磁力涡流探伤

1、第四章第四章 磁力探伤与磁力探伤与涡流探伤涡流探伤第一节 磁力探伤原理一、磁力探伤原理将铁磁材料制成的工件放在磁极之间，工件中就将铁磁材料制成的工件放在磁极之间，工件中就会有磁力线通过。如果工件内部没有缺陷且各处会有磁力线通过。如果工件内部没有缺陷且各处的磁导率一致，则磁力线在工件中分布是均匀的。的磁导率一致，则磁力线在工件中分布是均匀的。 当工件中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷存在时，构成缺陷的当工件中有气孔、夹渣、裂纹等缺陷存在时，构成缺陷的是非磁性物质，磁导率很低，磁阻很大，必将引起磁力线是非磁性物质，磁导率很低，磁阻很大，必将引起磁力线在工件中的分布发生变化，在缺陷处的磁力线发生弯曲。在工件

2、中的分布发生变化，在缺陷处的磁力线发生弯曲。二、影响漏磁场的因素二、影响漏磁场的因素1.外加磁场强度外加磁场强度施加的外加磁场强度越大，工件中感应出的磁场强度施加的外加磁场强度越大，工件中感应出的磁场强度也越大，磁力线分布越密集，受缺陷阻碍的磁力线也越大，磁力线分布越密集，受缺陷阻碍的磁力线弯曲的强度和数量越多，形成的漏磁场强度随之增弯曲的强度和数量越多，形成的漏磁场强度随之增加。加。2.材料的磁导率材料的磁导率不同的磁导率是不一样的；不同的磁导率是不一样的；磁导率高的材料导磁性能好，容易磁化。磁导率高的材料导磁性能好，容易磁化。3.工件表面状态工件表面状态4.缺陷自身特点缺陷自身特点（1）缺

3、陷位置）缺陷位置 （2）缺陷方向）缺陷方向（3）缺陷性质（）缺陷性质（4）缺陷大小和形状）缺陷大小和形状三、工件磁化方法三、工件磁化方法磁化：在外加磁场作用下，使被检工件内部磁化：在外加磁场作用下，使被检工件内部产生磁场的过程叫工件的磁化。产生磁场的过程叫工件的磁化。（一）磁化方法的分类：（一）磁化方法的分类：1.按磁化电流分类：按磁化电流分类：直流点磁化法和交流电磁化法直流点磁化法和交流电磁化法2.按通电方式分类：按通电方式分类：直接通电磁化法、间接通电磁化法直接通电磁化法、间接通电磁化法3.按工件磁化方向分类：按工件磁化方向分类：周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法周向磁化法、纵向磁化法、复

4、合磁化法（二）磁化方法的选择（二）磁化方法的选择1.遵循原则：遵循原则：1）磁化方向应尽可能与预计缺陷方向垂直；）磁化方向应尽可能与预计缺陷方向垂直；2）磁化方向应尽可能与探伤面方向平行；）磁化方向应尽可能与探伤面方向平行；3）对于热敏感材料，应尽量避免直接对工）对于热敏感材料，应尽量避免直接对工件通电；件通电；4）尽表面缺陷宜采用直流电源、表面缺陷）尽表面缺陷宜采用直流电源、表面缺陷宜采用交流电源。宜采用交流电源。2.磁化方法的选择磁化方法的选择在实际探伤中，最适合的磁化方法是触头法和磁轭法。在实际探伤中，最适合的磁化方法是触头法和磁轭法。（1）触头法）触头法 1）触头应与焊件表面垂直；）触

5、头应与焊件表面垂直；2）接触点应在焊缝两侧各取一点，支杆布置如图所示；）接触点应在焊缝两侧各取一点，支杆布置如图所示；3）对焊缝来说，两支杆间距离为）对焊缝来说，两支杆间距离为75200mm。4）触头在接触或离开焊件时，应先断电。）触头在接触或离开焊件时，应先断电。b）检验纵向缺陷）检验纵向缺陷a）检验横向缺陷）检验横向缺陷触头法检验焊缝的支杆布置触头法检验焊缝的支杆布置（2）磁轭法）磁轭法a）纵向磁化，磁轭两磁极连线平）纵向磁化，磁轭两磁极连线平行于焊缝并沿焊缝方向移动，行于焊缝并沿焊缝方向移动，用来检查焊缝的横向裂纹。用来检查焊缝的横向裂纹。b）横向磁化，磁轭横跨焊缝，磁）横向磁化，磁轭横

6、跨焊缝，磁轭两磁极连线垂直于焊缝并沿轭两磁极连线垂直于焊缝并沿焊缝方向移动，用来检查焊缝焊缝方向移动，用来检查焊缝的纵向缺陷。的纵向缺陷。*对管道、长棒或轴类零件来说，对管道、长棒或轴类零件来说，一般采用通电法来检验纵向缺一般采用通电法来检验纵向缺陷，用线圈法来检验横向缺陷。陷，用线圈法来检验横向缺陷。（三）磁化规范的选择（三）磁化规范的选择1.周向磁化规范周向磁化规范用直接通电法磁化圆棒、圆筒及类似工件时，磁化电流可根用直接通电法磁化圆棒、圆筒及类似工件时，磁化电流可根据下式选择：据下式选择： I=（815）DI-磁化电流磁化电流A； D-工件直径（工件直径（mm）。）。2.纵向磁场磁化规范

7、纵向磁场磁化规范用线圈法磁化棒、管类工件时，磁化规范可根据下式选择：用线圈法磁化棒、管类工件时，磁化规范可根据下式选择：当L/D4时，IN=35000/(L/D+2);当4L/D2时，IN=45000/(L/D)I-磁化电流磁化电流A；N-线圈匝数；线圈匝数；L-工件长度工件长度mm；D-工件直径或厚度工件直径或厚度mm3.触头法磁化规范触头法磁化规范用触头法磁化焊缝时，磁化电流可根据下式选择：用触头法磁化焊缝时，磁化电流可根据下式选择：I=KSI-磁化电流磁化电流A； K-比例系数；比例系数； S-两支杆间距离两支杆间距离mm。第二节 磁粉探伤法磁粉探伤的显示介质磁粉。可分干粉显示法干粉显示

8、法和湿粉显示法湿粉显示法两种。一、磁粉一、磁粉1.磁粉的种类磁粉的种类磁粉分为非荧光磁粉和荧光磁粉非荧光磁粉和荧光磁粉两大类。非荧光粉按颜色，分为黑磁粉、红磁粉和白磁粉。黑磁粉、红磁粉和白磁粉。黑磁粉：黑磁粉：成分主要是Fe3O4，主要用于检验浅色工件，在磁粉探伤中应用较为普遍。红磁粉红磁粉：成分主要是Fe2O3，常用于检验黑色工件。白磁粉白磁粉：是由黑磁粉与Al2O3或MgO合成，主要用于黑色工件。2.磁粉的性能磁粉的性能（1）磁性磁性：磁粉影视高磁导率和低剩磁物质。（2）粒度粒度：应不小于0.07mm。（3）密度密度：干法为8g/cm3,湿法为4.5g/cm3。（4）形状形状：足够的球状颗

9、粒与一定的条状颗粒。（5）对比性对比性：颜色与工件对比鲜明。二、磁悬液二、磁悬液把磁粉和液体按一定比例混合而成的溶液称为磁悬液。磁悬液。磁悬液有三种：油悬液、水悬液和荧光磁悬液。油悬液、水悬液和荧光磁悬液。二、二、磁粉探伤过程（一）焊缝磁粉探伤的一般工艺过程（一）焊缝磁粉探伤的一般工艺过程预处理预处理-磁化磁化-施加磁粉施加磁粉-磁痕观察磁痕观察-磁痕分析磁痕分析-退磁退磁-后后处理等。处理等。1.预处理预处理 1）清理焊接接头表面的油污、铁锈、氧化皮、飞溅、残留）清理焊接接头表面的油污、铁锈、氧化皮、飞溅、残留焊剂及焊渣。焊剂及焊渣。2）使用干粉是要干燥磁粉与工件表面。）使用干粉是要干燥磁粉

10、与工件表面。3）用化学清理法后，若清理液与磁悬液酸碱性不同，也应）用化学清理法后，若清理液与磁悬液酸碱性不同，也应干燥工件表面干燥工件表面。2.磁化：磁化：前面磁化方法和规范已述。3.施加磁粉：施加磁粉：是把磁粉或磁悬液喷洒于工件表面的过程。根据施加磁粉的时期不同，分为连续法和剩磁法连续法和剩磁法。连续法连续法：预处理预处理-工件磁化与施加磁粉工件磁化与施加磁粉-后序工艺过后序工艺过程程。磁化时间长，磁化效果好，一般焊缝和大、中型工件均采用才此法。剩磁法剩磁法：预处理预处理-工件磁化工件磁化-施加磁粉施加磁粉-后序工艺过后序工艺过程程。剩磁法的灵敏度低于连续法，只适合于检查表面缺陷，但剩磁法生

11、产率，特别适合于批量生产的小型工件。4.磁痕观察磁痕观察是对工件上形成的磁痕进行观察与记录的过称。磁痕观察应在磁痕形成后立即进行。采用非荧光磁粉时，可在一般照明光源下直接观察；采用荧光磁粉时，必须在暗室紫外线灯下进行观察。5.磁痕分析磁痕分析分为三大类：表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕、假磁痕表面缺陷磁痕、近表面缺陷磁痕、假磁痕。表面缺陷磁痕表面缺陷磁痕：十分清晰、磁粉附着密集、线条明显，缺陷重复性好。近表面缺陷磁痕近表面缺陷磁痕：比较模糊，线条较粗，宽而不尖。假磁痕假磁痕：不是缺陷引起的磁痕，假磁痕往往与缺陷磁痕相混淆，给探伤工件带来不必要的麻烦。6.退磁退磁退磁是将工件经磁粉探伤后残留的磁场减

12、小为零的过程。在下列情况下，需进行退磁处理：1）工件需要再进行机加工。2）剩磁会影响使用性能。3）同一工件两次磁粉探伤之间。4）图样技术要求中特别注明。退磁方法：交流退磁法、直流退磁法。7.后处理后处理后处理就是清除工件残留的磁粉或磁悬液，及干燥工件的过程。（二）磁粉探伤验收标准（二）磁粉探伤验收标准1.探伤报告探伤报告是记录磁粉探伤操作过程和规范的正式文件，是记录磁粉探伤操作过程和规范的正式文件，至少包括以下内容：1）委托单位、被检工件名称、编号。2）被检工件材质、热处理装填及表面状态。3）被测装置的名称、型号。4）磁粉种类及磁悬液浓度。5）施加磁粉的方法。6）磁化方法及磁化规范。7）缺陷记

13、录及工件草图（或示意图）。8）检测结果及缺陷等级评定、检验标准名称。9）检测人员和责任人员签字及技术资格等级。10）检测日期。2.验收标准验收标准1）任何裂纹2）任何横向缺陷显示3）焊缝及紧固件上任何长度大于1.5mm的线性缺陷显示4）锻件上任何长度大于2mm的线性缺陷显示5）单个尺寸大于或等于4mm的圆形缺陷显示 根据缺陷显示累计长度的大小把探伤质量根据缺陷显示累计长度的大小把探伤质量分为五级。分为五级。 I级好、级好、V级最差，各级质量标准见下表。级最差，各级质量标准见下表。第三节 磁敏探头法一、设备 用磁敏探头扫查漏磁场的探伤设备一般由磁化装置、漏磁测量探头、操纵工件运动装置、信号鉴别单

14、元、打缺陷标记和分选单元等部分组成。 其中信号鉴别单元的作用是将来自探头的信号进行筛选，把所需要的缺陷信号与干扰信号分离开来。二、方法二、方法1.检验纵向缺陷的方法检验纵向缺陷的方法1）如图所示，是检验纵向缺陷的实例。2）探头装载U形磁轭的两脚之间，让被检工件旋转而检验系统不动，可检查管子表面的所有缺陷。3）在检验直缝管时，为了检验沿焊缝方向的纵向焊缝，通常采用如下方法：在固定的磁轭内以垂直于焊缝的方向对焊管进行磁化，并使安装在圆周方向上的磁敏探头沿焊缝垂直方向来回摆动。由于探头的摆动和焊管的纵向运动，能使探头检查整个焊缝区，从而提高了检验速度。2.检验横向缺陷的方法检验横向缺陷的方法1）为了

15、检查横向缺陷，磁化方向必须与管子周向平行。2）在自动探伤设备中，长采用两只相串联的线圈进行磁化，磁敏探头放在两线圈之间的区域内。3）检验时探头沿管子周向摆动，管子沿螺旋方向行走，管材表面的缺陷都能被检验出来。磁敏探头法主要应用于回转对称体，如棒材、直缝管等大批量零件的探伤，常在自动探伤设备中采用。第四节 录磁探伤法一、设备一、设备 录磁探伤法主要用于焊缝及多边形棒材的表面质量检验。这一方法以“磁图”而著称，它采用磁带记录的原理贮存漏磁通，有时简称磁带法。 录磁法分为不连续式和连续式两种。 不连续式：对管子上的环焊缝探伤可用不连续法，即先将焊缝用磁带围住后通电磁化，然后再通过一个查询装置把磁带上

16、所存的信号查找查来送到记录纸上显示； 连续式：在连续式检验中，是使用一种环形磁带设备。二、方法二、方法1、磁化、磁化被检件可用直流、交流磁场磁化。 直流磁化：漏磁场的磁信息输入到一个未经磁化（或已把原有的磁化信息抹掉）的磁带上；使磁带磁化的信息。 交流磁化：磁信息输入到预先已被磁化到饱和程度的磁带上，使磁带退磁的信息。2、检测、检测 用录磁法测得的缺陷信号的幅度是缺陷深度的近似值，因此可预先确定门限值； 按缺陷深度尺寸对工件进行分选； 还可以根据缺陷信号的形式，区分缺陷是位于被检表面或是深处，并且可用适当的筛选措施把深处的缺陷信号单独取出来。第五节 涡流探伤一、基本原理一、基本原理当导体处在变

17、化的磁场中或相当导体处在变化的磁场中或相对于磁场运动切割磁力线时，对于磁场运动切割磁力线时， 由电由电磁感应定律，其内部会感应出电流。磁感应定律，其内部会感应出电流。这些电流的特点是：这些电流的特点是： 在导体内部自在导体内部自成闭合回路，呈漩涡状流动，因此成闭合回路，呈漩涡状流动，因此称之为涡流。称之为涡流。 例如，在含有圆柱导例如，在含有圆柱导体芯的螺管线圈中通有交变电流时，体芯的螺管线圈中通有交变电流时， 圆柱导体芯中将出圆柱导体芯中将出现涡流。现涡流。 当载有交变电流的检测线圈靠近导电当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件（相当于次级线圈）时，由电磁感应试件（相当于次级线圈）时，由电磁感

18、应理论可知，与涡流伴生的感应磁场与原磁理论可知，与涡流伴生的感应磁场与原磁场叠加，使得检测线圈的复阻抗发生改变。场叠加，使得检测线圈的复阻抗发生改变。导电体内感生涡流的幅值大小、相位、流导电体内感生涡流的幅值大小、相位、流动形式及伴生磁场受到导电体的物理及制动形式及伴生磁场受到导电体的物理及制造工艺性能的影响。因此，通过测定检测造工艺性能的影响。因此，通过测定检测线圈阻抗的变化，就可以非破坏性地判断线圈阻抗的变化，就可以非破坏性地判断出被测试件的物理或工艺性能及有无缺陷出被测试件的物理或工艺性能及有无缺陷等，此即为涡流检测的基本原理。等，此即为涡流检测的基本原理。 线圈耦合互感电路线圈耦合互感

19、电路 检测线圈检测线圈导电试件导电试件涡流检测线圈测出的阻抗变化是各种信息的综合，若需要测出涡流检测线圈测出的阻抗变化是各种信息的综合，若需要测出材料内部某一特定信息（如裂纹）时就必须依靠线圈的设计以及仪材料内部某一特定信息（如裂纹）时就必须依靠线圈的设计以及仪器的合理组成。抑制掉不需要的干扰信息，突出所需要检测的信息。器的合理组成。抑制掉不需要的干扰信息，突出所需要检测的信息。一般是将检测线圈接收到的信号变成电信号输入到涡流检测仪中，一般是将检测线圈接收到的信号变成电信号输入到涡流检测仪中，进行不同的信号处理，在示波器或记录仪上显示出来，以判别材料进行不同的信号处理，在示波器或记录仪上显示出

20、来，以判别材料中是否有缺陷。如试件表面有裂纹，会阻碍涡流流过或使它流过的中是否有缺陷。如试件表面有裂纹，会阻碍涡流流过或使它流过的途径发生扭曲变化，最终影响涡流磁场。适用探测线圈可把这些变途径发生扭曲变化，最终影响涡流磁场。适用探测线圈可把这些变化情况检测出来。化情况检测出来。 交变的感生涡流渗入被检材料的深度与其频率的交变的感生涡流渗入被检材料的深度与其频率的1/2次幂成反比。次幂成反比。常规涡流检测使用的频率较高（几百到几兆赫兹），渗透深度通常常规涡流检测使用的频率较高（几百到几兆赫兹），渗透深度通常较浅，因此常规涡流检测是一种表面或近表面的无损检测方法。较浅，因此常规涡流检测是一种表面或近表面的无损检测方法。rfh503二、涡流探伤设备涡流探伤设备主要由涡流检验线圈和涡流探伤仪等组成。1涡流检验线圈涡流探伤检验线圈的作用有两个：其一是在试件表面及近表面感生涡流；其二是测量涡流磁场或合成磁场的变化。检验线圈对缺陷的检出灵敏度及分辨率有很大的影响，是探伤仪的重要组成部分。(1)涡流检验线圈的分类 实际应用的检验线圈形式多种多样，但常用的是按检验涡流的方式、检验线圈与试件的相互位置以及比较方式来分类。 (