1、 本章主要介绍磁粉探伤的原理、方法、本章主要介绍磁粉探伤的原理、方法、验收标准及磁粉的种类与性能。验收标准及磁粉的种类与性能。知识目标：知识目标：1）了解磁粉探伤的原理及应用；2）了解常用磁粉探伤的磁化方法；3）掌握磁粉探伤的相关知识和条件。技能目标：技能目标：1）会按磁粉探伤标准要求进行探伤过程基本操作；2）能够识别出磁粉探伤过程中出现的缺陷磁痕；3）能够按照格式要求填写磁粉探伤检验报告。（一）磁粉探伤原理（一）磁粉探伤原理（二）影响漏磁场的因素（二）影响漏磁场的因素 将铁磁性材料制成的工件放在磁极之间，工将铁磁性材料制成的工件放在磁极之间，工件中就会有磁力线通过。如果工件内部没有缺陷件中就
2、会有磁力线通过。如果工件内部没有缺陷且各处的磁导率一致，磁力线在工件中分布是均且各处的磁导率一致，磁力线在工件中分布是均匀的。当工件中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷存在匀的。当工件中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷存在时，在缺陷处的磁力线发生弯曲。如果弯曲的磁时，在缺陷处的磁力线发生弯曲。如果弯曲的磁力线进入空气当中，会在工件表面形成力线进入空气当中，会在工件表面形成漏磁场漏磁场，在漏磁场处撒上导磁效果好的磁粉，漏磁场吸引在漏磁场处撒上导磁效果好的磁粉，漏磁场吸引磁粉，使磁粉堆集在一起，形成一个反映缺陷的磁粉，使磁粉堆集在一起，形成一个反映缺陷的磁粉聚集图像磁粉聚集图像(磁痕磁痕)。根据磁痕特征来判断缺陷。
3、根据磁痕特征来判断缺陷的性质、大小和位置，由于磁痕把缺陷放大了几的性质、大小和位置，由于磁痕把缺陷放大了几倍或几十倍，因此可直接用肉眼来观察。倍或几十倍，因此可直接用肉眼来观察。a）无缺陷的工件 b）有缺陷的工件1.1.外加磁场强度外加磁场强度 对铁磁材料磁化的外加磁场强度越大，形成的漏磁场强对铁磁材料磁化的外加磁场强度越大，形成的漏磁场强度也大。度也大。2.2.材料磁导率材料磁导率 在同样的外加磁场作用下磁导率高的材料导磁性能好，在同样的外加磁场作用下磁导率高的材料导磁性能好，容易磁化。容易磁化。对于非铁磁性物质，如铜、铝、奥氏体不锈钢、非金属对于非铁磁性物质，如铜、铝、奥氏体不锈钢、非金属
4、材料等，磁导率大大低于铁磁性物质，很难磁化，更不材料等，磁导率大大低于铁磁性物质，很难磁化，更不会有漏磁场的产生，因此磁粉探伤方法不适合来检测这会有漏磁场的产生，因此磁粉探伤方法不适合来检测这些材料。些材料。3.3.缺陷自身特点缺陷自身特点 缺陷位置：缺陷越靠近表面，漏磁场越强缺陷位置：缺陷越靠近表面，漏磁场越强 缺陷方向：当缺陷长度方向与工件内部磁力线方向垂直缺陷方向：当缺陷长度方向与工件内部磁力线方向垂直时，磁力线弯曲程度最大，漏磁场强度最大时，磁力线弯曲程度最大，漏磁场强度最大 缺陷性质：缺陷性质：缺陷大小和形状缺陷大小和形状4.4.工件表面状态工件表面状态图53缺陷埋藏深度对漏磁场的影
5、响 图54缺陷倾角对漏磁场的影响图55缺陷自身深度尺寸与漏磁场的关系 图56缺陷宽度与漏磁场的关系（一）磁粉（一）磁粉1 1、磁粉的种类、磁粉的种类2 2、磁粉的性能、磁粉的性能（二）（二）磁悬液磁悬液(）黑磁粉是一种棕黑色粉末，其成分主要是四氧化三铁）黑磁粉是一种棕黑色粉末，其成分主要是四氧化三铁（FeFe3 3O O4 4），主要用来检验浅色工件，在磁粉探伤中应用），主要用来检验浅色工件，在磁粉探伤中应用较为普遍。较为普遍。(）红磁粉是一种红褐色粉末，有较高的磁导率，其主要）红磁粉是一种红褐色粉末，有较高的磁导率，其主要成分是三氧化二铁（成分是三氧化二铁（FeFeO O），常用来检验黑色工
6、件。），常用来检验黑色工件。()白磁粉是一种银白色粉末，是由黑磁粉与氧化铝或氧白磁粉是一种银白色粉末，是由黑磁粉与氧化铝或氧化镁合成的，主要用于黑色工件。化镁合成的，主要用于黑色工件。()荧光磁粉是以非荧光磁粉为原料加上荧光剂和粘结剂荧光磁粉是以非荧光磁粉为原料加上荧光剂和粘结剂混合而成。在暗室中紫外线的照射下能产生黄绿色荧光，混合而成。在暗室中紫外线的照射下能产生黄绿色荧光，色彩鲜明，适合于各种工件的检验，尤其是非荧光磁粉难色彩鲜明，适合于各种工件的检验，尤其是非荧光磁粉难以胜任的工件，如表面被氧化的铸件或锻件。以胜任的工件，如表面被氧化的铸件或锻件。()磁性：磁粉应是高磁导率和低剩磁物质，
7、且不相磁性：磁粉应是高磁导率和低剩磁物质，且不相互吸引。互吸引。()粒度：磁粉的粒度应不小于粒度：磁粉的粒度应不小于200200目。粒度为目。粒度为200200目目的磁粉，单个颗粒直径约为的磁粉，单个颗粒直径约为0.07mm0.07mm。()密度：干法为密度：干法为8g/cm8g/cm3 3，湿法为，湿法为4.5g/cm4.5g/cm3 3。()形状：足够的球状颗粒与一定的条状颗粒。条状形状：足够的球状颗粒与一定的条状颗粒。条状磁粉容易被磁化而显示缺陷，但价格较高，球状磁粉活动磁粉容易被磁化而显示缺陷，但价格较高，球状磁粉活动性比较好，能在工件表面流动。综合两者优点，应按一定性比较好，能在工件
8、表面流动。综合两者优点，应按一定比例混合。比例混合。()对比性：颜色与工件对比鲜明。对比性：颜色与工件对比鲜明。把磁粉和液体按一定比例混合而成的溶液称为磁悬液。把磁粉和液体按一定比例混合而成的溶液称为磁悬液。表表5 52 2三种磁悬液特点、应用及配方举例三种磁悬液特点、应用及配方举例 类型类型特点特点应用应用配方举例配方举例 水悬液水悬液成本低、流动性好、成本低、流动性好、使用安全，但悬浮性使用安全，但悬浮性较差较差检测无油污或有防检测无油污或有防火要求的工件火要求的工件水水1L亚硝酸钠亚硝酸钠5g磁粉磁粉1015g 油悬液油悬液 悬浮性好，对工件无悬浮性好，对工件无防锈要求，但成本较防锈要求
9、，但成本较高高 检测有油污的工件检测有油污的工件变压器油变压器油500ml煤油煤油500ml 磁粉磁粉1530g 荧光磁荧光磁悬液悬液 对比鲜明，易观察分对比鲜明，易观察分辨辨 检验要求灵敏度高检验要求灵敏度高的工件的工件 水水1L亚硝酸钠亚硝酸钠5g荧光磁粉荧光磁粉12g预处理预处理 1 1）清理焊接接头表面的油污、铁锈、氧化皮、）清理焊接接头表面的油污、铁锈、氧化皮、飞溅、残留焊剂及焊渣。飞溅、残留焊剂及焊渣。2 2）使用干粉时要干燥磁粉与工件表面。）使用干粉时要干燥磁粉与工件表面。3 3）用化学清理法后，若清理液与磁悬液酸碱性）用化学清理法后，若清理液与磁悬液酸碱性不同，也应干燥工件表面
10、。不同，也应干燥工件表面。2 2磁化磁化（1 1）触头法）触头法（2 2）磁轭法）磁轭法 a a）纵向磁化）纵向磁化 b b）横向磁化）横向磁化（3 3）磁化规范）磁化规范 用触头法磁化焊缝时，磁化电流可根据下式选择。用触头法磁化焊缝时，磁化电流可根据下式选择。I IKSKS 式中式中 II磁化电流（磁化电流（A A）；）；KK比例系数，当工件厚度比例系数，当工件厚度19mm19mm时，时，K=3.5K=3.54.54.5；当当19mm19mm时，时，K=4K=45 5；a）纵向磁化 b）横向磁化施加磁粉施加磁粉 连续法是施加磁粉或磁悬液与工件磁化同时进连续法是施加磁粉或磁悬液与工件磁化同时进
11、行的方法，即：预处理行的方法，即：预处理工件磁化与施加磁粉工件磁化与施加磁粉后序工艺过程。一般焊缝和大、中型工件均后序工艺过程。一般焊缝和大、中型工件均采用此法。采用此法。剩磁法是工件在磁化之后再施加磁粉或磁悬液剩磁法是工件在磁化之后再施加磁粉或磁悬液的方法，即：预处理的方法，即：预处理工件磁化工件磁化施加磁粉施加磁粉后序工艺过程。剩磁法的灵敏度低于连续法，后序工艺过程。剩磁法的灵敏度低于连续法，只适合于检查表面缺陷，但剩磁法生产率高，只适合于检查表面缺陷，但剩磁法生产率高，特别适合于批量生产的小型工件。特别适合于批量生产的小型工件。磁痕观察磁痕观察磁痕观察是指对工件上形成的磁痕进行观察与磁痕
12、观察是指对工件上形成的磁痕进行观察与记录的过程。记录的过程。磁痕观察应在磁痕形成后立即进行。非荧光磁磁痕观察应在磁痕形成后立即进行。非荧光磁粉可在一般照明光源下直接观察；荧光磁粉必粉可在一般照明光源下直接观察；荧光磁粉必须在暗室紫外线灯下进行观察。须在暗室紫外线灯下进行观察。观察时可以借助低倍放大镜。观察时可以借助低倍放大镜。磁痕分析磁痕分析磁痕分析是辨识磁痕的过程。磁痕分析是辨识磁痕的过程。对于焊缝来说，磁粉探伤显示的缺陷主要是裂纹、对于焊缝来说，磁粉探伤显示的缺陷主要是裂纹、夹杂物和气孔。夹杂物和气孔。（1 1）裂纹磁痕轮廓分明，有时是粗而平的线条，有）裂纹磁痕轮廓分明，有时是粗而平的线条
13、，有时是一条曲折的线条，可连续也可断续分布，中间宽而时是一条曲折的线条，可连续也可断续分布，中间宽而两端尖。两端尖。（2 2）气孔和点状夹杂物线条不太分明，分布无规律）气孔和点状夹杂物线条不太分明，分布无规律性，可呈单一状、链状、蜂窝状，主要与缺陷分布有关。性，可呈单一状、链状、蜂窝状，主要与缺陷分布有关。磁粉堆积具有低而平的特点。磁粉堆积具有低而平的特点。（3 3）条状夹杂物）条状夹杂物 线条分布无规律，磁痕不明显，有线条分布无规律，磁痕不明显，有一定宽度，磁粉堆集平而低。一定宽度，磁粉堆集平而低。退磁退磁退磁是将工件经磁粉探伤后残留的磁场减小为零退磁是将工件经磁粉探伤后残留的磁场减小为零的
14、过程。的过程。退磁方法有以下几种：退磁方法有以下几种：（1 1）交流退磁法一种方法是把工件放在交流线圈中逐）交流退磁法一种方法是把工件放在交流线圈中逐渐移出；另一方法是工件不动，逐渐减少线圈中的电流直渐移出；另一方法是工件不动，逐渐减少线圈中的电流直至为零。至为零。（2 2）直流退磁法一般采用不断变换直流电流方向并逐）直流退磁法一般采用不断变换直流电流方向并逐渐减少电流的方法。退磁时，应先减小电流，再变换方向。渐减少电流的方法。退磁时，应先减小电流，再变换方向。后处理后处理后处理就是清除工件残留的磁粉或磁悬液、干燥后处理就是清除工件残留的磁粉或磁悬液、干燥工件的过程。一般工件可不必后处理，只有
15、在对工件的过程。一般工件可不必后处理，只有在对工件表面质量要求高或磁粉对后续加工过程与使工件表面质量要求高或磁粉对后续加工过程与使用有影响时才进行。用有影响时才进行。1 1探伤报告探伤报告探伤报告是记录磁粉探伤操作过程和规范的正式文件，根探伤报告是记录磁粉探伤操作过程和规范的正式文件，根据据JB4730JB473020052005压力容器无损检测压力容器无损检测标准，探伤报告应标准，探伤报告应至少包括以下内容：至少包括以下内容：1 1）委托单位、被检工件名称、编号；）委托单位、被检工件名称、编号；2 2）被检工件材质、热处理状态及表面状态；）被检工件材质、热处理状态及表面状态；3 3）检测装置
16、的名称、型号；）检测装置的名称、型号；4 4）磁粉种类及磁悬液浓度；）磁粉种类及磁悬液浓度；5 5）施加磁粉的方法；）施加磁粉的方法；6 6）磁化方法及磁化规范；）磁化方法及磁化规范；7 7）缺陷记录及工件草图（或示意图）；）缺陷记录及工件草图（或示意图）；8 8）检测结果及缺陷等级评定、检验标准名称；）检测结果及缺陷等级评定、检验标准名称；9 9）检测人员和责任人员签字及技术资格；）检测人员和责任人员签字及技术资格；1010）检测日期。）检测日期。2 2验收标准验收标准不同行业与不同部门的验收标准是不同的。下面介绍不同行业与不同部门的验收标准是不同的。下面介绍的是的是JB4730JB4730
17、20052005压力容器无损检测压力容器无损检测验收标准。验收标准。当出现下列缺陷时，为不合格工件：当出现下列缺陷时，为不合格工件：1 1）任何裂纹；）任何裂纹；2 2）任何横向缺陷显示；）任何横向缺陷显示；3 3）焊缝及紧固件上任何长度大于）焊缝及紧固件上任何长度大于1.5mm1.5mm的线性缺陷显示；的线性缺陷显示；4 4）锻件上任何长度大于）锻件上任何长度大于2mm2mm的线性缺陷显示；的线性缺陷显示；5 5）单个尺寸大于或等于）单个尺寸大于或等于4mm4mm的圆形缺陷显示。的圆形缺陷显示。这里对上述标准中的几个概念加以解释这里对上述标准中的几个概念加以解释：（1 1）横向缺陷显示当缺陷
18、磁痕长轴方向与工件夹角大于或等）横向缺陷显示当缺陷磁痕长轴方向与工件夹角大于或等于于3030时，认为是横向缺陷显示。其余为纵向缺陷显示。时，认为是横向缺陷显示。其余为纵向缺陷显示。（2 2）线性缺陷显示长度与宽度之比大于）线性缺陷显示长度与宽度之比大于3 3的缺陷磁痕。的缺陷磁痕。（3 3）圆形缺陷显示长度与宽度之比小于或等于）圆形缺陷显示长度与宽度之比小于或等于3 3的缺陷磁痕。的缺陷磁痕。对于探伤合格的工件，根据缺陷显示累积长度对于探伤合格的工件，根据缺陷显示累积长度的大小把探伤质量分为五级。的大小把探伤质量分为五级。级质量最好，级质量最好，级最差，各级质量标准见表级最差，各级质量标准见表
19、4 43 3。表表5 53 3缺陷显示累积长度的等级评定缺陷显示累积长度的等级评定(mm)(mm)评定区尺寸评定区尺寸350350100100用于焊缝及高压紧固件用于焊缝及高压紧固件 100100100100用于各类锻件用于各类锻件 等等级级0.50.50.50.52 23 34 49 96 61818大于大于级者级者 一、任务描述一、任务描述 图图5959所示为一低温储罐，主体材质所示为一低温储罐，主体材质09MnNiDR09MnNiDR，尺，尺寸寸2800mm2800mm8000mm8000mm18mm18mm，设计压力，设计压力1.78MPa1.78MPa，设计温度设计温度-45-45，
20、储罐要求整体热处理。按照，储罐要求整体热处理。按照JB4730.4JB4730.420052005的规定，对该储罐的的规定，对该储罐的A A、B B、C C、D D四种不同的焊缝进行四种不同的焊缝进行磁粉探伤，验收级别为磁粉探伤，验收级别为级。级。二、任务引入二、任务引入 使用焊条电弧焊焊接对接接头的双面焊试件，试件材料使用焊条电弧焊焊接对接接头的双面焊试件，试件材料09MnNiDR09MnNiDR，尺寸为，尺寸为400mm400mm300mm300mm18mm18mm，X X形坡形坡口。对其焊缝进行磁粉探伤。口。对其焊缝进行磁粉探伤。低温储罐的磁粉探伤过程必须按照磁粉探伤工艺卡进行，低温储罐
21、的磁粉探伤过程必须按照磁粉探伤工艺卡进行，磁粉探伤工艺卡必须由具有磁粉探伤工艺卡必须由具有MTMT级以上资质的人员编写。级以上资质的人员编写。三、器材与工具三、器材与工具1 1磁粉探伤机磁粉探伤机便携式旋转磁场（交叉磁轭）磁粉探伤仪便携式旋转磁场（交叉磁轭）磁粉探伤仪1 1台，台，或者便携式马蹄形电磁轭磁粉探伤仪或者便携式马蹄形电磁轭磁粉探伤仪1 1台。台。2 2磁粉及磁悬液磁粉及磁悬液黑磁粉、煤油适量，喷灌一个。黑磁粉、煤油适量，喷灌一个。3 3标准试片标准试片采用采用A1-30/100A1-30/100标准试片标准试片四、任务实施四、任务实施1 1预处理预处理 2 2磁化磁化 3 3施加磁
22、悬液施加磁悬液 4 4观察磁痕观察磁痕 5 5退磁退磁 6 6后处理后处理 7 7报告报告 一、一、工件磁化方法工件磁化方法（一）磁化方法的分类（一）磁化方法的分类 按磁化电流种类分为按磁化电流种类分为直流电磁化法直流电磁化法交流电磁化法交流电磁化法 按通电方式分为按通电方式分为直接通电磁化法直接通电磁化法间接通电磁化法间接通电磁化法 按工件磁化方向分为按工件磁化方向分为周向磁化法周向磁化法纵向磁化法纵向磁化法复合磁化法复合磁化法磁化方法磁化方法特点特点直接通电法直接通电法将工件放置两极之间，电流从工件通过形成周向磁场，适合将工件放置两极之间，电流从工件通过形成周向磁场，适合于中、小型工件，主
23、要检验与轴线平行的缺陷。于中、小型工件，主要检验与轴线平行的缺陷。穿棒法穿棒法将导体穿过空心零件，电流通过导体形成周向磁场，适合管将导体穿过空心零件，电流通过导体形成周向磁场，适合管状、环状工件，检验轴向缺陷。状、环状工件，检验轴向缺陷。线圈法线圈法工件上绕线圈并给线圈通电，形成纵向磁场，适合检验棒材、工件上绕线圈并给线圈通电，形成纵向磁场，适合检验棒材、管材和轴类零件，主要检验与轴线垂直的缺陷。管材和轴类零件，主要检验与轴线垂直的缺陷。触头法触头法用支杆触头接触工件表面，电流由支杆导入工件，适合于焊用支杆触头接触工件表面，电流由支杆导入工件，适合于焊缝或大型部件的局部检验缝或大型部件的局部检
24、验 磁轭法磁轭法电磁轭或永久磁铁将工件表面两极之间的区域磁化，常用于电磁轭或永久磁铁将工件表面两极之间的区域磁化，常用于检验对接焊缝和角焊缝。检验对接焊缝和角焊缝。（二）选择磁化方法的遵循原则（二）选择磁化方法的遵循原则选择磁化方法时，应遵循以下原则：选择磁化方法时，应遵循以下原则：1 1）磁化方向应尽可能与预计缺陷方向垂直。）磁化方向应尽可能与预计缺陷方向垂直。2 2）磁化方向应尽可能与探伤面方向平行。）磁化方向应尽可能与探伤面方向平行。3 3）对于热敏感材料，应尽量避免直接对工件通）对于热敏感材料，应尽量避免直接对工件通电。电。4 4）近表面缺陷宜采用直流电源、表面缺陷宜采）近表面缺陷宜采
25、用直流电源、表面缺陷宜采用交流电源。用交流电源。二、磁化规范二、磁化规范1 1周向磁化规范周向磁化规范用直接通电法磁化圆棒、圆筒及类似工件时，磁化电流可根据下式选择：I=(815）D (51)式中 I磁化电流（A）；D工件直径（mm）。用穿棒法检验管状工件时，也可以采用式(51)选择磁化电流，式中的D应是工件的外径，且由于穿棒与工件内孔之间一般都有间隙，为弥补间隙对磁场的影响，所选的磁化电流应略高于计算值。2 2纵向磁场磁化规范纵向磁场磁化规范产生纵向磁场一般是使用线圈使工件磁化。磁场强度的大小不仅取决于磁化电流，还取决于线圈的匝数。所以工件磁化规范用线圈匝数和通电电流的乘积，即安匝数来表示。1 1磁粉探伤的原理是什么？影响漏磁场的因素有哪些？磁粉探伤的原理是什么？影响漏磁场的因素有哪些？2 2磁化方法是如何分类的？磁化方法是如何分类的？3 3什么是磁化规范？如何选择磁化规范？什么是磁化规范？如何选择磁化规范？4 4磁粉的种类有哪些？对磁粉性能有何要求？磁粉的种类有哪些？对磁粉性能有何要求？5 5简述磁粉探伤的一般工艺过程。简述磁粉探伤的一般工艺过程。6 6磁痕是如何辩认与分级的？磁痕是如何辩认与分级的？
