1、1模块三 磁粉检测磁粉检测是利用磁现象来检测材料和工件中表面及近表面缺陷的一种无损检测的方法。1928年，Alfred de Forest为了解决油井钻杆的断裂失效问题，研制出周向磁化法，并经过不懈的努力，磁粉检测方法基本研制成功，并获得了较可靠的检测结果。现在，随着新型检测设备的研制成功，磁粉检测从半自动、全自动到专用设备，从单向磁化到多向磁化。2项目1 磁粉检测基础知识学习目标1.了解磁场和磁现象，熟悉磁场中的基本物理量。2.掌握铁磁性材料的磁化过程、磁特性曲线及磁滞回线。3.熟悉漏磁场与退磁场的形成和影响因素。4.掌握磁粉检测的原理及特点。3一、磁场与磁力线1 磁极与磁化磁性：磁铁能够吸
2、引铁磁性材料的性质。磁体：能够吸引其他铁磁性材料的物体。永磁体是不需要外力维持其磁场的磁体；电磁体是需要外加电源维持其磁场的磁体；超导磁体是用超导材料制成的磁体。磁极：磁铁磁力线密度大、磁性强的两端。同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。磁极成对出现。磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。4磁场：磁体或通电导体周围具有磁力作用的空间。产生磁力的场.磁场的特征：对运动的电荷（或电流）具有作用力，在磁场变化的同时也产生电场。磁场的表示：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线来表示。5在磁场范围内画出许条假想的连续曲线，形象地描述磁场的大小、方向和分布情况，称为磁力线。磁力线的特征：（1
3、）磁力线是具有方向的闭合曲线。磁力线总是由N极发出进入S极，在磁体内，则由S极通向N极。（2）磁力线贯穿整个磁体，但彼此互不相交。（3）磁力线可描述磁场的大小和方向，磁力线的密度随着磁极的间距增加而降低。（4）异性磁极的磁力线容易沿着磁阻最小的路径通过。6二、磁场中的基本物理量1.磁场强度 表征磁场大小和方向的物理量，H2.磁通量 它是垂直穿过某一截面的磁力线条数，用符号表示 =BS 3.磁通密度与磁感应强度 磁场强度与磁感应强度不同的是，磁场强度只与激励电流有关，与被磁化的物质无关，而磁感应强度不仅与磁场强度有关，还与被磁化的物质有关，如与材料磁导率有关系。因为B=H，所以铁磁性材料的磁导率
4、越大，磁感应强度B就越大，这就是铁磁性材料的磁感应强度B远大于磁场强度H的理由。rIH274.磁导率（1）绝对磁导率磁感应强度B与磁场强度H的比值称为磁导率，或称为绝对磁导率，用符号表示。磁导率表示材料被磁化的难易程度，它反映了材料的导磁能力。（2）真空磁导率在真空中，磁导率是一个不变的恒定值。用0表示，称为真空磁导率，0=410-7H/m。（3）相对磁导率为了比较各种材料的导磁能力，把任一种材料的磁导率和真空磁导率的比值,叫做该材料的相对磁导率，用r表示，r为一纯数，无单位。ro 8二、铁磁性材料能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质对磁场都有不同程度的影响，因此一般都是磁介质。1)顺磁性
5、材料：l相对磁导率r略大于1l在外加磁场中呈现微弱的磁性l产生与外加磁场同方向的附加磁场。l铝、铬、锰等92)抗磁性材料：相对磁导率r略小于1在外加磁场中呈现微弱的磁性产生与外加磁场方向相反的附加磁场铜、银、金等、3)铁磁性材料：相对磁导率r远远大于1在外加磁场中呈现很强的磁性产生与外加磁场方向一致的附加磁场铁、镍、钴及其合金等(工业纯铁的r5000左右)10磁畴：在铁磁性材料的内部由于旋转电子形成的具有相同磁矩方向的自发磁化小区域。体积约为103cm311 铁磁性材料磁特性的曲线 外加磁场强度H与磁感应强度B的变化关系可逆磁化阶段急剧磁化阶段近饱和磁化阶段饱和磁化阶段2 磁化曲线123 磁滞
6、回线描述磁滞现象的闭合磁化曲线称为磁滞回线。磁滞现象：磁感应强度的变化滞后于磁场强度变化的现象13三、漏磁场与退磁场1.漏磁场的形成漏磁场形成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导漏磁场形成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使部分磁感应线从缺陷下面绕过线优先通过磁导率高的工件，这就迫使部分磁感应线从缺陷下面绕过，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁感应线数目，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的
7、磁感应线数目也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，部分磁感应线从不连也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，部分磁感应线从不连续性中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地续性中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场。进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场。142.影响漏磁场强度的主要因素（1）外加磁场强度的影响（2）缺陷位置及形状的影响 1）缺陷埋藏深度的影响 2）缺陷方向的影响 3）缺陷深宽比的影响（3）工件材料及状态的影响（4）工件表面覆盖层的影响153.退磁场铁磁性材料在外加磁场中磁化时，由材料中磁极
8、所产生的磁场称为退磁场，用符号H表示。方向与外加磁场的方向相反削弱外加磁场的磁化作用有效磁场：HH0H16(1)与外加磁场强度的大小有关。(2)与工件的长径比LD值有关。(3)退磁因子N与工件的几何形状有关(4)钢管比钢棒产生的退磁场小。(5)交流电比直流电产生的退磁场小。影响退磁场的因素17四、磁粉检测的原理与特点1.磁粉检测原理铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性因素的存在，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，从而显示出不连续的位置、大小、形状和严重程度。如图3-10所示。182.磁粉检测的特点（1）显示直观，磁痕
9、能直观地显示缺陷的形状位置、大小、可大致判断缺陷的性质。（2）检测灵敏度高，可检测的最小缺陷宽度可达0.1m，能发现深度只有10多微米的微裂纹。（3）适应性好，几乎不受工件大小和几何形状的限制，能适应各种场合的现场作业。（4）效率高、成本低、磁粉检测设备简单，操作方便，检测速度快，费用低廉。（5）只能适用于检测铁磁性金属材料。（6）只能用于检测工件表面和近表面缺陷，不能检出埋藏较深的内部缺陷。（7）难于定量缺陷的深度。19项目2 磁粉检测的设备与器材学习目标1.了解磁粉检测设备的分类。2.熟悉磁粉、磁悬液的分类以及磁悬液的浓度对检测灵敏度的影响。3.掌握标准试片及试块的作用及使用。4.了解常用
10、的磁粉检测测量仪器。20一、磁粉检测设备1.磁粉检测设备的分类（1）固定式磁粉检测机 这类磁粉检测机安装在固定的场所，电流可以是直流电源，也可以是交流电源。额定周向磁化电流一般从100010000A。最常见的固定式磁粉检测机为卧式湿法磁粉检测机，设有放置工件的床身，可进行包括通电法、中心导体法、感应电流法、线圈法、磁轭法整体磁化或复合磁化等多种磁化方式。21（2）移动式磁粉检测机 移动式磁粉检测机是一种分立式的检测装置，具有较大的灵活性和良好的适应性。它的体积较固定式小，重量比固定式轻，能在许可的范围内自由移动，便于适应不同检查要求的需要。移动式磁粉检测机主体是一个用晶闸管控制的磁化电源，配合
11、使用的附件为支杆探头、磁化线圈（或电磁轭）、软电缆等。22（3）便携式磁粉检测机 便携式磁粉检测机具有体积小、重量轻和携带方便的特点，适合于野外和高空作业，便携式设备以磁轭法为主，也有用支杆触头方法的，磁轭有型磁轭及十字交叉旋转磁轭等多种，也有采用永久磁铁磁轭型式的。232.磁粉检测设备的主要组成1、磁化电源：是探伤机的核心，其作用是提供磁化电流（包括交流电和直流电），使工件磁化。2、磁化线圈：进行纵向磁化的螺管线圈。3、工件夹持装置：磁化夹头和触头夹紧工件，使其通过电流的电极或通过磁场的磁极装置。夹头上应包上铅垫或铜编制网。4、指示装置：电流表、电压表。电流表至少半年校验一次。当设备进行重要
12、电气修理、周期大修或损坏时，应进行校验。5、喷洒装置：磁悬液槽、电动泵、软管和喷嘴组成。6、照明装置:非荧光磁粉检测时，在波长范围为400-760nm的可见光下观察磁痕。可见光是目视可见的光，即七种颜色的光。7、退磁装置:不妨碍使用要求。24二、磁粉按磁痕观察荧光磁粉非荧光磁粉按施加方式湿法磁粉干法磁粉25组成:磁性氧化铁粉，工业纯铁粉，基铁粉为核心，外覆荧光染料光谱：在紫外线照射下发出波长为510-550nm的荧光，呈黄绿色观察：在紫外灯下观察应用:通常只用于湿法1.荧光磁粉262.非荧光磁粉组成：黑色Fe2O3,或红褐色-Fe2O3观察：在白光下观察应用:通常用于湿法和干法273.磁粉的性
13、能28三、磁悬液磁粉和载液按一定比例混合而成的悬浮液体称为磁悬液。用于悬浮磁磁粉和载液按一定比例混合而成的悬浮液体称为磁悬液。用于悬浮磁粉的液体称为载体。按所使用的载液不同，大致可分为水基磁悬液和粉的液体称为载体。按所使用的载液不同，大致可分为水基磁悬液和油基磁悬液两种。油基磁悬液两种。油基载液：低粘度、高闪点、无荧光、无臭味和无毒性等的特点。油基载液：低粘度、高闪点、无荧光、无臭味和无毒性等的特点。在一定的使用温度范围内，尤其在较低温度下，若油的黏度小，磁悬在一定的使用温度范围内，尤其在较低温度下，若油的黏度小，磁悬液流动性好，检测灵敏度高。液流动性好，检测灵敏度高。水载液：润湿性，分散性，
14、防锈性，消泡性，稳定性。水载液：润湿性，分散性，防锈性，消泡性，稳定性。29 每升磁悬液中所含磁粉的重量（g/l）磁悬液配置浓度磁悬液沉淀浓度 每100ml磁悬液沉淀出磁粉的体积（ml/100ml）浓度对检测灵敏度的影响 浓度背衬，掩盖相关显示 浓度磁痕不清晰，易漏检浓度选择根据磁粉的种类、粒度、施加方式和工件表面状况来选择浓度的类型 配制浓度：g/L 沉定浓度：mL/100mL三、磁悬液30四、标准试块和标准试片1.标准试块的用途试块主要适用于检验磁粉检测设备、磁粉和磁悬液的综合性能(系统灵敏度)，也用于考察磁粉检测的试验条件和操作方法是否恰当，还可用于检测各种磁化电流及磁化电流大小不同时产
15、生的磁场在标准试块上大致的渗入深度。试块不适用于确定被检工件的磁化规范，也不能用于考察被检工件表面的磁场方向和有效磁化区。31 B型试块（直流标准环形试块）：由铬工具钢钨锰制成。硬度90-95HRB。端面钻有12个人工通孔。其直径0.07英寸（1.778mm）。每孔距外圆表面距离依次递加0.07英寸。磁化时，检查应达到灵敏度要求的最少孔数。该试块用于中心导体法，直流磁化，连续法检查。2.标准试块的类型32 E E型试块（交流标准环形试块）：该试块是个组合件，它由钢环、胶型试块（交流标准环形试块）：该试块是个组合件，它由钢环、胶木衬套和铜棒组成。钢环由低碳钢（一般退火的木衬套和铜棒组成。钢环由低
16、碳钢（一般退火的10#10#钢锻件）制成。钢环钢锻件）制成。钢环上钻有上钻有3 3个个 1 1的通孔，孔中心距铜棒中心的距离分别为的通孔，孔中心距铜棒中心的距离分别为23.5mm23mm22.5mm23.5mm23mm22.5mm。使用时，将铜棒夹在交流探伤机的电极夹头间，。使用时，将铜棒夹在交流探伤机的电极夹头间，磁化时观察钢环外表面的磁痕显示。磁化时观察钢环外表面的磁痕显示。2.标准试块的类型33磁场指示器：又称八角试块。是8块低碳钢三角形薄片（3.2mm）与0.25mm的铜片焊在一起构成的。它的用途与A1型试片类似，但它是一种粗略的校验工具，粗略校验被检工件表面的磁场方向、有效磁化区以及
17、磁化方法是否正确。连续法使用。使用时，将铜面朝上，碳钢面贴近被检工件面。2.标准试块的类型343.标准试片的用途（1）用于检验磁粉检测设备、磁粉和磁悬液的综合性能。（2）用于检测被检工件表面的磁场方向，有效磁化区和大致的有效磁场强度。（3）用于考察所用的检测工艺规程和操作方法是否妥当。（4）当无法计算复杂工件的磁化规范时，将试片贴在复杂工件的不同部位，可大致确定较理想的磁化规范。354.标准试片的类型我国使用的标准试片主要有A1型、C型、D型和M1型四种形式。表3-4为标准试片常用的规格。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
18、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D型或M1型标准试片。3637在使用标准试片时，应将试片无人工缺陷的面朝外，为使试片与被检面接触良好，可用透明胶带将其平整粘贴在被检面上，并注意胶带不能覆盖试片上的人工缺陷。当标准试片表面有锈蚀、褶折或磁特性发生改变时不得继续使用。38五、测量仪器（1）毫特斯拉计(高斯计)（2）袖珍式磁强计（3）照度计（4）黑光辐照计（5）通电时间测量器（6）磁粉吸附仪39项目3 磁粉检测工艺学习目标1.熟悉磁粉检测的工艺流程。2.掌握工件检验方法的确定。3.熟悉磁痕的辨别。4.了解工件
19、退磁的原理和方法。40磁粉检测工艺流程图41一、工件的预处理（1）工件表面的清理 清除工件表面的油污、铁锈、氧化皮、毛刺、焊接飞溅物等杂质。（2）打磨通电部位的非导电层和毛刺 通电部位存在非导电层（如漆层及磷化层等）及毛刺会隔断磁化电流，还容易在通电时产生电弧烧伤工件。（3）分解组合装配件 由于装配件一般形状和结构复杂，磁化和退磁都困难，分解后检测操作容易进行。（4）若工件有盲孔和内腔，磁悬液流进后难以清洗，检测前应将孔洞用非研磨性材料封堵上。（5）如果磁痕与工件表面颜色对比度小，或工件表面粗糙影响磁痕显示时，可在检测前先给工件表面涂敷一层反差增强剂。42二、磁化磁化工件是磁粉检测中最关键的工
20、序。对检测灵敏度有决定性的影响，磁化不足可能漏检；磁化过度，会产生杂乱显示，影响判伤。磁化工件是根据工件的材质和结构尺寸来选择磁粉检测方法和磁化方法、磁化电流等工艺参数，使工件在缺陷处产生足够的漏磁场，以便吸附磁粉来显示缺陷。1.磁化电流在被检件上产生磁场所施加的电流叫磁化电流。磁粉检测中常用的磁化电流有交流电、直流电、半波整流和三相全波整流等。432.磁化方法（1）周向磁化周向磁化是指给工件直接通电，或者使电流通过贯穿空心工件孔中的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴相垂直的周向闭合磁场，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷。44（2）纵向磁化纵向磁化是指将电流通过环绕工件的线圈，沿工件纵
21、长方向磁化的方法，工件中的磁感应线平行于线圈的中心轴线。用于发现与工件轴相垂直的周向缺陷(横向缺陷)。利用电磁轭和永久磁铁磁化，使磁感应线平行于工件纵轴的磁化方法亦属于纵向磁化。45（3）多向磁化(也叫复合磁化)多向磁化是指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随时间成圆形、椭圆形或螺旋形轨迹变化的磁场，因为磁场的方向在工件上不断地变化着，所以可发现工件上多个方向的缺陷。46 3.磁化规范对工件磁化、选择磁化电流值或磁场强度值所遵循的规则称为磁化规范。磁粉检测应使用既能检测出所有的有害缺陷，又能区分磁痕显示的最小磁场强度进行检测。因磁场强度过大易产生过度背景，会掩盖相关显示；磁场强度过小，磁
22、痕显示不清晰，难以发现缺陷。磁化规范正确与否直接影响检验的灵敏度。47确定磁化规范的方法（1）用经验公式计算（2）用毫特斯拉计测量工件表面的切向磁场强度（3）测绘钢材磁特性曲线（4）用标准试片确定 用标准48三、磁粉介质的施加1.干法以空气为载体用干磁粉进行检测。（1）适用范围粗糙表面的工件；灵敏度要求不高的工件。（2）操作要点工件表面和磁粉均完全干燥；工件磁化后施加磁粉，在观察和分析磁痕后再撤磁场；磁痕的观察、磁粉的施加、多余磁粉的除去同时进行；干磁粉要薄而均匀覆盖工件表面；不适于剩磁法。49（3）优点检验大裂纹灵敏度高。用干法+单相半波整流电，检验工件近表面缺陷灵敏度高。适用于现场检验。（
23、4）局限性检验微小缺陷的灵敏度不如湿法。磁粉不易回收。不适用于剩磁法检验。502.湿法（1）适用范围连续法和剩磁法；灵敏度要求较高的工件，如特种设备的焊接接头；表面微小缺陷的检测。（2）操作要点磁化前，确认整个检测表面被磁悬液润湿；施加磁悬液方式有浇淋法和浸渍法；检测面上的磁悬液的流速不能过快；水悬液时，应进行水断试验。51（3）优点 用湿法+交流电，检验工件表面微小缺陷灵敏度高。可用于剩磁法检验和连续法检验。与固定式设备配合使用，操作方便，检测效率高，磁悬液可回收。检测批量工件。（4）局限性检验大裂纹和近表面缺陷的灵敏度不如干法。523.连续法在外加磁场磁化的同时，将磁粉或磁悬液施加到工件上
24、进行磁粉检测的方法。（1）适用范围形状复杂的工件；剩磁Br(或矫顽力Hc)较低的工件；检测灵敏度要求较高的工件；表面覆盖层无法除掉（涂层厚度均匀不超过0.05mm）的工件。（2）操作要点 湿法通电的同时施加磁悬液，至少通电2次，磁悬液均匀润湿后在通电几次，磁化时间1S3S；观察可在通电的同时或断电之后进行。干法先通电，通电过程中施加磁粉，完成磁粉施加并观察后才切断电源。53（3）优点适用于任何铁磁性材料。最高的检测灵敏度。可用于多向磁化。可用于湿法和千法检验。（4）局限性效率低易产生非相关显示。目视可达性差。544.剩磁法 在停止磁化后，再将磁悬液施加到工件上进行磁粉检测的方法。（1）适用范围
25、具有相当的剩磁，一般如经过热处理的高碳钢和合金结构钢。低碳钢、处于退火状态或热变形后的钢材都不能采用剩磁法；因工件几何形状限制连续法难以检验的部位。（2）操作要点磁化结束后施加磁悬液；磁化时间一般控制在0.25S1S；浇磁悬液23遍，或浸入磁悬液中3S20S，保证充分润湿；交流磁化时，必须配备断电相位控制器。55（3）优点效率高。具有足够的检测灵敏度。杂乱显示少，判断磁痕方便。目视可达性好。（4）局限性剩磁低的材料不能用。不能用于多向磁化。交流剩磁法磁化应配备断电相位控制器。不适用于干法检验。56 四、磁痕观察与记录1.观察 用非荧光磁粉检侧时，被检工件表面应有充足的自然光或日光灯照明可见光照
26、度应不小于1000lx，并应避免强光和阴影。使用荧光磁粉检测时使用黑光灯照明，并应在暗区内进行，暗区的环境可见光应不大于20lx，被检工件表面的黑光辐照度应不小于1000W/cm2，检验人员进入暗室后，在检验前应至少等候3min，以使眼睛适应在暗光下工作。572.记录1）绘制磁痕草图。2）可剥性涂层。3）橡胶铸型法。4）照相复制。5）表格记录。58五、磁痕显示分析1.伪显示不是由于漏磁而是由不适当的技术或处理引起的磁粉聚集就称为伪显示。出现伪显示的原因主要有：（1）试件表面粗糙（如粗糙的机加工表面、未加工的铸造件表面等）导致磁粉滞留。（2）试件表面的氧化皮、锈蚀及覆盖层斑剥处的边缘也会出现磁粉
27、的滞留。（3）表面存在油脂、纤维或其他脏物粘附磁粉形成磁痕显示。（4）磁悬液浓度过大、施加方式不当形成磁粉滞留。592.非相关显示非相关显示不是缺陷的漏磁引起的，但也是由漏磁场引起的，形成非相关显示的原因很多，一般与工件本身材料、工件的外形结构、采用的磁化规范和工件的制造工艺等因素有关。60非相关显示类型（1）磁极和电极附近形成的非相关显示（2）工件截面突变形成的非相关显示（3）磁性能突变（4）磁写（5）磁化电流过大613.相关显示相关显示是由缺陷产生的漏磁场。吸附磁粉形成的磁痕显示。相关显示影响工件的使用性能。遇到相关显示，检验人员要确定引起显示的缺陷的类型，再根据验收标准对工件作出验收或拒
28、收的结论。工件中存在的缺陷不同，磁痕的相关显示特征也不同。62（1）原材料的缺陷的磁痕显示 原材料的缺陷在材料进行冷、热加工后，可能被扩展，成为新的缺陷。原材料裂纹的磁痕表现呈线状，显示强烈、磁粉聚集浓密，轮廓清晰，重现性好。多与金属纤维方向一致。图3-21为原材料的裂纹示意图。63（2）铸钢件缺陷的磁痕显示铸造裂纹的磁痕显示特征：热裂纹多呈连续的或半连续的曲折线状（网状或龟纹状），起始部位较宽，尾端尖细；有时呈断续条状或枝叉状，粗细均匀，显示强烈，磁粉聚集浓密，轮廓清晰，重现性好。热裂纹分布不规则，多出现在铸件的转角和薄厚交界处以及柱面和板壁面上。铸造热裂纹如图3-22所示，铸造冷裂纹如图3
29、-23所示。64铸造气孔的磁痕显示特征：一般多呈圆形或椭圆形，近表面气孔磁粉聚集较多，呈堆积状；远离表面的气孔则磁粉吸附稀少，浅淡而松散，但磁痕均有一定的面积。疏松的磁痕显示特征：疏松一般产生在铸钢件最后凝固的部位。磁痕显示一般多呈圆形或椭圆形，近表面气孔磁粉聚集较多，呈堆积状；远离表面的气孔则磁粉吸附稀少，浅淡而疏散，但磁痕均有一定的面积。冷隔的磁痕显示特征：冷隔是铸钢件在对接或搭接面上形成的带圆角的缝隙，磁痕显示呈长条状，两端圆秃，磁粉聚集较少，浅淡而较松软。65（3）锻造缺陷的磁痕显示 锻造裂纹的磁痕显示特征：锻造裂纹的形成与工件材料的冶金缺陷有关，也与锻造时的工艺处理不当有关，磁痕特征
30、是大多呈现没有规则的线状。具有尖锐的根部或边缘，磁痕浓密清晰，呈折线或曲线状，多出现在变形比较大的部位或边缘。擦去磁痕后再重新磁化，磁痕重新出现。图3-25为锻造裂纹的显示图片。66锻造折叠的磁痕显示特征：由于模具设计不合理形成的折叠，磁痕呈纵向直线状，多出现在倒角部位。由于锻造时打击过猛形成的折叠，磁痕呈纵向弧形线。折叠的磁痕一般不浓密清晰。白点的磁痕显示特征：白点的磁痕特征表现为：在横断面上，白点磁痕呈锯齿状或短曲线状，形似幼虫样。磁痕吸附浓厚而紧密，轮廓清晰，中部粗大，两端尖细略成辐射状分布。在纵向剖面上，磁痕沿轴向分布，类似发纹，但磁痕略弯，磁粉吸附浓密而清晰。67（4）焊接缺陷的磁痕
31、显示焊接裂纹的磁痕显示：焊接裂纹是工件焊接过程中或焊接过程结束后在焊缝及热影响区出现的金属局部破裂。其磁痕特征呈纵向、横向线状、树枝状或星形线辐射状。显示强烈，磁粉聚集浓密，轮廓清晰，大小和深度不一，重现性好。图3-27为焊接裂纹的磁痕显示。68焊接气孔的磁痕显示：焊接气孔有的单独出现，有的成群出现，其磁痕显示特征与铸造气孔相同。未熔合的磁痕显示：未熔合和未焊透的磁痕多呈条状，磁粉聚集程度随未焊透部位到表面距离而异，吸附松散，重现性好。如图3-28所示。69（5）热处理缺陷的磁痕显示 淬火裂纹 由于淬火裂纹是钢在高温快速冷却时产生的热应力和组织应力超过钢的抗拉强度而引起的开裂，所以一般都产生在
32、工件的应力集中部位，如孔、键槽、尖角及截面突变处。淬火裂纹比较深，尾端尖，呈直线或弯曲线状，磁痕显示浓密清晰，如图3-29所示。70渗碳裂纹 结构钢工件渗碳后冷却过快，在热应力和组织应力作用下形成渗碳裂纹，其深度不超过渗碳层。磁痕呈线状、弧形或龟裂状，严重时造成块状剥落。（6）使用后产生的缺陷磁痕显示 工件在使用过程中容易形成疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹等缺陷。其中疲劳裂纹的一般都出现在应力集中部位，其方向与受力方向垂直，中间粗，两头尖，磁痕浓密清晰。如图3-30所示。应力腐蚀裂纹一般与应力方向垂直，磁痕显示浓密清晰。图3-31为应力腐蚀裂纹。71六、退磁和后处理1.退磁工件在磁粉检测后往往保留一定
33、的剩磁，具有剩磁的工件，在加工过程中可能会加速工具的磨损，也可能干扰下道工序的进行以及影响仪表及精密设备的使用等。退磁就是消除材料磁化后的剩余磁场使其达到无磁状态的过程。72（1）退磁原理 退磁的目的是打乱由于工件磁化引起的磁畴方向排列的一致，让磁畴恢复到未磁化前的那种杂乱无章的磁中性状态，亦即Br=0。73（2）退磁方法1）交流电退磁。交流电（50Hz）磁化过的工件用交流电（50Hz）进行退磁。采用交流电退磁时可采用通过法或衰减法。并可组合成以下几种方式：742）直流电退磁采用直流磁化的零件，一般应采用直流电退磁。直流电退磁可通过直流换向衰减或超低频电流自动退磁。直流换向衰减退磁是通过不断改
34、变直流电的方向，同时使通过工件的电流递减到零进行退磁的。在实际退磁时，电流衰减的次数应尽可能多（一般要求反转10次到30次之间），对于高磁导率的材料，降低反转的次数可少些，对于低磁导率的材料，由于矫顽力大，降低反转的次数就要多些。752.后处理后处理包括对退磁后工件的清洗和分类标记，对有必要保留的磁痕还应用合适的方法进行保留。经过退磁的工件，如果附着的磁粉不影响使用时，可以不进行清理。但如果残留的磁粉影响工件以后加工或使用时，则在检查后必须清理。清理主要是除去表面残留磁粉和油迹，可以用溶剂冲洗或将磁粉烘干后清除。使用水磁悬液检测的工件为了防止表面生锈，可以用脱水防锈油进行处理。76项目4 焊接
35、件的磁粉检测学习目标1.了解焊接接头磁粉检测常用的检测方法。2.熟悉磁粉检测行业标准，独立的完成焊接接头磁粉检测工艺的制订。3.掌握焊接接头磁粉检测的操作要点，完成焊接接头磁粉检测的操作。77任务描述有一台液化石油气火车槽车进行定期检验，查阅生产厂检测报告得知：产品编号03-1，材质Q235，焊接接头编号如图3-33所示，具备检验检测条件。按相关规定，检验员要求其内表面打磨后按JB/T4730.42005标准进行磁粉检测，级合格。78相关知识一、焊接接头磁粉检测的磁化方法1.触头法触头法是用两支杆触头接触工件表面，通电磁化，在工件上磁化能产生一个畸变的周向磁场。用于发现与两触头连线平行的缺陷，
36、触头法设备分非固定触头间距和固定触头间距两种。触头法又叫支杆法、尖锥法、刺棒法和手持电极法。7980支杆法的有效磁化区812.磁轭法磁轭法用固定式电磁轭两磁极夹住工件进行整体磁化，或用便携式电磁轭两磁极接触工件表面进行局部磁化，用于发现与两磁极连线垂直的缺陷。磁轭法分为整体磁化和局部磁化两种。（1）整体磁化 如图3-35 所示，用固定式电磁轭对工件进行整体磁化，实现对工件的磁粉检测。整体磁化法主要适用于形状简单、尺寸较小的工件的磁化。82（2）局部磁化用便携式电磁轭的两磁极与工件接触，使工件得到局部磁化，两磁极间的磁力线大体上平行于两磁极的连线，有利于发现与两磁极连线垂直的缺陷。83便携式电磁
37、轭，一般做成带活动关节，磁极间距L一般控制在75mm200mm为宜，但最短不得小于75mm。因为磁极附近25mm范围内，磁通密度过大会产生过度背景，有可能掩盖相关显示。在磁路上总磁通量一定的情况下，工件表面的磁场强度随着两极L的增大而减小，所以磁极间距也不能太大。JB/T4730.42005承压设备无损检测规定：“磁轭的磁极间距应控制在75mm200之间，检测的有效区域为两极连线两侧各50mm的范围内，磁化区域每次应有不少于15mm的重叠”。843.交叉磁轭法电磁轭有两个磁极，进行磁化只能发现与两极连线垂直的和成一定角度的缺陷，对平行于两磁极连线方向的缺陷则不能发现。使用交叉磁轭可在工件表面产
38、生旋转磁场，如图3-37所示，这种多向磁化技术可以检测出非常小的缺陷。因为在磁化循环的每个周期都使磁场方向与缺陷延伸方向相垂直，所以一次磁化可检测出工件表面任何方向的缺陷，检测效率高。8586二、磁化规范1.磁轭法磁化规范的确定磁轭法的提升力是指通电电磁轭在最大磁间距时，对铁磁性材料的吸引力是多少。磁轭法的提升力的大小反映了磁轭对磁化规范的要求。磁轭法磁化时，检测灵敏度可根据标准试片上的磁痕显示和电磁轭的提升力来确定。87磁轭法磁化时，两磁极间距L一般应控制在75mm200mm之间。当使用磁轭最大间距时，交流电磁轭至少有45N的提升力；直流电磁轭至少有177N的提升力；交叉磁轭至少有118N的
39、提升力。采用便携式电磁轭磁化工件时，其磁化规范应根据标准试片上的磁痕显示来验证；如果采用固定式磁轭磁化工件时，应根据标准试片上的磁痕显示来校验灵敏度是否满足要求。882.触头法磁化规范的确定JB/T4730.42005承压设备无损检测规定，连续法检验的触头法磁化电流值见表3-5，磁化电流应根据标准试片实测结果校正。89任务实施一、检测工艺的制定1.检测方法的选择本任务要求检测A、B类焊接接头，属于大型工件局部检测，采用便携式磁轭，适用于现场及野外检测。交叉磁轭旋转磁场灵敏度可靠，检测效率也较磁轭法高，对焊接接头表面缺陷检测可以得到满意的效果。采用非荧光湿式交流连续法，对表面微小缺陷的检测灵敏度
40、较高。综上所述，选用交叉磁轭非荧光交流湿连续法检测满足要求。902.磁化规范的确定当使用磁轭最大间距时，交叉磁轭至少应有118 N的提升力（磁极与试件表面间隙为0.5 mm）。3.磁化范围的确定用A130/100标准试片贴在试板表面不同位置，用湿连续法检验，找出试片上磁痕清晰且工件表面磁场强度又能达到2400A/m的有效磁化范围，标准试片贴的位置示意图如图3所示。91二、操作步骤1.工件表面预处理1）清除工件表面油脂、铁锈、飞溅、氧化皮或其他粘附磁粉的物质。2）磁粉检测前先将表面润湿，如果出现“水断”现象，说明表面处理不合格，应重新处理。2.综合灵敏度测试根据工件材质等情况选用A1型灵敏度试片
41、，磁化时认真观察磁痕的形成及方向、强弱和大小，当灵敏度试片显示的结果符合标准要求时，方可检测。923.工件磁化1）施加反差增强剂，要求薄而均匀。2）磁悬液应充分搅拌均匀，磁化前先用磁悬液润湿工件表面。磁悬液应喷洒在正在通电磁化的交叉磁轭行走方向的前方（前上方），磁悬液必须在通电时间内施加完毕，停止浇洒后再停止通电。3）磁轭的移动速度不能过快，不能超过标准规定的4m/min。4）交叉磁轭磁极必须与工件接触好，特别是磁极不能悬空，最大间隙不应超过1.5 mm。934.观察与记录1）罐内检测磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行。2）应用白光照度计检测工件表面光照度。被检焊接接头表面可见光照度应不小于10
42、00lx，由于条件所限无法满足时，白光照度可以适当降低，但不得低于500lx。3）除能确认磁痕是由于工件材料局部磁性不均或操作不当造成的之外，其他磁痕显示应作为缺陷处理，当辨别细小磁痕时，应采用210倍放大镜进行观察。4）采用照相、贴印或临摹草图等方法记录缺陷性质、形状、尺寸及部位。945.缺陷磁痕的评定与工件验收（1）磁痕的分类 JB/T 4730.4-2005标准对磁痕显示的分类规定如下：1）长度与宽度之比大于3的缺陷磁痕，按条状磁痕处理；长度与宽度之比不大于3的磁痕，按圆形磁痕处理。2）长度小于0.5mm的磁痕不计。3）两条或两条以上缺陷磁痕在同一直线上且间距不大于2mm时，按一条磁痕处
43、理，其长度为两条磁痕之和加间距。4）缺陷磁痕长轴方向与工件（轴类或管类）轴线或母线的夹角大于或等于30时，按横向缺陷处理，其他按纵向缺陷处理。95（2）磁粉检测质量分级 966.退磁及后处理1）可不退磁。2）清除残余反差增强剂和磁悬液。97项目5 轴类工件的磁粉检测学习目标1.了解轴类工件磁粉检测的检测方法2.熟悉磁粉检测行业标准，能独立的完成轴类工件检测工艺的制订。3.掌握轴类工件磁粉检测的操作要点，完成磁粉检测的操作。98任务描述某机床传动轴（局部），结构尺寸如图3-40所示。材料牌号为20Cr13，热处理状态为调质处理（1050油淬，550回火），齿轮表面为淬火处理（860油淬）。工件为
44、机加工表面，该工件经磁粉检测后需精加工。工件检测现场白光照度为400lx，现要求按JB/T 4730.4-2005标准确定该机床传动轴（局部）磁粉检测工艺并进行现场操作。99相关知识一、轴类工件磁粉检测的磁化方法1.轴向通电法轴向通电法是将工件夹于检测机的两磁化夹头之间，使电流从被检工件上直接流过，在工件的表面和内部产生一个闭合的周向磁场，用于检查与磁场方向垂直、与电流方向平行的纵向缺陷。如图3-41所示，是轴向通电法最常用的磁化方法之一。如图3-42所示。1002.线圈法线圈法是将工件放在通有电流的螺管线圈中或根据工件形状的不同缠绕电缆形成的线圈中进行磁化的方法。如图3-43所示。101二、
45、轴类工件磁化规范1.轴向通电法磁化规范1022.线圈法磁化规范（1）低充填因数线圈法磁化规范 线圈横截面面积与被检工件横截面面积之比Y10时，称为低充填因数。l)当工件偏心放置时，线圈的安匝数为 2）当工件正中放置于线圈中心时，线圈的安匝数为%)10(/45000DLIN%)10(5)/(61690DLRIN103（2）高充填因数线圈线圈横截面积与被检工件横截面积之比Y2时，线圈的安匝数为（3）中充填因数线圈 线圈横截面积与被检工件横截面积之比Y2且Y10时，线圈的安匝数为%)10(2)/(35000DLIN82)(810)(1YINYININh104任务实施一、检测工艺的制定1.检测方法的选
46、择该工件属于轴类工件，主要以轴向通电法为主。如果加工过程中可能产生横向缺陷（如淬火裂纹、磨削裂纹等），则可辅以线圈法或磁轭法等纵向磁化的方法。工件表面为机加工表面，表面光洁度较高，非荧光磁粉检测能满足灵敏度要求。采用交流湿连续法检测，对工件表面微小缺陷检测灵敏度高。综上所述，此工件检测方法选择非荧光交流湿连续法，磁化方法选择轴向通电法和线圈法。1052.检测设备与器材的选用由于该工件选用轴向通电法和线圈法进行检测，可选用固定式磁粉检测机进行检测，这里选用CDG-3000型的磁粉检测机，其线圈直径为300mm，线圈匝数N为5。根据工件检测灵敏度的要求，选用A1型标准试片检验磁粉检测设备、磁粉和磁
47、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。1063.磁化规范的制订（1）轴向通电法磁化规范的制订 查表3-8，交流连续法轴向通电法磁化规范为I=（815）D，因为本工件截面尺寸不等，所以磁化时应先用小规范I1磁化小直径，后用大规范I2磁化大直径。I1=（815）D1=（815）50=400750AI2=（815）D2=（815）100=8001000A（2）线圈法磁化规范的制订 根据线圈直径与工件的规格确定线圈法磁化规范。工件为不等径轴，则线圈法磁化规范根据轴的直径不同，分别进行设定。107二、操作步骤1.工件表面预处理1）清除工件表面油脂、铁锈、氧化
48、皮或其他粘附磁粉的物质。2）磁粉检测前先将表面润湿，如果出现“水断”现象，说明表面处理不合格，应重新处理。2.工件表面光照度测量 该工件检测现场表面光照度为400lx，需要照明使工件表面光照度大于或等于1000lx。1083.综合灵敏度测试本工件检测时选用A1型标准试片且表面无锈蚀、褶折及磁特性发生改变，标准试片使用时，首先将的标准试片无人工缺陷的面朝外，为使试片与被检面接触良好，可用透明胶带将其平整粘贴在被检面上，并注意胶带不能覆盖试片上的人工缺陷，然后施加磁悬液并磁化，当试片显示清晰磁痕时，证明综合灵敏度满足本工件检测要求。1094.工件磁化（1）轴向通电法磁化 先用磁化夹头夹紧工件后自锁
49、，选择磁化开关为“周向”。使电压至一定值时，踩动脚踏开关，检查纵向电流表是否达到规定指示值。未达到或超过时，应重新调节电压后再进行检查，使磁化电流达到规定值。（2）线圈法磁化 线圈法磁化与通电磁化方法相同，选择磁化开关为“纵向”，所观察电流表为指示面板下部中间的纵向电流表。1106.磁痕观察与记录磁痕的观察和评定一般应在磁痕形成后立即进行。使用非荧光磁粉检侧时，被检工件表面应有充足的自然光或日光灯照明可见光照度应不小于1000lx，并应避免强光和阴影。表格记录。记录下磁痕的位置、长度及数量。1117.缺陷磁痕的评定与工件验收按工件检测的技术要求JB4730.4-2005标准级合格，JB4730
50、.4-2005标准磁粉检测质量分级规定如下：（1）不允许存在的缺陷1）不允许存在任何裂纹和白点。2）紧固件和轴类零件不允许任何横向缺陷显示。1122）受压加工部件和材料磁粉检测质量分级 受压加工部件和材料磁粉检测质量分级见表3-9。1138.退磁及后处理（1）交流电退磁 采用两磁化夹头夹持工件，交流电(50 Hz)电流逐渐衰减到零的衰减法退磁。（2）剩磁测量 即使使用同样的退磁设备，不同材料、形状和尺寸的工件，其退磁效果仍不相同。因此应对工件退磁后的剩磁进行测量（尤其对剩磁有严格要求和外形复杂的工件）。剩磁测量采用袖珍式磁强计测量。剩磁应不大于0.3 mT（相当于240 A/m）。人有了知识，
