磁粉探伤实训

1第三单元磁粉探伤内容导入：磁粉探伤是工业无损检测中的一个重要检测手段，是利用磁现象来检测材料和工件中缺陷的方法，其探伤原理作一般了解，重点掌握磁粉探伤的技能训练和探伤工艺的编制。综合模块一磁粉探伤原理能力知识点1磁粉探伤的原理1.磁粉探伤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，如图3-l所示。图3-1不连续性处漏磁场分布1—裂纹2—漏磁场3—近表面气孔4-—内部气孔5—磁力线6—工件由此可见，磁粉检测的基础是不连续性处漏磁场与磁粉的磁性相互作用。2.影响漏磁场的因素⑴外加磁场强度的影响。⑵材料磁导率的影响。⑶缺陷埋藏深度的影响。⑷缺陷方向的影响。⑸缺陷磁导率的影响。⑹缺陷大小和形状的影响。能力知识点2磁粉探伤适用范围1.适用于检测铁磁性材料(如16MnR、20g、30CrMnSiA)工件表面和近表面尺寸很小、间隙极窄(如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹)和目视难以看出的缺陷；22.适用于检测马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料(如Crl7Ni7、T91/P91)，但不适用于检测奥氏体不锈钢材料(如1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti)和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊接接头，也不适用于检测铜、铝、镁、钛合金等非磁性材料；3.适用于检测未加工的铁磁性原材料(如钢坯)和加工的半成品、成品件及在役与使用过的工件及特种设备或零部件；4.适用于检测管材、棒材、板材、型材和锻钢件、铸钢件及焊接件；5.适用于检测工件表面和近表面的裂纹、白点、发纹、折叠、疏松、冷隔、气孔和夹杂等缺陷，但不适用于检测工件表面浅而宽的划伤、针孔状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁力线方向夹角小于20°的缺陷。综合模块二磁粉探伤的技能训练能力知识点1磁粉及磁悬液训练一磁粉的磁性测定1.目的（1）了解称量法测定磁粉磁性的原理。（2）熟悉磁性称量仪的操作方法。（3）掌握磁粉磁性的合格标准。2.测试用设备和器材（1）磁性称量仪1台。（2）工业天平1架（量程1㎏，感量0.2g）（3）待测磁粉300g左右。3.测试原理称量法测定磁粉磁性的原理是通过一标准的交流电磁铁在规定条件下吸引的磁粉多少来评价磁粉磁性。磁性称量仪的原理如图3-2所示。在220V交流线路上有一电磁铁，并串联一个50Ω的变阻器，一只3A交流电流表和开关K。电磁铁是用直径为0.86mm的漆包线在黄铜骨架上缠绕2650匝而制成。其简图见图3-3，黄铜骨架结构及尺寸见图3-4。骨架内嵌有黄铜套，在套底部焊上一铜盘，套内穿有用25碳素钢制成的铁芯。铁芯和黄铜套紧密地放入线圈骨架内。圆盘与线圈底部平面保持20mm距离。3电磁铁固定在非铁磁性材料制作的托架上，其轴线垂直地面，铜盘向下且和地面水平。图3-3电磁铁图解1-轴心；2-铜盘；3-轴套；4-线圈底盘；5-电磁铁圈4.测试方法（1）将内径为70mm，壁厚2～3mm，高度为10mm的两圆环放在100mm×100mm的玻璃板上。圆环用有机玻璃或黄铜制作。（2）将干燥洁净磁粉倒入圆环内，用直尺沿圆环上沿将磁粉刮平（不可按压）。（3）调整电磁铁电流到1.3A，并准备实验。（4）将装有磁粉的圆环连同玻璃托板移向电磁铁的铜盘下，使圆环的上沿与铜盘接触，且圆环中心尽量和电磁铁轴线一致，给电磁铁通电。（5）通电到5s时，将托板及圆环向下并移离电磁铁。此时在铜盘上吸有一些磁粉。（6）继续通电55s（总计通电1min，中间不可断电），使被吸住的磁粉稳定下来。这个期间或许有少量磁粉落下。（7）到时间后，将电磁铁断电，磁粉落在事先备好的放在铜盘下面的纸上，并将残留在铜盘上的磁粉一起收入纸中。（8）用工业天平称量磁粉质量，做好记录。（9）每种磁粉共进行三次取样测量，取平均值，质量不小于7克，则该磁粉磁性合格.5.测试报告要求图3-2磁粉磁性标量仪原理图图3-4电磁铁骨架及铁芯及铁芯结构4按表3-1填写试验记录,并根据需要填写实验报告。表3-1磁粉磁性实验记录仪器型号磁粉型号或代号电流/A磁粉称量结果123平均训练二磁粉粒度测定(显微镜筛选法)1.测试目的（1）了解显微镜法测定粒度的原理。（2）掌握显微镜测定粒度的操作方法。（3）根据测量数据，整理绘制分布图，确定粒度大小，判定磁粉质量。2.测试用设备和器材（1）光学显微镜1台。要求分辨力在白光下为0.4ur(测试1um以上的粒子)，并具有下载物台可微调和测微系统。（2）测试天平1架(感量0.05g)。（3）待测磁粉试样50g。3.测试原理定向筛选法的原理，即测量大量粒子的定向直径，根据统计分布规律，将累计筛选数20%和80%所对应的颗粒直径，定为磁粉的粒度。4.测试方法（1）用分割法将大量样品分为1~5g的待测样品。（2）随机抽取待测样品，将其很好地分散于加了表面活性剂的水中，制成悬浮液。（3）将混有磁粉的悬浮液适量地滴在试样片上，将试样片放在显微镜载物台上，进行观察。（4）按图3-5所示测量磁粉颗粒定向直径，共测量1000个颗粒。测量定向直径时，可根据需要分组测量，即按一定群间距测量分组，如表3-2所示。图3-5磁粉颗粒定向直径d测量示意图5表3-2粒度测量分组群号121110987群平均数值51015202530群间距/mm＞2.5～7.5＞7.5～12.5＞12.5～17.5＞17.5～22.5＞22.5～27.5＞27.5～32.5群号654321群平均数值354045505460群间距/mm＞32.5～37.5＞37.5～42.5＞42.5～47.5＞47.5～52.5＞52.5～57.5＞57.5～62.5（5）将测量值填入表3-3。表3-3粒度测试值群间距/mm群平均值a(颗粒平均定向值)颗粒数n颗粒频度/%累计数/%总计N100%100%（6）根据表3-3，以颗粒定向尺寸d(或称颗粒直径)为横坐标，以累计数为纵坐标，画粒度分布图,其示意图见图3-6。（7）粒度分布图的累计数80%和20%所对应的颗粒直径即为所测定的磁粉粒度。（8）抽取三次待测样品测量，取其平均值。5.测试报告要求（1）按上述内容填写粒度测量值表，绘制粒度分布图。（2）做好测试记录，写出测试报告。测试记录及报告应注明被试验的磁粉的型号、种类、规格和试验方法，根据测量结果和标准要求判定磁粉粒度是否合格。训练三磁粉粒度测定(酒精沉淀法)1.测试目的（1）掌握酒精沉淀法测量磁粉粒度的方法。图3-6磁粉粒分布图6（2）根据磁粉的悬浮性判定磁粉质量。2.测试设备和器材（1）测量装置见图3-7。一个长40cm的玻璃管，其内径为（10±1）mm，可在支座上用夹子垂直夹紧。管子上有两处刻度，一处在下塞端部水平线上，另一处在距前一处刻度30cm处，支座上竖有刻度尺，其刻度为0～30cm。（2）工业天平1架（0～2kg）。（3）磁粉试样20kg。（4）无水乙醇1kg。3.测试原理磁粉的粒度，即磁粉的颗粒大小，对磁粉探伤灵敏度影响很大。磁粉的粒度大小，决定了其在液体中的悬浮性。由于酒精对磁粉的润湿性能好，所以可以用酒精作为分散剂，测量磁粉在酒精中的悬浮情况来表示磁粉粒度大小和均匀性。一般规定酒精磁粉悬浮液在静止3min后磁粉沉淀高度不低于180mm为合格。4.测试方法和步骤（1）用工业天平称出3g未经磁化的磁粉试样。（2）将玻璃管的一端堵上塞子，并向管内倒入150mm高的酒精。（3）将称好的磁粉试样倒入管内，用力摇晃直到均匀混合。（4）再向管内倒进酒精至300mm高。（5）将玻璃管上端堵上塞子，反复倒置玻璃管，使酒精和磁粉充分混合。（6）停止摇晃后即开始计时并迅速平稳地将玻璃管固定于支座夹子上，使管子上端刻度对准支座上的刻度尺300mm处。（7）静止3min，测量酒精和磁粉明显分界处的磁粉柱高度。（8）按上述步骤试验三次，每次更换新的磁粉和酒精，取三次测量结果的平均值，并做好记录。（9）检验过程中，还应仔细观察磁粉悬浮情况，图3-8表示了磁粉的不同粒度情况在酒精中悬浮的状态。图3—7用酒精沉淀法测量磁粉粒度的装置75.测试报告要求表3—4磁粉粒度测试记录磁粉规格型号取样数量磁粉柱高度/mm磁粉悬浮及粒度均匀性第一次第二次第三次平均填写测试记录（表3-4）和测试报告，内容包括磁粉规格型号、测试方法和条件、磁粉柱高度和磁粉悬浮均匀性等。训练四磁悬液的配制1.测试目的（1）掌握不同种类的磁悬液的配制方法，熟悉油悬液、水悬液和荧光磁悬液的典型配方。（2）了解磁悬液各种成分对探伤性能的影响。2.测试用器材（1）1000mL量筒1只；2000mL烧杯3只；1000mL烧杯3只。（2）工业天平1架（0～2kg）。（3）磁粉、火油及其他配制材料适量。3.测试原理湿法探伤是使用磁悬液作为缺陷的显示材料。磁悬液是将磁粉分散于液体载体（也称分散剂）中。对于液体载体，要求其具有好的磁粉悬浮性、流动性、分散性和对工件表面的浸润性（即有小的表面张力）。同时要求液体对工件无腐蚀性，对操作者无毒或低毒，探伤检验时便于观察（不起泡）等。对于荧光磁悬液还要求液体无荧光作用。4.磁悬液配制方法（1）油基磁悬液配制方法。①将洁净的火油和变压器油按1∶1的比例均匀混合，取混合液2000mL。②将干燥、无杂质和无结块的磁粉均匀地调配到混合液中去。磁粉在混合液中含量为每1000mL混合液中加20～30g磁粉。图3-8酒精沉淀磁粉悬浮情况8③上述液体即为油磁悬液，使用前应充分搅拌。（2）水基磁悬液配制方法，配方成分见表3-5。表3-5水基磁悬液成分成分浓乳亚硝酸钠三乙醇胺磁粉含量/g·L-1(水)105515～30①将10g100号浓乳（pH值8～9，水含量0.5%）加入1L的50℃洁净温水中，搅拌至完全溶解。②加入亚硝酸钠5g，搅拌到完全溶解。③加入三乙醇胺5g，搅拌到完全溶解。④加入磁粉15～30g，充分搅拌到均匀混合。⑤新配制的磁悬液pH值应在8～9。使用前应充分搅拌。（3）荧光磁悬液的配制方法，配方成分见表3-6。注意按配制程序依次进行；任何添加剂，不得含有荧光性物质。①将乳化剂与消泡剂混合搅拌均匀，用少量水稀释。②加入磁粉，搅拌均匀。③加水1L，搅拌均匀。④加入亚硝酸钠，搅拌至完全溶解。⑤新配制的磁悬液pH值应在8～9。使用前应充分搅拌。表3-6荧光磁悬液成分成分乳化剂亚硝酸钠消泡剂（28号）荧光磁粉含量/g·L-1(水)5150.5～11～25.测试报告要求记录配制的磁悬液的外观、特征和配制中的现象。训练五磁悬液的浓度测定1.测试目的（1）掌握磁悬液浓度的测定方法。（2）掌握使用中的磁悬液浓度鉴定方法。（3）了解磁悬液浓度标准。2.测试器材（1）磁粉沉淀管1只（见图3-9）。9（2）已知浓度的标准磁悬液。荧光磁悬液按1g/L，2g/L和3g/L配制，非荧光磁悬液按10g/L，20g/L和30g/L配制，各取样品500mL。（3）待测磁悬液样品500mL；该样品的配制方法和成分应和标准磁悬液相同。（4）200mL量筒1只。3.测试原理磁悬液在平静状态时，磁粉将发生沉淀，根据沉淀的多少可以确定磁悬液的磁粉浓度。磁粉沉淀量是随时间增加而增多，当达到一定时间后，将完成全部沉淀。磁粉沉淀管中的磁粉沉淀层高度与磁悬液浓度呈线性关系。4.测试方法（1）磁粉浓度曲线制作。将装有标准磁悬液容器晃动不少于5min，然后取100mL磁悬液倒入磁粉测定管中，静止放置。火油或水磁悬液放置60min、变压器油磁悬液放置24h，读出磁粉沉淀高度。三种待测样品可得到三个沉淀高度的数据1h、2h和3h。将磁悬液标准含量（X1、X2和X3）及对应的磁粉沉淀高度（1h、2h和3h）分别作为纵坐标和横坐标，可得到磁粉浓度的关系曲线，如图3-10所示。（2）待测样品的浓度测试。按标准磁悬液的试验方法读出待测磁悬液的磁粉沉淀高度。待测样品的浓度评价有如下方法。①直接按沉淀高度评价。一般规定磁粉沉淀高度，荧光磁粉为0.1～0.5mL，非荧光磁粉为1.2～2.5mL（读数为沉淀