磁粉检测技术及缺陷分析

1、磁粉检测技术及缺陷分析磁粉检测技术及缺陷分析张志超福建省特种设备检验院技术部高级检验师、高级探伤师全国无损检测人员资格考核委员会考（(Nondestructive Testing)X射线探伤机超声检测的原理超声检测的原理超声波探伤仪HS800型 便携式TOFD超声波检测仪相控阵检测仪磁粉检测裂纹示意图 定义：在铁磁质中，相邻铁原子中的电子之间存在着非常强的交换耦合作用，该相互作用促使相邻原子中的电子磁矩在小范围内“自发地”排列起来，形成一个个小的“自发磁化区”，这种自发磁化区称为“磁畴”。 (a)(a)(b)(b)(c)(c) 材料Tc/纯铁770硅钢（热轧）690硅

2、钢（冷轧）70045坡莫合金44078坡莫合金580超坡莫合金400铁氧体100-6000I1N2N接冲击电流计mMHM0absQmHmBHimmmHmuHmuH BmBRORmBSSmHcHCCmHHmBmHarctan(/)B H （3） a） b） c） 缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量Bx和垂直分量By，水平分量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而垂直分量为通过中心点的曲线，其示意图如下，图中（a）为水平分量，（b）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如图（c）所示的漏磁场。 2）缺陷位置及形状的影响）缺

3、陷位置及形状的影响 a） 缺陷埋藏深度的影响：影响很大缺陷埋藏深度的影响：影响很大 同样的缺陷，位同样的缺陷，位于工件表面时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表于工件表面时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减小；若位于工件表面很深处，面，产生的漏磁场显著减小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。 晶粒大小的影响 含碳量的影响 热处理的影响 合金元素的影响 冷加工的影响 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。

4、纵向磁化是指将电流通过环绕工件的线圈，沿工件纵长方向磁化的方法，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)。利用电磁扼和永磁铁磁化，使磁感应线平行于工件纵轴的磁化方法亦属于纵向磁化。 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，所以可以发现工件上多个方向的缺陷。 荧光磁粉 在黑光下观察磁痕显示的磁粉称为荧光磁粉。荧光磁粉是以磁性氧化铁粉、工业纯铁粉或羰基铁粉为核心，在铁粉外面用树脂粘附一层荧光染料(如YC2荧光磁粉)或将荧光染料化学处理在铁粉表面（如美国14A荧光磁粉）

5、而制成。荧光磁粉检测 齿轮裂纹非荧光磁粉 在可见光下观察磁痕显示的磁粉称为非荧光磁粉。常用的有四氧化三铁（Fe3O4）黑磁粉和三氧化二铁（-Fe2O3）红褐色磁粉，还有兰磁粉、白磁粉，所以也叫彩色磁粉。这两种磁粉既适用于湿法，又适用于干法。非荧光磁粉检测 铸造冷裂纹湿法与湿法 湿法用磁粉是将磁粉悬浮在油或水载液中喷洒到工件表面的磁粉；湿法用磁粉是将磁粉在空气中吹成雾状喷撒到工件表面的磁粉。连续法和剩磁法 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进行磁粉检测的方法。 剩磁法在停止磁化后，再将磁悬液施加到工件上，利用工件上的剩磁进行磁粉检测的方法。连续法的应用范围 (1)适用于所有铁

6、磁性材料和工件的磁粉检测。 (2)工件形状复杂不易得到所需剩磁时。 (3)表面覆盖层较厚的工件。 (4)使用剩磁法检验时，设备功率达不到时。剩磁法的应用范围 (1)凡经过热处理（淬火、回火、渗碳、渗氮及局部正火等）的高碳钢和合金结构钢，矫顽力在1KA/m，剩磁在0.8T以上者，才可进行剩磁法检验。 (2)用于因工件几何形状限制连续法难以检验的部位，如螺纹根部和筒形件内表面。 (3)用于评价连续法检验出的磁痕显示属于表面还是近表面缺陷显示。周向磁化规范的分级，见下表规范名称检测方法 应用范围连续法剩磁法严格规范 H2 H3（基本饱和区）H3以后（饱和区）适用于特殊要求或进一步鉴定缺陷性质的工件标

7、准规范H1H2（近饱和区）H3以后（饱和区）适用于较严格的要求放宽规范 H1（激烈磁化区）H2 H3 （基本饱和区）适用于一般的要求（发现大的缺陷）mH 1）连续法 连续法周向磁场的选择一般应选择在 之间为宜。 2）剩磁法 剩磁法检测时的磁化场应选取在远比 大的磁场范 围 ， 一 般 选 在 大 于 的 饱 和 区 段 ， 通 常 为 0.9 。这样，当去掉磁化场后，工件上的剩磁和矫顽力才能保证有足够大的数值，确保工件具有足够的剩余磁性产生漏磁场，从而使缺陷处吸附磁粉并被检测出。mH3HmH3H3HmH JB/T4730.4-2005 第四部分：磁粉检测第四部分：磁粉检测 类型规格：缺陷槽深试

8、片厚度（m）图形和尺寸(mm)A1型A1750A11550A13050A115100A130100A160100C型C850C1550D型D750D1550M1型127509155063050分割线人工缺陷表表5 标准试片的类型、规格和图形标准试片的类型、规格和图形15/50A1型试片显示磁粉检测的应用-磁轭法 便携式磁探仪。 几何形状复杂的工件检验较困难。几何形状复杂的工件检验较困难。磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向。磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向。用便携式磁轭一次磁化只能检验较小的区域，大用便携式磁轭一次磁化只能检验较小的区域，大面积检验时，要求分块累积，效率很低。面积检验时，要求分块累积，效率很低。磁轭磁化时应与工件接触好磁轭磁化时应与工件接触好.尽璧减小间隙的影响尽璧减小间隙的影响 3)磁扼法适用于特种设备平板对接焊缝、磁扼法适用于特种设备平板对接焊缝、T形焊缝形焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材的局部磁粉检测。整体磁化适用于零件横截面小的局部磁粉检测。整体磁化适用