磁力检测,渗透检测

1、焊接检验焊接检验讲解人：韩兆波磁粉检测与渗透检测磁粉检测与渗透检测提要提要： 磁粉检测（磁粉检测（MT）与渗透检测（）与渗透检测（PT）均）均属于表面检测技术，工程应用广泛，行业属于表面检测技术，工程应用广泛，行业十分重视十分重视,有有相关的国家标准相关的国家标准。 本课程简要介绍它们的本课程简要介绍它们的基本原理基本原理、操操作要点作要点及及适用性适用性。一、磁粉检测（一、磁粉检测（MT) )1. 检测原理检测原理 工件被磁化后，如果表面和近表面存在材料的不连续性，则在不连续处磁场方向将发生改变，在磁力线离开和进入工件表面的地方产生磁极，形成漏磁场。2. 检测工艺检测工艺 预处理预处理 励磁

2、励磁 喷洒磁粉颗粒或磁悬液喷洒磁粉颗粒或磁悬液 观察磁痕观察磁痕 拍照或记录拍照或记录 退磁退磁 后处理后处理3 .适用范围适用范围 该方法适用于该方法适用于铁磁性材料铁磁性材料的的表面表面及及近表面近表面 缺陷的检测。缺陷的检测。 铁磁性材料铁磁性材料铁、钴、镍及其合金；铁、钴、镍及其合金； 非铁磁性材料非铁磁性材料铝、铬、锰、铜等；铝、铬、锰、铜等； 所以，对于所以，对于非铁磁性材料，非铁磁性材料， 不能采用不能采用磁力检测磁力检测！ 例如：对于例如：对于奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢，铝合金铝合金这类这类材料，就材料，就不能选择不能选择 磁力检测。磁力检测。4 . 磁粉检测方法的分类磁粉检测方

3、法的分类 (1)依据施加磁粉颗粒的方法不同依据施加磁粉颗粒的方法不同,分为分为: 干法干法和和湿法湿法两类。两类。 干法干法采用采用干燥磁粉干燥磁粉进行检测的方法。进行检测的方法。 磁粉粒度以磁粉粒度以1060m为宜。为宜。 湿法湿法 把磁粉悬浮在油、水或其他载液把磁粉悬浮在油、水或其他载液中进行检测的方法。中进行检测的方法。 磁粉粒度以磁粉粒度以110m为宜。为宜。(2)根据外加磁场的作用情况分为根据外加磁场的作用情况分为: 连续法连续法在外加磁场的同时，将检验介在外加磁场的同时，将检验介 质（磁粉或磁悬液）加到试件质（磁粉或磁悬液）加到试件 上进行检测的方法。上进行检测的方法。 剩磁法剩磁

4、法先将试件磁化，待切断电源或先将试件磁化，待切断电源或 移去外加磁场后，再进行检测移去外加磁场后，再进行检测 的方法。的方法。（3）根据外加磁场的方向不同，分为：）根据外加磁场的方向不同，分为： 周向磁化法周向磁化法利用利用周向磁场周向磁场进行磁化。进行磁化。 纵向磁化法纵向磁化法利用利用纵向磁场纵向磁场进行磁化。进行磁化。 组合磁化法组合磁化法利用利用合成磁场合成磁场进行磁化。进行磁化。I I磁力线磁力线磁痕磁痕A A）工件直接通电）工件直接通电B）电流通过中心导体）电流通过中心导体I I 周向磁化法 纵向磁化图例纵向磁化图例1：磁痕磁痕 利用空心线圈进行的局部利用空心线圈进行的局部 纵向磁

5、化纵向磁化工件工件纵向磁化图例纵向磁化图例2：工件工件磁力线磁力线磁扼磁扼 磁扼法进行整体纵向磁化磁扼法进行整体纵向磁化电流电流（4）根据工件上的磁场存在范围，又分为：）根据工件上的磁场存在范围，又分为： 局部磁化法局部磁化法 整体磁化法整体磁化法工件工件为防止漏检，应注意为防止漏检，应注意改变磁场的方向改变磁场的方向， 以便发现以便发现不同位向不同位向的缺陷！的缺陷！5 .退磁退磁 在大多数情况下在大多数情况下,被检工件上带有被检工件上带有剩磁剩磁是有害的是有害的.故需退磁故需退磁! 退磁退磁将被检工件内的剩磁减小到将被检工件内的剩磁减小到不防碍使用不防碍使用的程度。的程度。 剩磁控制要求：

6、剩磁控制要求： 航空导航系统零件：小于航空导航系统零件：小于0.1 mT; 内燃机曲轴内燃机曲轴/连杆连杆/凸轮等凸轮等:小于小于0.2 mT; 压力容器压力容器:小于小于0.3 mT。二、渗透检测二、渗透检测(PT)1. 检测原理检测原理 首先，利用材料或工件首先，利用材料或工件表面开口型缺陷表面开口型缺陷与具有较强与具有较强渗透力的渗透力的渗透剂渗透剂所产生的所产生的润湿现象润湿现象和和毛细现象毛细现象，使，使渗透剂渗入开口型缺陷中。渗透剂渗入开口型缺陷中。 然后然后，清除清除工件表面工件表面多余的渗透剂多余的渗透剂，但，但不能使已经不能使已经渗入开口型缺陷中的渗入开口型缺陷中的渗透剂被清

7、洗出来渗透剂被清洗出来，即，即防止防止过过清洗清洗！ 最后，喷洒最后，喷洒显象剂显象剂，仍利用，仍利用毛细现象毛细现象使保存在开口使保存在开口型缺陷中的渗透剂型缺陷中的渗透剂被被吸附出来吸附出来，从而形成具有鲜明，从而形成具有鲜明色彩（色彩（粉红颜色粉红颜色）的痕迹，达到）的痕迹，达到显示缺陷显示缺陷的目的。的目的。 渗透检测图示渗透检测图示渗透与显象渗透与显象显象剂渗透剂缺陷痕迹工件工件2. 检测方法检测方法 着色着色渗透检测渗透检测的基本步骤是：的基本步骤是： 预清洗预清洗 渗透渗透 中间清洗中间清洗 显象显象 干燥干燥 观察记录观察记录 预清洗预清洗清除工件表面的油污、氧化皮等；清除工件

8、表面的油污、氧化皮等； 渗透渗透在工件表面喷洒在工件表面喷洒着色渗透剂，保持着色渗透剂，保持20分钟左右；分钟左右；让让渗透剂充分渗入渗透剂充分渗入开口的缺陷之中。开口的缺陷之中。 中间清洗中间清洗去除工件表面去除工件表面多余的多余的渗透剂渗透剂。 显象显象在工件表面喷洒在工件表面喷洒白色显象剂，以吸附渗白色显象剂，以吸附渗入开口缺陷中的粉红色的入开口缺陷中的粉红色的渗透剂渗透剂。 待显象剂待显象剂干燥后干燥后，缺陷的，缺陷的痕迹十分明显痕迹十分明显！3. 适用范围适用范围 适用适用任何材料任何材料的表面的表面开口型缺陷开口型缺陷的检测。的检测。 不适用于不适用于多孔性材料多孔性材料的检测。的

9、检测。4. 渗透剂的种类渗透剂的种类 荧光渗透剂荧光渗透剂需要紫外线灯照射！缺陷处需要紫外线灯照射！缺陷处显示显示绿色光痕绿色光痕。 着色渗透剂着色渗透剂采用色泽鲜艳的采用色泽鲜艳的粉红色粉红色。白白底红道底红道，特别分明。，特别分明。5.渗透剂的性能要求渗透剂的性能要求 渗透剂是渗透检测中渗透剂是渗透检测中最关键的要素最关键的要素,直直接影响检测精度接影响检测精度.应具有以下性能应具有以下性能: 良好的良好的渗透性渗透性; 易清洗易清洗; 着色剂应着色剂应色彩艳丽色彩艳丽; 无腐蚀无腐蚀,毒性小毒性小,污染小污染小; 闪点高闪点高,不易燃不易燃,安全性好安全性好; 资源丰富资源丰富,价格便宜

10、。价格便宜。6. 缺陷的显示缺陷的显示 真实的缺陷显示有真实的缺陷显示有四种基本图像四种基本图像： （1）连续线条连续线条 一般为一般为裂纹裂纹、冷隔冷隔、折叠折叠等缺陷的显象；等缺陷的显象； （2）断续线条断续线条 可能是相邻缺陷的显象；可能是相邻缺陷的显象；也可能是线形缺陷的局部被堵住的表象；例也可能是线形缺陷的局部被堵住的表象；例如零件经过如零件经过磨削磨削、喷丸喷丸、喷砂喷砂、锻造锻造等加工。等加工。 （3）圆形显象圆形显象 通常为表面通常为表面气孔气孔、针孔针孔、疏松等缺陷的显象；疏松等缺陷的显象； （4）小点状显象小点状显象 一般为一般为针孔针孔、显微疏松、显微疏松产生的显象。产生

11、的显象。7. 区别虚假显象区别虚假显象 虚假显象虚假显象指在着色检测中，由于零件表面受指在着色检测中，由于零件表面受到到渗透剂的污染渗透剂的污染或或清洗不利清洗不利而产生的而产生的干扰显象干扰显象，称为称为虚假显象虚假显象。 产生产生虚假显象的原因虚假显象的原因（途径）有：（途径）有： 操作者手上沾污的渗透剂操作者手上沾污的渗透剂，对零件被检部位，对零件被检部位造成的污染；造成的污染； 检验检验工作台上的渗透剂工作台上的渗透剂，对零件被检部位造，对零件被检部位造成的污染；成的污染； 清洗时清洗时擦布本身不洁净擦布本身不洁净或刮落的或刮落的棉纱纤维棉纱纤维上上沾污了渗透剂，使零件被检部位造成的污

12、染；沾污了渗透剂，使零件被检部位造成的污染； 零件吊具或盛具中残存的渗透剂，与清零件吊具或盛具中残存的渗透剂，与清洁零件接触而造成的污染；洁零件接触而造成的污染； 处理后的零件中又有处理后的零件中又有残留的渗透剂渗出残留的渗透剂渗出，污染了相邻的零件表面；污染了相邻的零件表面； 显象剂受到渗透剂的污染。显象剂受到渗透剂的污染。 总之，总之，杜绝一切污染源杜绝一切污染源， 是是消除虚假显象的根本途径消除虚假显象的根本途径! 因此，如何避免虚假显象的方法，因此，如何避免虚假显象的方法， 就不言而喻了！就不言而喻了！8. 渗透检测注意事项渗透检测注意事项 (1)(1) 显象剂是一种显象剂是一种悬浊液

13、悬浊液, 长时间不用会长时间不用会沉淀，因此，沉淀，因此，用前应摇匀用前应摇匀再使用！再使用！ （2 2）渗透剂的渗透剂的渗透时间渗透时间应随应随环境温度环境温度的的不同不同有所改变有所改变，环境温度升高，渗透时间，环境温度升高，渗透时间可适当减小。可适当减小。 （3 3）显象剂、清洗剂、渗透剂为市售罐）显象剂、清洗剂、渗透剂为市售罐装的装的配套使用配套使用的产品。应用时，要注意选的产品。应用时，要注意选择择同一品牌同一品牌、同一批号同一批号的产品。它们的颜的产品。它们的颜色是严格区分的。色是严格区分的。 分别为白色、分别为白色、蓝色蓝色和和红色红色。 （4）注意环境卫生和污染）注意环境卫生和

14、污染 着色着色检测最容易造成周边检测最容易造成周边环境的污染环境的污染；同时，也最容易造成操作者同时，也最容易造成操作者自身的污染自身的污染。 因此，检测时要对工作台或车间、实验因此，检测时要对工作台或车间、实验室的地面等周边环境预先进行保护。比如室的地面等周边环境预先进行保护。比如用用塑料布做好铺垫塑料布做好铺垫等等。等等。用后的擦布用后的擦布也要也要及时处理及时处理。否则，会污染环境，弄得其它。否则，会污染环境，弄得其它同事不开心，甚至出现矛盾。同事不开心，甚至出现矛盾。三、涡流检测技术（三、涡流检测技术（ETET） 利用电磁感应原理，检测导电构件表面和近表面缺陷的一种探伤方法。 其原理是

15、用激磁线圈使导电构件内产生涡电流，借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息。 涡流检测只能用于导电材料的检测。对管、棒和线材等型材有很高的检测效率。3.1涡流检测的基本原理一、涡流检测的基本原理 当载有交变电流的检测线圈靠近导电工件时，由于线圈磁场的作用，工件中将会感生出涡流（其大小等参数与工件中的缺陷等有关），而涡流产生的反作用磁场又将使检测线圈的阻抗发生变化。因此，在工件形状尺寸及探测距离等固定的条件下，通过测定探测线圈阻抗的变化，可以判断被测工件有无缺陷存在。 二、涡流检测的特点1、用途与影响涡流特性的因素1.探伤：缺陷形状、尺寸和位置2.材质分选：电导率3.测厚：检测

16、距离和薄板厚度4.尺寸检测：工件的尺寸和形状5.物理量测量（径向振幅、轴向位移及运动轨迹的测量）：工件与检测线圈间的距离2、 特点1.对导电材料表面和近表面缺陷的检测灵敏度较高；2.检测线圈不必与被检材料或工件紧密接触，不需耦合剂，检测过程不影响被检材料的性能；3.应用范围广，对影响感生涡流特性的各种物理和工艺因素均能实施监测；4.在一定条件下，能反映有关裂纹深度的信息；5.可在高温、薄壁管、细线、零件内孔表面等其它检测方法不适应的场合实施监测；6.检测形状复杂零件，效率低；难于区分缺陷的种类和大小。三、涡流的趋肤效应和渗透深度三、涡流的趋肤效应和渗透深度1 1. .趋肤效应趋肤效应 感应出的

17、涡流集中在靠近激励线圈的材料感应出的涡流集中在靠近激励线圈的材料表面附近的现象。涡流密度随着距离表面的表面附近的现象。涡流密度随着距离表面的距离增加而减小。距离增加而减小。2.2.渗透深度渗透深度 趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的趋肤效应的存在，使交变电流激励磁场的强度及感生涡流的密度，从被检材料的表面强度及感生涡流的密度，从被检材料的表面到其内部按指数分布规律递减。将涡流密度到其内部按指数分布规律递减。将涡流密度衰减为其表面密度的衰减为其表面密度的1/e1/e（36.8%）时对应的）时对应的深度定义为：深度定义为：503:;:;:; :rrhfhf 渗透深度(m)电流频率(Hz)材料相对

18、磁导率电导率(S/m)几种不同材料的标准透入深度与频率的关系 四、 涡流检测线圈（1） 按感应方式分类。按照感应方式不同，检测线圈可分为自感式线圈和互感式线圈（又称为参量式线圈和变压器式线圈），见下图所示。 自感式线圈由单个线圈构成，该线圈产生激励磁场，在导电体中形成涡流，同时又是感应、接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈，故名自感线圈。互感线圈一般由两个或两组线圈构成， 其中一个（组）是用于产生激励磁场在导电体中形成涡流的激励线圈(又称一次线圈)，另一个(组)线圈是感应、 接收导电体中涡流再生磁场信号的检测线圈(又称二次线圈)。 不同感应方式的检测线圈 (a) 自感式线圈； (b) 互感式

19、线圈 （2） 按应用方式分类。按照应用方式不同，检测线圈可分为外通过式线圈、内穿过式线圈和放置式线圈。放置式线圈又称为探头式线圈。在应用过程中，外通过式线圈和内穿过式线圈的轴线平行于被检工件的表面，而放置式线圈的轴线垂直于被检工件的表面。这种线圈可以设计、 制作得很小，而且线圈中可以附加磁芯，具有增强磁场强度和聚焦磁场的特性，因此具有较高的检测灵敏度。 不同应用方式的检测线圈(a) 放置式线圈； (b) 外通过式线圈； (c) 内穿过式线圈 （3） 按比较方式分类。按照比较方式不同，检测线圈可分为绝对式线圈和差动式线圈，而差动式线圈又分标准比较式和自比较式两种(见下图)。 绝对式线圈是一种只用

20、一个检测线圈进行涡流检测的方式称为绝对式线圈， 仅针对被检测对象某一位置的电磁特性直接进行检测的， 而不与被检对象的其他部位或对比试样某一部位的电磁特性进行比较检测。 差动式是指两个检测线圈反接在一起进行工作的方式。不同比较方式的检测线圈(a) 绝对式线圈； (b) 自比较式线圈； (c)标准比较式线圈 五、 信号检出电路涡流检测中，通常将涡流检测线圈作为构成平衡电桥的一个桥臂。正常情况下，可通过调节平衡电桥中的可变电阻实现桥式电路的平衡， 如下图所示。 检测线圈作为电桥桥臂之一的平衡电路 3.3 涡流检测的应用1 涡流检测装置涡流检测装置包括检测线圈、检测仪器和辅助装置，另外还配有标准试样和

21、对比试样。检测线圈前面已经介绍过了， 下面简要介绍其他部分。 检测仪器是涡流检测的核心部分。其作用为产生交变电流供给检测线圈，对检测到的电压信号进行放大，抑制或消除干扰信号，提取有用信号，最终显示检测结果。根据检测对象和目的，涡流检测仪器分涡流探伤、涡流电导仪和涡流测厚仪三种。随着电子技术的发展，还出现了智能型涡流检测仪器。 涡流检测仪涡流检测仪 三种类型的涡流检测仪，它们的电三种类型的涡流检测仪，它们的电路型式不同，但为了将试件中的待测因路型式不同，但为了将试件中的待测因素通过检测线圈的阻抗变化反映出来，素通过检测线圈的阻抗变化反映出来，它们需要完成一些相同任务：它们需要完成一些相同任务：

22、1 1）产生）产生激励信号；激励信号；2 2）检测涡流信息；）检测涡流信息；3 3）鉴别）鉴别影响因素；影响因素；4 4）指示检测结果。）指示检测结果。 因此，组成大致相同，因此，组成大致相同，由振荡器、由振荡器、探头（检测线圈及其装配件）、信号输探头（检测线圈及其装配件）、信号输出电路、放大器、信号处理器、显示器、出电路、放大器、信号处理器、显示器、电源等几部分组成电源等几部分组成。振荡器产生各种频率的振荡电流通过检测线圈，线圈产生交变磁场并在工件中感生涡流。当试件存在缺陷或物性变化时，线圈电压发生变化，通过信号检出电路将线圈电压变化量输入放大器放大，经信号处理器消除各种干扰信号，最后将有用

23、的信号输入显示器显示检测结果。1 1 振荡器振荡器 振荡器的作用是向激励线圈提供振荡器的作用是向激励线圈提供所需频率及幅度的电流，以便在试件所需频率及幅度的电流，以便在试件中感生所需强度的涡流。常配以功率中感生所需强度的涡流。常配以功率放大器使用。多采用放大器使用。多采用LCLC振荡器，具有振荡器，具有起振容易、调整频率方便、能产生较起振容易、调整频率方便、能产生较大幅度正弦振荡、频率稳定的优点。大幅度正弦振荡、频率稳定的优点。3 3 放大器放大器 由于工件中涡流的作用，检测线圈所产生的由于工件中涡流的作用，检测线圈所产生的信号幅度和相位会有相应的改变，但这种信号幅度和相位会有相应的改变，但这种变化很小，信号需放大。变化很小，信号需放大。对放大器的要求：对放大器的要求：1 1、输入级有低的噪声；、输入级有低的噪声；2 2、宽的动态范围；、宽的动态范围；3 3、低的畸变。、低的畸变。4 4 信号处理器信号处理器 消除无关信号的干扰消除无关信号的干扰5 5 显示器显示器显示检测结果，如记录仪、