磁粉检测-1.绪论

磁粉检测贾涛

中石化长输油气管道检测有限公司

2014年8月南京1

简介：贾涛高级工程师PMPRTⅢ、UTⅢ、MTⅢ、PTⅢ、AEⅡ

国家注册一级建造师注册安全工程师联系电话：159521502360516-83453498E—mail:ndt2724@163.com2磁粉检测第一章绪论3常规无损检测介绍1、无损检测简介

无损检测是在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，采用射线、超声、红外、电磁等原理技术仪器对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数的检测技术。常见的有超声波检测焊缝中的裂纹等方法。1.1无损检测原理无损检测是利用物质的声、光、磁和电等特性，在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性，给出缺陷大小，位置，性质和数量等信息。它与破坏性检测相比，无损检测有以下特点。4常规无损检测介绍1.2无损检测特点

①非破坏性非破坏性——是指在获得检测结果的同时，除了剔除不合格品外，不损失零件。因此，检测规模不受零件多少的限制，既可抽样检验，又可在必要时采用普检。因而，更具有灵活性（普检、抽检均可）和可靠性。

②互容性互容性——即指检验方法的互容性，即：同一零件可同时或依次采用不同的检验方法；而且又可重复地进行同一检验。这也是非破坏性带来的好处。5常规无损检测介绍

③动态性动态性——这是说，无损探伤方法可对使用中的零件进行检验，而且能够适时考察产品运行期的累计影响。因而，可查明结构的失效机理。

④严格性严格性——是指无损检测技术的严格性。首先无损检测需要专用仪器、设备；同时也需要专门训练的检验人员，按照严格的规程和标准进行操作。6常规无损检测介绍⑤检验结果的分歧性检验结果的分歧性——不同的检测人员对同一试件的检测结果可能有分歧。特别是在超声波检验时，同一检验项目要由两个检验人员来完成。需要“会诊”！7常规无损检测介绍1.3无损检测方法无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析，其认为可分为六大类约70余种。但在实际应用中比较常见的有以下五种，也就是我们所说的常规的无损检测方法：常规检测方法目视检测VisualTesting（缩写VT）；超声检测UltrasonicTesting（缩写UT）；射线检测RadiographicTesting（缩写RT）；8常规无损检测介绍

磁粉检测MagneticparticleTesting（缩写MT）；渗透检测PenetrantTesting（缩写PT）；涡流检测EddyCurrentTesting（缩写ET）；声发射Acousticemission（缩写AE）；超声波衍射时差法TimeOfFlightDiffraction（缩写TOFD）9常规无损检测介绍

①目视检测（VT）

目视检测，是国内实施的比较少，但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要方法。按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响后面的检验，再接着做四大常规检验。例如BINDT的PCN认证，就有专门的VT1、2、3级考核，更有专门的持证要求。经过国际级的培训，其VT检测技术会比较专业，而且很受国际机构的重视。10常规无损检测介绍

VT常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定标准，都是可以通过目测和直接测量尺寸来做初步检验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的仪器检测。例如焊接件表面和铸件表面较多VT做的比较多，而锻件就很少，并且其检查标准是基本相符的。11常规无损检测介绍

②射线照相法（RT）

是指用X射线或γ射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该方法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法。

射线照相检验法的原理：射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，当X射线或r射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，由于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺陷。12常规无损检测介绍射线照相法的特点：射线照相法的优点和局限性总结如下：

a.可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确；

b.检测结果有直接记录，可长期保存；

c.对体积型缺陷（气孔、夹渣、夹钨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等）检出率很高，对面积型缺陷（未焊透、未熔合、裂纹等），如果照相角度不适当，容易漏检；

d.适宜检验厚度较薄的工件而不宜较厚的工件，因为检验厚工件需要高能量的射线设备，而且随着厚度的增加，其检验灵敏度也会下降；13常规无损检测介绍e.适宜检验对接焊缝，不适宜检验角焊缝以及板材、棒材、锻件等；f.对缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的确定比较困难；g.检测成本高、速度慢；h.具有辐射生物效应，无损检测超声波探伤仪能够杀伤生物细胞，损害生物组织，危及生物器官的正常功能。总的来说，RT的特性是——定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成本相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢。14常规无损检测介绍

③超声波检测（UT）超声波检测的定义：通过超声波与试件相互作用，就反射、透超声波检测[2]射和散射的波进行研究，对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并进而对其特定应用性进行评价的技术。

15常规无损检测介绍超声波工作的原理：主要是基于超声波在试件中的传播特性。

a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件；

b.超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向或特征被改变；

c.改变后的超声波通过检测设备被接收，并可对其进行处理和分析；

d.根据接收的超声波的特征，评估试件本身及其内部是否存在缺陷及缺陷的特性。16常规无损检测介绍超声波检测的优点：

a.适用于金属、非金属和复合材料等多种试件的无损检测；

b.穿透能力强，可对较大厚度范围内的试件内部缺陷进行检测。如对金属材料，可检测厚度为1～2mm的薄壁管材和板材，也可检测几米长的钢锻件；

c.缺陷定位较准确；

d.对面积型缺陷的检出率较高；

e.灵敏度高，可检测试件内部尺寸很小的缺陷；

f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便。17常规无损检测介绍超声波检测的局限性：

a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究；

b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难；

c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响；

d.材质、晶粒度等对检测有较大影响；

e.以常用的手工A型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见证记录。18常规无损检测介绍超声检测的适用范围：

a.从检测对象的材料来说，可用于金属、非金属和复合材料；

b.从检测对象的制造工艺来说，可用于锻件、铸件、焊接件、胶结件等；

c.从检测对象的形状来说，可用于板材、棒材、管材等；

d.从检测对象的尺寸来说，厚度可小至1mm，也可大至几米；

e.从缺陷部位来说，既可以是表面缺陷，也可以是内部缺陷。19常规无损检测介绍④渗透检测（PT）液体渗透检测的基本原理：零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透剂后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除零件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显像剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线光或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出缺陷的形貌及分布状态。20常规无损检测介绍渗透检测的优点：

a.可检测各种材料，金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制等加工方式；

b.具有较高的灵敏度（可发现0.1μm宽缺陷）

c.显示直观、操作方便、检测费用低。21常规无损检测介绍渗透检测的缺点及局限性：

a.它只能检出表面开口的缺陷；

b.不适于检查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；

c.渗透检测只能检出缺陷的表面分布，难以确定缺陷的实际深度，因而很难对缺陷做出定量评价。检出结果受操作者的影响也较大。22常规无损检测介绍⑤涡流检测（ET）

1.涡流检测的基本原理：将通有交流电的线圈置于待测的金属板上或套在待测的金属管外（见图）。这时线圈内及其附近将产生交变磁场，使试件中产生呈旋涡状的感应交变电流，称为涡流。涡流的分布和大小，除与线圈的形状和尺寸、交流电流的大小和频率等有关外，还取决于试件的电导率、磁导率、形状和尺寸、与线圈的距离以及表面有无裂纹缺陷等。因而，在保持其他因素相对不变的条件下，用一探测线圈测量涡流所引起的磁场变化，可推知试件中涡流的大小和相位变化，进而获得有关电导率、缺陷、材质状况和其他物理量（如形状、尺寸等)的变化或缺陷存在等信息。但由于涡流是交变电流，具有集肤效应，所检测到的信息仅能反映试件表面或近表面处的情况。23常规无损检测介绍应用：按试件的形状和检测目的的不同，可采用不同形式的线圈，通常有穿过式、探头式和插入式线圈3种。穿过式线圈用来检测管材、棒材和线材，它的内径略大于被检物件，使用时使被检物体以一定的速度在线圈内通过，可发现裂纹、夹杂、凹坑等缺陷。探头式线圈适用于对试件进行局部探测。应用时线圈置于金属板、管或其他零件上，可检查飞机起落撑杆内筒上和涡轮发动机叶片上的疲劳裂纹等。插入式线圈也称内部探头，放在管子或零件的孔内用来作内壁检测，可用于检查各种管道内壁的腐蚀程度等。为了提高检测灵敏度，探头式和插入式线圈大多装有磁芯。涡流法主要用于生产线上的金属管、棒、线的快速检测以及大批量零件如轴承钢球、汽门等的探伤（这时除涡流仪器外尚须配备自动装卸和传送的机械装置）、材质分选和硬度测量，也可用来测量镀层和涂膜的厚度。24常规无损检测介绍优缺点：涡流检测时线圈不需与被测物直接接触，可进行高速检测，易于实现自动化，但不适用于形状复杂的零件，而且只能检测导电材料的表面和近表面缺陷，检测结果也易于受到材料本身及其他因素的干扰。25磁粉检测的发展简史2、磁粉检测发展简史：磁粉检测是利用磁现象来检测材料和工件中缺陷的方法。磁现象:早在春秋战国时期我国劳动人民就发现了磁现象，并制成了指南针。理论基础:电流周围存在磁场。创立了磁感应线的概念。1928年,研制出周向磁化法1930年,干磁粉用于焊缝及工件的探伤。26磁粉检测的发展简史1934年,生产磁粉探伤设备和材料的Magnaflm(美国磁通公司)创立1935年,油磁悬液在美国开始使用。1941年,荧光磁粉投入使用。磁粉检测从理论到实践,初步形成一种无损检测方法。从20世纪50年代初开始,我国先后引进前苏联、欧美等国家的磁粉检测技术,制定出了我国的标准规范。27磁粉检测的发展简史3、磁粉检测的现状（1）检测设备的开发：只有设备的进步,才有成功的应用。国外磁粉检测设备已实现了系列化和商品化。从固定式、移动式到携带式,从半自动、全自动到专用设备,从单向磁化到多向磁化;计算机编程的应用,智能化设备大量涌现,这些设备可以预置磁化规范和合理的工艺参数,进行荧光磁粉检测和自动化操作。国外还成功地运用电视光电探测器的荧光磁粉扫查系统和激光飞点扫描系统,实现了磁粉检测观察阶段的自动化,降低了劳动强度。

近年来,我国磁粉检测设备发展也很快,已实现了系列化。磁粉检测智能化设备和自动化、半自动化设备已经生产应用,光电扫描图像识别的磁粉探伤机也已研制成功。28磁粉检测的发展简史（2）检测的器材方面

国外在许多方面都形成了系列产品。我国研制的部分磁粉检测器材,性能己赶上国外同类产品，在国内许多行业得到普遍使用。我国研制的YC-2型荧光磁粉,灵敏度高。磁悬液喷罐使用方便,其在特种设备磁粉检测中普遍应用。（3）在工艺方法方面

我国发明的磁粉探伤-橡胶铸型法,为间断检测小孔内壁早期疲劳裂纹的产生和扩展速率闯出了一条新路。29磁粉检测的发展简史（4）磁粉检测的质量控制

对影响磁粉检测灵敏度和检测可靠性的诸因素加以控制。

国外非常重视,不仅制定了具体的控制项目、校验周期和技术要求,同时通过实践对质量控制技术要求进行持续改进。

我国借鉴国外先进经验,磁粉检测的质量控制也日益受到重视.JB/T4730.4-2005《承压设备无损检测》,将质量控制项目纳入标准条文,由此可见其重要性。磁粉检测方法日臻完善。对无损检测人员的培训和资格鉴定空前重视,人员素质大大提高。磁粉检测是五大常规方法之一；是特种设备检测发现缺陷的最重要手段之一。30磁粉检测基础知识4、磁粉检测定义

磁粉检测(MagneticParticleTesting,缩写符号为MT），又称磁粉检验或磁粉探伤，属于无损检测五大常规方法之一。不连续性：工件外形或正常组织结构的间断。缺陷:影响使用性能的不连续性。31磁粉检测基础知识5、磁粉检测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。32磁粉检测基础知识6、磁粉检测方法6.1磁粉检测用磁粉显示的称为磁粉检测，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。6.2漏磁检测不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤，其设备称为磁力探伤设备。33磁粉检测基础知识

其区别在于，磁粉检测是利用铁磁性粉末－磁粉，作为磁场的传感器，即利用漏磁场吸附施加在不连续性处的磁粉聚集形成磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。

检测元件检测是利用检测元件探测漏磁场的磁场传感器有磁带、霍尔元件、磁敏二极管和感应线圈等。利用检测元件检测漏磁场的主要方法有：录磁探伤法、感应线圈探伤法、霍尔元件检测法、磁敏二极管探测法。34磁粉检测基础知识6.3检测元件检测(1)录磁探伤法适用于焊接件和轧制件的探伤,可发现裂纹、夹杂和气孔等缺陷。(2)感应线圈探伤法应用于多种无损检测仪器和磁性测量仪器中,能有效地对钢管、钢棒和钢丝绳等进行探伤。(3)磁敏元件探测法能检测狭缝中的磁场分布和测量极其微弱的磁场,并能直接显示磁场强度的大小和方向,因而已被广泛应用。35磁粉检测基础知识7、磁粉检测适用范围

7.1适用于检测铁磁性材料表面和近表面缺陷，例如：表面和近表面间隙极窄的裂纹和目视难以看出的其他缺陷。不适合检测埋藏较深的内部缺陷。

7.2适用于检测铁镍基铁磁性材料，例如：马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料，不适用于检测非磁性材料，例如：奥氏体不锈钢材料。

7.3适用于检测未加工的原材料（如钢坯）和加工的半成品、成品件及在役与使用过的工件。36磁粉检测基础知识7.4适用于检测管材棒材板材形材和锻钢件铸钢件及焊接件。

7.5适用于检测工件表面和近表面的延伸方向与磁力线方向尽量垂直的缺陷，但不适用于检测延伸方向与磁力线方向夹角小于20度的缺陷。

7.6适用于检测工件表面和近表面较小的缺陷，不适合检测浅而宽的缺陷。7.7可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷。37磁粉检测基础知识8、优缺点8.1优点：无损，操作简单方便，检测成本低。(1)可检测铁磁性材料表面和近表面的开口和不开口缺陷。

(2)检测灵敏度高，能检测出微米级宽度的缺陷。

(3)直观显示缺陷大小、位置、形状和严重程度,及大致缺陷性质。

(4)重复性好。

(5)单个工件检测速度快，工艺简单，成本低，污染小。

(6)综合使用多种磁化方法，可检测出工件各方向的缺陷。

(7)利用磁粉探伤的橡胶铸型法，可间断检测小孔内壁早期疲劳裂纹的产生和扩展速率。（8）可检测受腐蚀的表面。

38磁粉检测基础知识8.2缺点：（1）对被检测件的表面光滑度要求高，对检测人员的技术和经验要求高，检测范围小检测速度慢。（2）磁粉检测不能检测奥氏体不锈钢材料和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不能检测铜、铝、镁、钛等非磁性材料。对于表面浅的划伤、埋藏较深的孔洞和与工件表面夹角小于20°的分层和折叠难以发现。（3）对被检测件的表面光滑度要求高，对检测人员的技术和经验要求高，检测范围小检测速度慢。39磁粉检测基础知识（4）单一的磁化方法检测受工件几何形状影响(如键槽)，会产生非相关显示。（5）通电法和触头法磁化时，易产生打火烧伤。（6）通常都用目视法检查缺陷，磁痕的判断和解释需要有技术经验和素质。缺陷深度难以定量。（7）部分剩磁较大的工件磁化后需要退磁。40磁粉检测基础知识9、磁粉检测程序承压设备磁粉检测的七个程序是：

(1)预处理；

(2)磁化；

(3)施加磁粉或磁悬液；

(4)磁痕的观察与记录；

(5)缺陷评级；

(6)退磁；

(7)后处理。41磁粉检测基础知识10、磁粉探伤方法与其他表面探伤方法的比较42磁粉检测基础知识10.1磁粉检测、渗透检测和涡流检测都属于表面无损检测方法,但其原理和适用范围区别很大,并且有各自独特的优点和局限性。所以无损检测人员应熟练掌握这三种检测方法,并能根据工件材料、状态和检测要求,选择合理的方法进行检测。10.2磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度,可发现微米级宽度的小缺陷；所以特种设备对铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜优先选择磁粉检测（JB/T4730.1-2005：4.1.3条）,确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时,方可使用渗透检测或涡流检测。43练习题：一、是非题1.1磁粉检测中所谓的不连续性与缺陷，两者的概念是相同的。()1.2磁粉检测与检测元件检测都属于漏磁场检测。()1.3工件正常组织结构或外形的任何间断称为不连续性，所有不连续性都会影响工件的使用性能。()1.4磁粉检测不能检测各种不锈钢材料，也不能检测铜、铝等非磁性材料。()1.5磁粉检测方法只能探测表面开口的缺陷，而不能探测表面闭口缺陷。()44

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×练习题：1.6磁粉检测难以发现埋藏较深的孔洞，以及与工件表面夹角小于20°的分层。()1.7采用磁敏元件探测工件表面漏磁场时，检测灵敏度与检查速度有关，与工件大小无关。()1.8如果被磁化的试件表面存在裂纹，使裂纹产生漏磁场的原因是裂纹具有高应力。()1.9磁粉检测对铁磁性材料表面开口气孔的检测灵敏度要高于渗透检测。()1.10一般认为对表面阳极化和有腐蚀工件的表面检测，磁粉检测通常优于渗透检测。()45

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○二、选择题1.1能形成磁粉显示的零件结构或形状上的间断叫做：（）A.不连续性B.缺陷