第五章磁力探伤及涡流探伤

第五章磁力探伤（MT）与涡流探伤（ET）5—1磁力探伤（MT）原理1.探伤基本原理⑴漏磁场的概念⑵影响漏磁场大小的因素①外加磁场的大小；②工件材料磁特性的影响；材料磁特性分为三类：

1)抗磁材料、2)顺磁材料、3)铁磁性材料。(材料磁特性见下页)③缺陷位置和形状的影响。材料磁特性分为三类：

1)抗磁材料

置于外加磁场中，呈现非常弱的磁性，材料中磁场方向与外加磁场方向相反。铜、铋、锌属此类（导磁率μ＜1）。

2)顺磁材料

置于外加磁场中，呈现微弱的磁性，材料中磁场方向与外加磁场方向相同。铝、铂、铬属此类（导磁率μ＝1）。

3)铁磁性材料

置于外加磁场中，呈现很强的磁性，材料中磁场方向与外加磁场方向相同。铁、钴、镍属此类（导磁率μ＞＞1）。2.磁力探伤方法分类

根据检测漏磁场方式不同分类：磁粉法,磁敏探头法,录磁法.（1）磁粉法

在磁化后的工件表面撒上磁粉，磁粉粒子便会吸附在缺陷区域（漏磁场），显示缺陷位置。磁粉分有干式磁粉和悬浮类型的湿式磁粉。磁粉法可以用予任何形状的被测件，但不能测出缺陷沿板厚方向的尺寸。磁粉法提供的缺陷分布和数量是直观的，并可用光电式照相法将其摄制下来得到广泛应用。

（2）磁敏探头法

常用磁敏探头法有以下几种形式：★用合适的磁敏探头探测工件表面，把漏磁场转换成电信号，就可以用光电指示器加以显示。与磁粉法相比，用磁敏探头法所测得漏磁大小与缺陷大小之间存在着更明显的关系，因而可对缺陷大小分类。1）磁感应线圈

2）磁敏元件

3）磁敏探针1）磁感应线圈

对于交变的漏磁场，感应线圈上的感应电压等于单位时间内磁通的变化率。对于直流产生的漏磁场，由于磁通不变，为了测出直流磁场，必须让测量线圈与工件之间发生相对运动，使磁通发生变化。这样，感应电压的大小就与运动速度有关。如使其作恒速运动，则可根据感应电动势的幅值来确定缺陷的深度。2）磁敏元件

常用磁敏元件有霍尔元件、磁敏二极管等。工作时将磁敏元件通以工作电流，由于缺陷处漏磁场的作用使其电性能发生改变，并输出相应电信号。这个输出信号反映了漏磁场的强弱及缺陷尺寸大小。3）磁敏探针

由于磁敏探针尺寸制作得很小（1mm左右），故能实现近似点状的测量。这种微型探头能测量大于2x10(6次方)Hz的高频交变磁场，且灵敏度极高。（3）录磁法

也称为中间存储漏磁探伤法。其中以磁带记录法为最主要方法。将磁带覆盖在己磁化的工件表面上时，缺陷的漏磁场就在磁带上产生磁化作用，然后再用磁敏探头测出磁带录下的漏磁，从而确定工件表面缺陷位置。5—2磁粉法探伤1.磁粉探伤器材和设备（1）磁粉

1）磁粉种类和特点磁粉分类见P117图5—3“磁粉分类”。2）磁悬液●磁粉由工业纯铁粉、羰基铁粉或磁性氧化铁粉（Fe2O3或Fe3O4）制成。

○若在其上包覆一层荧光物质或其它颜料就构成荧光磁粉或有色磁粉。

▲用干磁粉进行探伤的方法叫干法。干法广泛地用于大型结构件和大型焊缝局部区域的磁粉检测。

△湿磁粉是指磁粉按规定浓度悬浮在载液（油或水）中，形成磁粉的悬浮液，简称为磁悬液。

●通过流淌、喷雾或浇注的方法施加到被探工件表面（称为湿法）。

◆湿法比干法具有更高的检测灵敏度，特别适用于探测表面微小缺陷，常用于大批量工件的探伤。（2）灵敏度试片

1）性能测试板

●性能测试板材料应与被检材料相同，其形状与尺寸见P118图5—4“磁粉检测系统性能测试板”试板上有10个不同深度的小槽，当用磁轭法和触头法磁化时，通过观察最浅的磁痕来比较和评定磁粉材料的灵敏度及设备性能。试板的厚度、宽度和长度可根据实际需要改变。2）直流标准试验环

★带有人工近表面缺陷的试验环用于评价中心导体法的磁粉材料和系统灵敏度。◆测试时，使用全波整流电，通过直径为32mm的铜质中心导体来对试验环产生周向磁化。

在试验环的外圆柱面上所显示的磁痕数量应达到P119表5—2“湿磁粉环状试块磁痕显示”、P119表5—3“干磁粉法状试块磁痕显示””中的规定值。否则应对所使用的系统（磁粉、设备、方法等）加以检查和修正。3）磁场指示器

★由8块厚3.2mm低碳钢片铜焊在—块，再在一面上镀铜（镀层厚0.25士0.05mm），并装上手柄。磁场指示器如P120图5—6“磁场指示器”所示。☆使用时，低碳钢面朝下紧贴试件受检面，用连续法在朝上的镀铜面上施加磁悬液，观察磁痕显示。▲可反映试验工件表面场强和方向，但不能作为磁场强度或磁场分布的定量指示。△当磁场指示器上没有形成磁痕或没有在所需的方向上形成磁痕时，应改变或校正磁化方法。2.磁粉检测设备★磁粉探伤机的分类及特点见P120表5—4“磁粉探伤机的分类及特点”。★探伤设备组成及作用见P121表5—5“磁粉探伤设备的组成及作用”。5—3磁粉探伤技术1.磁化与退磁（1）磁化方法

1）周向磁化

周向磁化用于发现与工件轴线（或与电流方向）平行的缺陷。如P122图5—8“周向磁化法”所示。a）两端接触法b）中心导体感应磁化法c）触头法d）夹具通电法2）纵向磁化纵向磁化用于发现与工件轴线相垂直的缺陷。见P122图5—9“纵向磁化法”所示。a）绕电缆法b）磁轭法c）空心零件的磁化d）长轴零件的磁轭法3）复合磁化见P123图5—10“复合磁化法”所示。复合磁化法4）旋转磁化旋转磁化能发现任意方向分布的缺陷。见P122图5—11“旋转磁化法”所示。

旋转磁化法

旋转磁化法

旋转磁化法旋转磁化法（2）退磁

1）将工件从交流磁化线圈中移开。2）减少交流电。3）直流换向衰减退磁。4）振荡电退磁。2.磁粉探伤程序（1）探伤前准备

校验探伤设备灵敏度。除去被探伤面的油污、铁锈、氧化皮等。（2）磁化

1）确定探伤方法

★对高碳钢或经热处理（淬火、回火、渗碳、渗氮）的结构钢零件用剩磁法探伤（先对工件磁化，去除磁化电流后施加磁粉或磁悬液利用工件的剩磁进行探伤方法。）；☆对低碳钢、软钢用连续法（先对工件磁化，在不去除磁化电流的同时施加磁粉或磁悬液进行探伤的方法。）。

2）确定磁化方法

3）确定磁化电流种类

4）确定磁化方向

:应尽量使磁场方向与缺陷分布方向垂直。

5）确定磁化电流

6）确定磁化的通电时间

:◆采用连续法时，应在施加磁粉后再切断磁化电流。使磁悬液则在磁悬液停止流动后再通几次电，每次时间为0.5一2s。

采用剩磁法时，通电时间为0.2一1s。（3）喷撒磁粉或磁悬液

（4）磁痕观察及评定

（5）退磁。

（6）清洗、干燥、防锈。

（7）记录结果。

缺陷磁痕的一般特征

裂纹:清晰而浓密的曲折线状疲劳裂纹:按中间大、两边对称延伸的线状曲线分布，大多垂直于零件受力方向。焊接裂纹:多弯曲，两端有鱼尾状。焊缝近表面裂纹形成较宽弥散状磁痕。夹杂与气孔:单个或密集点状或片状，与缺陷具体形状相似。发纹:沿金属流线方向的垂直线或微弯曲线状分布。表面发纹磁痕非常细小但轮廓明显。5—4磁敏探头法探伤1.纵向缺陷探伤方法P130图5—21

☆探头装在U形磁轭的两脚之间，被检工件旋转而探伤系统不动，可探伤管子表面所有缺陷.◎为了探伤直缝管的纵向缺陷，在固定的磁轭内以垂直于焊缝轴线的方向对焊管进行磁化，并使磁敏探头以垂直于焊缝轴线方向来回摆动。2.横向缺陷检测方法P130图5—22

在自动探测横向缺陷的设备中，常采用两只串联的线圈进行磁化，磁敏探头放在两线圈之间。◎探测时，探头沿管子轴线方向摆动，管子沿螺旋方向行走

5—5录磁探伤法★录磁法分有①连续式和②不连续式两种。◆在P131图5—23“录磁法探伤示意图”所示的连续式探伤中，使用了一种环形磁带设录磁法检测示意图▲所谓不连续式是先将被检工件用磁带围住后再通电磁化，而后再通过一个查询装置把磁带上所存的漏磁信息信号查找出来并用某种记录手段加以记录。

●被检件用直流电也可用交流电磁化。

○但应注意：直流磁化时，漏磁场的磁信息是输入到一个未经磁化（或原有磁化信息己被抹掉）的磁带上，也就是说记录的是使磁带磁化的信息。

◎而交流磁化时，漏磁场的磁信息是被输入到预先己被磁化到饱和程度的磁带上。也就是说记录的是使磁带退磁的信息。5—6涡流检测1.涡流探伤基本原理(1)涡流及集肤效应

①涡流若给线圈通以交流电，根据电磁感应原理，穿过金属块中若干同心圆截面的磁通量将（随交流电电流的变化）发生变化，因而会在金属块内感生出交流电。由于这种感生电流的回路在金属块内旋涡状，故称为涡流。由于涡流是由线圈通以交流电而感生出来的，所以涡流也是交流的。

②集肤效应

当直流电通过一圆柱导体时，导体截面上的电流密度均相同，而交流电通过圆柱导体时，横截面上的电流密度不一样，圆柱外表层的电流密度最大，越往中心就越小，这种现象称为电流的集肤效应。由于涡流是交流，同样有集肤效应，⑵探伤原理

当试件存在表层性缺陷时，会引起导电率的变化，导致涡流的变化（变小），最终又会影响合成磁通的变化。通过检测线圈检测出这一变化，就能判断试件中有关缺陷的情况。2涡流探伤设备(1)涡流检验线圈

其作用有两个：一是在试件表面及近表面感生涡流；二是测量合成磁场的变化。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，如P134表