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磁粉检测设备和磁粉检测工艺江西省锅炉压力容器检验检测研究院赵洪波13767066751第5章磁粉检测探伤设备5.1磁粉检测设备的命名方法见P.91表5-1例如：CJW-4000交流固定式磁粉探伤机，最大电流4000A；CZQ-6000超低频退磁直流探伤机，最大电流6000A。5.2磁粉检测设备的分类固定式、移动式、便携式；5.2.1固定式探伤机固定式探伤机，也称为卧式探伤机，这类设备固定在探伤室、实验室场合使用，其整机尺寸和重量都比较大。其额定磁化电流从1KA-10KA。主要用于中小零件的探伤，应用广泛。该类设备可以对被检零件用通电法和中心导体法进行周向磁化，用线圈法或固定式磁轭进行纵向磁化。还可进行各种形式的多向磁化，并能对工件退磁。该类设备常用湿法，还常常备有支杆触头和电缆，对大型零件进行磁化，荧光法时还配有荧光灯和遮光罩。5.2.2移动式探伤机移动式探伤机是一种装在小车上，可移动到现场的半固定式探伤机。磁化电流一般在500A～8KA。其主体是磁化电源，可提供交流和单相半波整流电。配合使用的附件有支杆触头、夹钳触头、开合式和闭合式磁化线圈和软电缆等。移动式探伤机一般也同时具有退磁功能。该设备适用于不易移动的大型工件。5.2.3便携式探伤机该类探伤机体积小，重量轻，可随身携带，适用于各种现场作业，如锅炉、压力容器罐体内、外探伤，飞机的现场维护检查，立体管道的检查，乃至野外、高空作业等。额定磁化电流一般可达500A-2000A。常见便携式探伤机有：电磁轭、交叉磁轭、小型磁粉探伤仪和永久磁铁。5.3磁粉检测设备的组成部分组成:磁化电源、工件卡持装置、指示与控制装置、磁粉或磁悬液施加装置、照明装置、退磁装置等。1磁化电源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。磁化电源主要结构：调压器和主变压器。调压器分为：自耦调压和晶闸管调压。2工件卡持装置磁化卡头和触头。卡头上应包上铅垫或铜编制网。3指示和控制装置指示装置包括电流表、电压表。磁粉探伤机常用5A的电流表，可测量几千甚至上万安培的磁化电流。这是因为采用了电流互感器（相当于一个变压器，用于扩大电流表的量程）把通过工件的电流变为电流表可测量的电流。9000型的交流探伤机使用的互感器匝数比为9000/5，当安培计满刻度指示时，代表磁化电流为9000A。电流表至少半年校验一次。当设备进行重要电气修理、周期大修或损坏时，应进行校验。4磁粉和磁悬液施加装置固定式磁探机的施加装置由磁悬液槽、电动泵、软管和喷嘴组成。移动式和携带式磁探机无固定的磁粉或磁悬液施加装置，一般为塑料喷壶或者磁悬液喷灌。5照明装置一般为黑光灯或白光灯。前者用于荧光磁粉检测，后者用于非荧光磁粉检测，辐照度和光照度分别为1000µW/cm2和1000lx（或500lx）,同时，前者的环境可见光应不大于20lx。6退磁装置退磁装置应能保证工件退磁后表面剩磁小于或等于0.3mT（240A/m）。5.4常用典型设备－－交叉磁轭探伤仪交叉磁轭是由两个轭状的电磁铁以一定夹角进行空间交叉或平面交叉组合而成，并由不同相位的两组交流电激励的磁化装置。常用的有十字交叉磁轭探伤仪和平面交叉磁轭探伤仪，见下左图和下右图。电磁轭由轭状的电磁铁在其两条腿上绕上线圈组成。5.5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弱磁场测量计7快速断电试验器8磁粉吸附仪第6章磁粉检测工艺所谓磁粉工艺，是指从预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液磁痕的观察与记录、缺陷评级、退磁和后处理等的全过程。只有正确执行磁粉探伤工艺要求，才能保证磁粉探伤的灵敏度，检出应检的缺陷。磁粉探伤方法的一般选择原则：a连续法和剩磁法都可进行探伤时，优先选择连续法。b对于湿法和干法，优先选择湿法。c对于按磁化方法分类的六种探伤方法，选用要根据工件的形状、尺寸、探伤操作的困难程度进行。磁粉检测的检测方法，一般根据磁粉检测所用的载液或载体不同，分为湿法和干法检测；根据磁化工件和施加磁粉或磁悬液的时机不同，分为连续法和剩磁法检测。根据不同分类条件，磁粉检测方法的分类为下表所示。表6-1磁粉检测方法分类分类条件磁粉检测方法施加磁粉的载体湿法（荧光磁粉、非荧光磁粉），干法（非荧光磁粉）施加磁粉的时机连续法检测，剩磁法检测磁化方法轴向通电法、触头法、线圈法、磁轭法、中心导体法、交叉磁轭法等磁粉探伤方法的分类：a按磁粉的载液（载体）分两种：干法（非荧光）、湿法（荧光、非荧光）。b按施加磁粉的时机分两种：连续法、剩磁法。6.1预处理清除、打磨、分解、封堵、涂敷。6.2磁化、施加磁粉或磁悬液6.2.1连续法（一）概念：在磁化的同时，施加磁粉或磁悬液，同时观察。（二）适用范围：①形状复杂的工件；②剩磁Br(或矫顽力Hc)较低的工件；③检测灵敏度要求较高的工件；④表面覆盖层无法除掉（涂层厚度均匀不超过0.05mm）的工件。（三）操作要点：①先用磁悬液润湿工件表面；②磁化过程中施加磁悬液，磁化时间1S-3S；③磁化停止前完成施加操作并形成磁痕，时间至少1S；④至少反复磁化两次。P.103（四）优点：略（五）缺点：（与剩磁法的优点相对）①效率低；②易产生非相关显示；③目视可达性差。6.2.2剩磁法（一）概念：停止磁化后，施加磁粉或磁悬液。（二）适用范围：①矫顽力Hc在1000A/m以上，并保持剩磁Br在0.8T以上的工件，一般如经过热处理的高碳钢和合金结构钢（淬火、回火、渗碳、渗氮、局部正火）；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；②成批的中小型零件进行磁粉检测时；③因工件几何形状限制连续法难以检验的部位。（三）操作要点：①磁化结束后施加磁悬液；②磁化后检验完成前，任何磁性物体不得接触被检工件；③磁化时间一般控制在0.25-1S；④浇磁悬液2-3遍，或浸入磁悬液中10-20s，保证充分润湿；⑤交流磁化时，必须配备断电相位控制器。（四）优点：略P104（五）缺点：略P1046.2.3湿法（一）概念：将磁粉悬浮在载液（水、油、乙二醇等）中进行磁粉探伤。（二）适用范围：①连续法和剩磁法；②灵敏度要求较高的工件，如特种设备的焊缝；③表面微小缺陷的检测。（三）操作要点：①磁化前，确认整个检测表面被磁悬液润湿；②可用喷、浇、浸等方法施加；③检测面上的磁悬液的流速不能过快；④磁悬液施加前，应进行润湿试验。（四）优点：a、用湿法+交流电，检测工件细小缺陷灵敏度高；b、可用于剩磁法检验和连续法检验；c、适用于现场检验；（五）缺点检验大裂纹和近表面缺陷的灵敏度不如干法。6.2.4干法（一）概念：以空气为载体用干磁粉进行探伤。（二）适用范围：适用于表面粗糙的大型工件进行检测；（三）操作要点：（四）优点a、检验大裂纹灵敏度高；b、用干法+单相半波整流电检验工件近表面缺陷灵敏度高；c、适用于现场检测。（五）缺点：a、检验微小缺陷的灵敏度不如湿法；b、不适用于剩磁法检验；c、磁粉不易回收；6.3磁痕观察、记录与缺陷评级1磁痕观察磁痕的观察和评定一般在磁痕形成后立即进行。观察时机：磁痕形成后立即；照明要求：非荧光磁粉检测光照度应不小于1000lx，最低不得低于500lx；荧光磁粉检测的黑光辐照度应不小于1000µW/cm2。2缺陷磁痕显示记录照相、贴印、磁粉探伤－橡胶铸型法、录像、可剥性涂层、临摹。3缺陷评级首先确定当前的磁痕显示是相关、非相关或者伪显示。确定是相关显示后再按JB/T4730.4-2005评级。依据JB/T4730.4-2005，对磁痕评定是应当注意：1）不允许存在的缺陷；2）可不评定的磁痕长度；3）按一个缺陷评定的情况；4）综合评级的情况。6.4退磁6.4.1剩磁的产生与影响1、（剩）磁产生的原因磁加工与磁接触、电加工与电接触、机械加工、热加工与焊接等。2、影响剩磁大小的因素材料的磁特性、材料的最近磁化经历、材料被磁化的能量大小、磁化方向及工件本身的几何形状。3、剩磁的不良影响对工件的进一步加工和使用带来影响。例如：影响罗盘和仪表的精度和使用、焊接时产生磁偏吹、造成轴承磨损等等。6.4.2退磁的原理将工件置于交变磁场中，利用磁滞回线递减进行退磁。当交变磁场的幅值渐渐递减时，磁滞回线的轨迹也越来越小，工件中的剩磁Br也越来越小接近于零，即：换向和衰减同时进行。换向：退磁方向的改变；衰减：退磁能量的减弱。6.4.3退磁方法和设备常用的有交流退磁和直流退磁。另，将工件加热到居里点以上再处于非磁场环境下缓慢冷从而实现的退磁称为高温退磁，这是一种最有效的退磁方法，但是不经济实用，故高温退磁工程上使用不多。1、交流退磁：（不考虑换向，只考虑衰减）（一）通过法：①线圈不动工件移动，衰减磁场到零；②工件不动线圈移动，衰减磁场到零。（二）衰减电流（磁场）法：①线圈、工件都不动移动，衰减电流到零；②两电极夹持工件，衰减电流到零；③两触头接触工件，衰减电流到零；④交流电磁轭通电时离开工件，衰减磁场到零；⑤扁平线圈通电时离开工件，衰减磁场到零。2、直流电退磁：（既考虑换向，又考虑衰减。）直流电磁化的工件可采用直流电退磁。直流电退磁方法：直流换向衰减法和超低频电流自动退磁法。①换向衰减法：不断改变电流方向，并逐渐减小电流至零。②超低频电流退磁：0.5-10Hz，衰减电流或在线圈中通过。6.4.4退磁注意事项1、退磁的磁场强度应不小于磁化时的最大磁场强度；2、工件周向磁化退磁应先纵向磁化，再纵向退磁；3、交流电磁化，用交流电退磁；4、直流电磁化，用直流电退磁。若再用交流电退磁可达更佳效果；(可见，直流电退磁的磁化效果较低，不如交流电退磁效果。)5、线圈通过法退磁应注意：1）工件与线圈轴向平行，且靠内壁放置；2）工件的L/D≤2时，应加类似磁特性的延长块再退磁；3）小工件批量退磁的不能采用捆扎或堆放的方式同时退磁；4）工件退磁时不能与铁磁性材料接触；5）环形或形状复杂的工件退磁时一般边旋转边通过线圈；6）工件应缓慢通过并远离线圈1m后方可断电；7）退磁机应东西放置，退磁后的工件也应东西放置；8）已经退磁的工件不要靠近退磁机或磁化装置。6.4.5剩磁测量剩磁测定：退磁效果可用剩磁测量仪或磁场强度计测定，磁粉检测中一般要求剩磁应不大于0.3mT（3Gs）或240A/m。6.5后处理和合格工件的标记6.5.1后处理（概括来说）1）清洗磁粉；2）工件防锈；3）封堵取出；4）清除反差增强剂；5）被拒收工件的隔离。6.5.2合格工件的标记1标记注意事项：合理、合法、有效。2合格成品工件的标记1）打钢印；2）刻印；3）电化学腐蚀；4）挂标签。6.6超标缺陷磁痕显示的处理和复验6.6.1超标缺陷磁痕显示的处理发现超标缺陷磁痕，如果允许打磨，则打磨消除。打磨要求：1）打磨至肉眼不可见；2）对打磨位置复检后无可记录缺陷；3）打磨位置应圆滑过渡；4）打磨的深度应符合规定；5）超过深度的打磨位置应修补至符合规定。6.6.2复验出现以下情况，应对工件进行复验。1）检测结束后用标准试片验证灵敏度不符合要求时；2）发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时；3）合同各方有争议或认为有必要时。6.7检测记录和检测报告原始记录和报告应该能追踪到被检测的具体工件和部位，至少应包含：1）委托单位、被检工件名称和编号；2）被检工件特性特征；3）检测装置的名称和型号；4）磁粉种类及磁悬液浓度和施加磁粉的方法；5）磁化方法及磁化规范；6）检测灵敏度检验及标准试片、标准试块；7）磁痕记录及工件草图；8）检测结果及质量等级评定、检测标准名称和验收等级；9）检测人员和责任人签字及其技术资格；10）检测日期。6.8影响磁粉检测灵敏度的主要因素外加磁化强度；磁化方法；磁化电流类型；磁粉性能；磁悬液的类型和浓度；设备性能；工件材质、形状和表面状态；缺陷的方向性质、形状和埋藏深度；工艺操作；检测人员素质；检测环境的条件。