,磁体内从磁体内从S N，磁力线不能互相相交，一点只有一
5、个磁力线不能互相相交，一点只有一个磁场方向。磁场方向。磁体外：从磁体外：从N S,磁体内从磁体内从S N，磁力线不能互相相交，一点只有一个磁磁力线不能互相相交，一点只有一个磁场方向。场方向。2.2 安培环流定理安培环流定理 磁感应强磁感应强度矢量沿任何闭合环路度矢量沿任何闭合环路L的线积分的线积分,等等于穿过这环路所有于穿过这环路所有电流强度电流强度的代数和的的代数和的0倍。倍。H=I/2R.右手定则和右手螺旋法则右手定则和右手螺旋法则 2.3 电流与磁场的关系电流与磁场的关系（安培环流定理和右手定则的应用）（安培环流定理和右手定则的应用）解决问题：解决问题：1）不同电流的）不同电流的磁场分布
6、磁场分布；2）磁场大小磁场大小的计算；的计算；3）磁场的）磁场的方向方向(磁场类型磁场类型)。3磁粉检测工艺磁粉检测工艺3.1 连续法和剩磁法连续法和剩磁法 连续法的操作要点：连续法的操作要点：采用湿法时，先用磁悬液将工件均采用湿法时，先用磁悬液将工件均匀润湿，然后通电匀润湿，然后通电13秒，与此同时。秒，与此同时。浇注磁悬液。停止浇柱后再通电数次，浇注磁悬液。停止浇柱后再通电数次，每次每次0.51秒。秒。连续法的特点：连续法的特点：连续法检验的优点是：连续法检验的优点是：1.适用于任何铁磁材料；适用于任何铁磁材料；2.具有最高的检验具有最高的检验灵敏度灵敏度；3.能用于复合磁化。能用于复合磁
7、化。其缺点是：其缺点是：检验效率低，易出现干扰缺陷判定检验效率低，易出现干扰缺陷判定的杂乱显示。的杂乱显示。剩磁法法的操作要点和特点：剩磁法法的操作要点和特点：工艺：工艺：预处理预处理-磁化磁化-施加磁悬液施加磁悬液-检查检查-退磁退磁-后处理后处理 特点：特点：通电通电0.25-1秒（峰值磁化）；秒（峰值磁化）；交流电断电相位控制；交流电断电相位控制；材料要求：材料要求：硬磁材料硬磁材料;BrO.8特斯拉（特斯拉（8000高斯），高斯），Hc 800安米（安米（10奥斯特）奥斯特）优点：检验效率高，杂乱显示较少，目视可优点：检验效率高，杂乱显示较少，目视可达性好。达性好。3.2 磁化方法选择
8、磁化方法选择 根据所需检查缺陷的走向，以及工件的形状、根据所需检查缺陷的走向，以及工件的形状、大小、表面状态，采用不同的磁化方法。大小、表面状态，采用不同的磁化方法。方法选择方法选择原则原则：磁化磁场尽量与缺陷的走向：磁化磁场尽量与缺陷的走向垂直。垂直。磁化方法要点：磁化方法要点：适用范围适用范围；磁场的方向、大小和分布；磁场的方向、大小和分布；可检测出的缺陷方向；可检测出的缺陷方向；规范选择要求。规范选择要求。通电法通电法 周向磁场，检查工件外表面的纵向缺陷。周向磁场，检查工件外表面的纵向缺陷。采用通电法时，应防止工件过热或烧伤，采用通电法时，应防止工件过热或烧伤，要在磁化夹头覆盖上铅垫或铜
9、网。要在磁化夹头覆盖上铅垫或铜网。通电时间不应过长，以防工件上的温度过通电时间不应过长，以防工件上的温度过高。高。磁化电流与工件直径成正比。磁化电流与工件直径成正比。（H=I/2R，I=DH，H=B/）直接通电磁化直接通电磁化 通电圆柱体内外磁场通电圆柱体内外磁场The magnetic field distribution in and around a solid conductor of a nonmagnetic material carrying direct current.The magnetic field distribution in and around a solid
10、conductor of a magnetic material carrying direct currentThe magnetic field distribution in and around a hollow conductor of a nonmagnetic material carrying direct current.The magnetic field distribution in and around a hollow conductor of a magnetic material carrying direct currentThe magnetic field
11、 distribution in and around a solid conductor of a magnetic material carrying alternating currentThe magnetic field distribution in and around a hollow conductor of a magnetic material carrying alternating current穿棒法穿棒法 用于检查中空零件内外表面的纵向缺陷用于检查中空零件内外表面的纵向缺陷和端面的径向缺陷。和端面的径向缺陷。芯棒正中放置时，磁化电流选择同通电芯棒正中放置时，磁化电
12、流选择同通电法。法。芯棒法的磁场芯棒法的磁场 The magnetic field distribution in and around a nonmagnetic central conductor carrying DC inside a hollow conductor of a magnetic material.芯棒法芯棒法 支杆法（触头法）支杆法（触头法）周向磁场，检查工件上周向磁场，检查工件上平行两极连线方向的缺陷。平行两极连线方向的缺陷。适合大型复杂工件的局部探伤（如焊缝），具适合大型复杂工件的局部探伤（如焊缝），具有灵敏度高，使用方便的优点。有灵敏度高，使用方便的优点。两极间
13、距为两极间距为75-200mm。板厚板厚T20mm,磁化电流磁化电流I=3-4倍极间距；板厚倍极间距；板厚T20mm,磁化电流磁化电流I=4-5倍极间距。倍极间距。支杆法应用支杆法应用支支杆杆法法焊缝支杆法磁化焊缝支杆法磁化线圈法线圈法 纵向磁场，检查中空零件内外表面的横向纵向磁场，检查中空零件内外表面的横向缺陷。缺陷。注意事项：注意事项：1）退磁场影响，）退磁场影响，L/D小可用串联法小可用串联法 2）线圈有效范围为）线圈有效范围为L+2R 3）线圈磁场分布）线圈磁场分布 磁化电流用安匝数表示，且与磁化电流用安匝数表示，且与L/D 和线圈和线圈大小有关。大小有关。线圈法线圈法 绕电缆磁化绕电
14、缆磁化 磁轭法磁轭法 纵向磁场，检查工件上纵向磁场，检查工件上垂直两极连线方向的缺陷。垂直两极连线方向的缺陷。两极间距为两极间距为50200mm。旋转磁场法：旋转磁场法：复合磁化方法之一，可一次检查各个方复合磁化方法之一，可一次检查各个方向的缺陷。向的缺陷。磁轭法磁轭法View a short movie on portable magnetic yokes整体电磁轭磁化整体电磁轭磁化交叉磁轭法交叉磁轭法Portable yoke with battery packPortable magnetic particle kitPortable coil Stationary Equipment
15、forMagnetic Particle Inspection Conductive Cable Ultraviolet LightDry Particle Inspection Wet Suspension Inspection4.磁粉磁粉磁悬液和灵敏度试片磁悬液和灵敏度试片4.1 磁粉磁粉 性能要求：高磁导率（易磁化）性能要求：高磁导率（易磁化）；低；低剩磁（不易吸附）；低矫顽力；称量剩磁（不易吸附）；低矫顽力；称量值大于值大于7 7克。克。颗粒度：干法，颗粒度：干法，5-1505-150微米；湿法，微米；湿法，不大于不大于6060微米。微米。形状：球状和条状。形状：球状和条状。颜色：与工
16、件表面反差要大。颜色：与工件表面反差要大。4.2 4.2 磁悬液磁悬液 性能要求：性能要求：（1 1）.粘度：适中粘度：适中 （2 2）.浓度：浓度：磁悬液的浓度是指每升液体中所含磁粉磁悬液的浓度是指每升液体中所含磁粉的克数，一般浓度为：非荧光磁粉：的克数，一般浓度为：非荧光磁粉：10102525克升；克升；荧光磁粉：荧光磁粉：1 12 2克升。克升。浓度测定浓度测定：用梨型瓶测定沉淀物的体积。：用梨型瓶测定沉淀物的体积。磁悬液种类磁悬液种类（1 1）.水磁悬液水磁悬液 水磁悬液是在水中掺入一定数量的磁水磁悬液是在水中掺入一定数量的磁粉配制而成。粘度低，悬浮性差。粉配制而成。粘度低，悬浮性差。
17、主要组成：主要组成：防锈剂防锈剂润湿剂润湿剂消泡剂消泡剂磁粉和水。磁粉和水。（2 2）.油磁悬液油磁悬液 常用煤油和变压器油，或它们的混合物常用煤油和变压器油，或它们的混合物4.3 4.3 灵敏度试片灵敏度试片 作用：评价磁粉探伤器材作用：评价磁粉探伤器材磁化工艺磁化工艺磁化规范和操作等综合性能。磁化规范和操作等综合性能。种类：种类：（1 1）A A型试片型试片 （2 2）直流标准环形试块（直流标准环形试块（BetzBetz环）环）（3 3）磁场指示器（八角型试块）磁场指示器（八角型试块）A型灵敏度试片型灵敏度试片直流标准环形试块（直流标准环形试块（Betz环）环）使用方法是：将环块穿在铜棒上
18、，用直使用方法是：将环块穿在铜棒上，用直流电或整流电磁化，用连续法检验。流电或整流电磁化，用连续法检验。Betz 环环Magnetic Field IndicatorsMagnetic Particles Magnetic Particles 5.1 5.1 焊缝的磁粉检验焊缝的磁粉检验检验内容检验内容 坡口探伤坡口探伤 坡口可能出现的缺陷有分层和裂纹，裂坡口可能出现的缺陷有分层和裂纹，裂纹有两种，一种是沿分层端部开裂的裂纹有两种，一种是沿分层端部开裂的裂纹，另一种是切割裂纹。坡口探伤的范纹，另一种是切割裂纹。坡口探伤的范围是坡口和钝边。围是坡口和钝边。5.应用应用焊缝的磁粉检验焊缝的磁粉检验
19、 焊接过程中的探伤焊接过程中的探伤 某些焊接性能差的钢材要求每焊一层某些焊接性能差的钢材要求每焊一层检验一次。另一种情况是特别厚的钢板检验一次。另一种情况是特别厚的钢板焊接，在用其它方法检验内部缺陷有困焊接，在用其它方法检验内部缺陷有困难时，可以每焊一层用磁粉探伤检验一难时，可以每焊一层用磁粉探伤检验一次。探伤范围是焊缝金属及临近坡口。次。探伤范围是焊缝金属及临近坡口。焊缝的磁粉检验 焊缝探伤焊缝探伤 目的：检验焊接裂纹，目的：检验焊接裂纹，探伤范围：焊缝金属及母材的热影响区，探伤范围：焊缝金属及母材的热影响区，热影响区的宽度大约为焊缝宽度的一半，热影响区的宽度大约为焊缝宽度的一半，因此，要求
20、探伤的宽度就为两倍焊缝宽因此，要求探伤的宽度就为两倍焊缝宽度。度。时机：焊接完毕时机：焊接完毕24小时后进行。小时后进行。焊缝的磁粉检验焊缝的磁粉检验检查缺陷检查缺陷 1.1.焊接裂纹；焊接裂纹；2.2.应力裂纹；应力裂纹；3.3.拉筋板裂纹；拉筋板裂纹；4.4.近表面气孔。近表面气孔。检查方法检查方法 1.1.支杆法；支杆法；2.2.磁轭法；磁轭法；3.线圈法。线圈法。焊接应力裂纹弧坑裂纹弧坑裂纹焊缝磁粉探伤焊缝磁粉探伤旋转磁场磁化操作旋转磁场磁化操作焊缝磁粉探伤焊缝磁粉探伤支支杆杆法法焊缝支杆法磁化焊缝支杆法磁化5.2 其它磁粉检测应用其它磁粉检测应用Examples of Visible
21、 DryMagnetic Particle IndicationsBefore and after inspection pictures of cracks emanating from a holeExamples of Fluorescent Wet Magnetic Particle IndicationsExamples of Fluorescent Wet Magnetic Particle IndicationsMagnetic particle wet fluorescent indication of a cracks in a drive shaftMagnetic par
22、ticle wet fluorescent indication of a crack in a bearing The materials with the wide hysteresis loop has:Lower Permeability Higher Retentivity Higher Coercivity Higher Reluctance Higher Residual Magnetism The material with the narrower loop has:Higher Permeability Lower Retentivity Lower Coercivity
23、Lower Reluctance Lower Residual Magnetism.PermeabilityPermeability is a material property that describes the ease with which a magnetic flux is established in the component.It is the ratio of the flux density to the magnetizing force and,therefore,represented by the following equation:m=B/H Demagnet
24、izationMeasuring Magnetic Fields Field IndicatorsHall-Effect(Gauss/Tesla)MeterHall-Effect(Gauss/Tesla)MeterHall-Effect(Gauss/Tesla)MeterHall-Effect(Gauss/Tesla)MeterHall-Effect(Gauss/Tesla)MeterHall-Effect(Gauss/Tesla)MeterThe voltage generated Vh can be related to the external magnetic field by the
25、 following equation.Vh=I B Rh/bWhere:Vh is the voltage generated.I is the applied direct current.B is the component of the magnetic field that is at a right angle to the direct current in the Hall element.Rh is the Hall Coefficient of the Hall element.b is the thickness of the Hall element.Probes are available with either tangential(transverse)or axial sensing elements.
