第5章 磁力探伤总结

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（2）磁化
软钢：低碳钢中的一类，含碳量较低，硬度稍
小的钢。（参考：含碳量0.20%～0.30%）。
1）探伤方法: 高碳钢、合金钢或经过热处理的结构钢零件（淬火、回火、 渗碳和渗氮等）用剩磁法探伤；低碳钢、软钢用连续法。 2）磁化方法：周向、纵向、复合、旋转磁化。 3）磁化电流种类: 直流电结合干磁粉，交流电结合湿磁粉效果较好。 4）磁化方向：尽可能磁化方向与缺陷分布方向垂直。 5）磁化电流的大小：根据磁化方式再结合相应的标准等给出。 6）磁化通电时间：采用连续法时，应在施加磁粉工作结束后再 切断磁化电流。一般是在磁悬浮液停滞流动后必须再通几次 电，每次时间为0.5~2s。采用剩磁法，通电时间为0.2~1s。 45
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使工件的剩磁回零的过程。（理论） (3)退磁：
利用各种方法将工件内的剩磁减小到不影响 工件正常使用的程度。 （实际）
剩磁的影响： 工件经磁粉探伤后所留下的剩磁，会影响安装在其 周围的仪表、罗盘等计量装置的精度，或吸引铁屑 增加磨损。 有时工件中的强剩磁场会干扰焊接过程，引起电弧 的偏吹，或影响以后进行的磁粉探伤。 当工件进行两个以上方向的磁化后，若后道工序不 能克服前道工序剩磁影响时，应进行退磁处理。
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（3）磁场指示器（八角试块）
它可反映试验工件表面 场强和方向；但不能作 为磁场强度和磁场分布 的定量指示。
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（3）磁场指示器


它能作为工件表面磁场 方向是否正确的一种较 为简略的校验工具。 使用磁场指示器时，当磁场指示器上没有形成磁痕或 没有在所需方向形成磁痕时，应改变或校正磁化方法。

第五章
磁力探伤与涡流探伤
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磁力探伤（Magnetic Testing）
磁力探伤（MT ）：通过对铁磁材料进行磁化所产
生的漏磁场，来发现其表面或近表面缺陷的探伤方法。 包括：磁粉法、磁敏探头法和录磁法。 涡流探伤:利用电磁感应原理， 使金属材料在交变磁场作用下 产生涡流，根据涡流的大小和 分布来探测磁性和非磁性材料 缺陷的无损检验法。
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第一节 磁力探伤原理
一、分类： 根据检测漏磁场的方式 不同，分为： 磁粉法

磁敏探头法

录磁法：也称中间储存漏磁检验法，以磁带记录 为主。
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1、磁粉法

在磁化后的工件表面上撒上磁粉，磁粉粒子便会吸附 在缺陷区域，显示出缺陷的位置、磁痕形状和大小。 磁粉有干式磁粉和悬浮液类型的湿式磁粉。可用于任 何形状的被测件，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，且可用光电 式照相法拍摄下来，得到广泛应用。


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(2) 试验环



带有人工缺陷的试验环 用于评价中心导体法的 磁粉材料和系统灵敏度。其形状和尺寸图5-5。 测试时，使用全波整流电，通过铜质中心导体来对 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表5-2、表5-3的规定值。 否则，对使用的系统(磁粉、设备、方法等)加以检 查和修正。
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周向磁化法
a）两端接触法
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周向磁化法
b） 中心导体感应磁化法
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周向磁化法
C）触头法
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周向磁化法
d）夹具通电法
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2) 纵向磁化
电流通过环绕工件的线 圈，使工件中的磁力线 平行于线圈的轴线。
纵向磁化用于发现与工件轴线相垂直的缺陷。利用电 磁轭磁化使磁力线平行于工件纵轴亦属于这一类。
近表面的缺陷处的磁力线（不连续）发生变形 （畸变，是磁场方向发生改变），逸出（离开或 进入）工件表面形成漏磁场。
不连续性部位的漏磁场分布：

1-漏磁场 2-裂纹 3-近表面气孔 4-划伤 5-内部气孔 6-磁力线 7-工件
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漏磁场的影响因素：
（1）外加磁场的影响（右图）
缺陷漏磁通密度随着工件磁感应强度的增加 而增加。
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磁敏元件--磁敏二极管

磁敏二极管是一种新型的磁电转换器件。它比霍尔 元件的探测灵敏度高，且具有体积小、响应快、无 触点、输出功率大、线性特性好等优点。
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3. 录磁法


录磁探伤法：以磁带记录为主。将磁带覆盖在已磁 化的工件上时，缺陷的漏磁场就在磁带上产生局部 磁化作用，然后再用磁敏探头测出磁带录下的漏磁， 从而确定焊缝表面缺陷的位置。 其录磁过程和测量过程可以在不同的时间和地点分 别进行，在焊缝质量检验中正得到推广和应用。
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1. 磁粉种类和特点
羰读音是“碳”“氧”的拼合 tāng,化学上“羰基”就是“碳 氧基”，意思是“碳、氧”的组 合。
特点：



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。 干法：用干磁粉进行探伤的方法。广泛用于大型结构件和大型 焊缝局部区域的探伤。 湿法：悬浮在载液(油或水)中的湿磁粉，通过流淌、喷雾或浇 注的方法施加到被探工件表面。 湿法比干法具有更高的检测灵敏度，适合探测表面微小缺陷， 常用于大批量工件的探伤。
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退磁原理
根据退磁磁滞回线，首先把工件 放入磁场中(退磁的起始磁场强度大 于或等于磁化时的磁场强度)； 然后不断改变磁场方向，同时逐 渐减小到零，即可除去工件的剩 磁。
图5-12 退磁磁滞回线
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去磁的方法：
1）将工件从交流磁化线圈中移出。 对焊缝表面可采用磁轭作局部退磁。 方法：把磁极放在焊缝表面上，围绕着该区移动，保持 电磁轭处于激励状态，让焊缝表面缓慢移开。 2) 减小交流电，幅值逐减。图5-13。
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二、磁粉探伤技术
1．磁化与退磁 （1）磁化方法 磁粉探伤必须在被检工件内或在其周围建立一个磁场， 磁场建立的过程就是工件的磁化过程。 根据建立磁场的方向不同，磁化方法分为：
1) 周向磁化 2) 纵向磁化 3) 复合磁化 4) 旋转磁化
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1) 周向磁化
给工件直接通电，或者 使电流流过贯穿工件中 心孔的导体，在工件中 建立一个环绕工件并且与工件轴线垂直的闭合 磁场(图5-8)。 周向磁化发现与工件轴线(或电流方向)平行的 缺陷。
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(2) 磁化磁场方向与磁场强度



当磁化磁场的磁力线与缺陷断面垂直时，能在缺陷处 获得最大的漏磁场。 焊缝磁粉探伤时，为得到较高的探测灵敏度，通常在 被探件上至少使用两个近似相互垂直方向的磁化(包括 旋转磁化)。 磁场强度：为了保证探伤的准确性，磁化磁场必须有 足够的强度。由于影响磁场的因素众多，很难建立严 格的磁场强度规则，其使用规范由相应标准或技术条 件列出。对于新产品，应使用已知缺陷的工件进行试 验来确定磁场强度。
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磁敏元件：工作时，将磁敏元件通工作电流，由于缺陷处 漏磁场的作用使其电性能发生改变，并输出相应的电信号。 这个输出的电信号反映了漏磁场的强弱及缺陷尺寸的大小。
补充：磁敏元件--霍尔元件


基本原理：它由磁性材料、电桥、运算放大器构成，当有磁 场通过霍尔元件内部的磁性材料时，霍尔元件内部的电桥平 衡被破坏，这样使运算放大器产生输出变化，输出信号反映 漏磁场的强弱和缺陷的大小。 根据变化霍尔元件可形成形形色色的检测电路。
只有当磁粉在磁化力的作用下，在指示器的表面形成 清楚的规则磁痕时，才表明有适当的磁通或磁场强度, 并可根据规则的横跨磁痕确定磁场方向。
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4 磁粉探伤设备
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4 磁粉探伤设备
磁粉探伤仪的选择： 根据工作环境、试件大小及工 件表面缺陷的深浅程度、分布 方向等因素来确定。 注意：直流电磁化设备产生的 磁化强度具有发现较深缺陷的 能力；交流磁粉探伤机对发现 表面缺陷比较灵敏。
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第二节 磁粉探伤法
一、磁粉探伤器材和设备
磁粉、磁悬液、灵敏度试片、 磁粉探伤设备。
1. 磁粉


显示介质，由铁磁性金属微 粒组成。 具有适当的大小、形状和较 高的磁导率。
荧光磁粉YC-2使用方法： 配制磁悬液时，按照1升水，1-3g磁粉，5-10g分散剂， 2-5g消泡剂， 20-50g防锈剂的比例进行配比。特点是水油、两用。
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3. 灵敏度试片（标准试片）

灵敏度试片是用来定期检查系统的全面性能和灵 敏度（如磁粉材料的组成，磁粉探伤设备，操作 技术和磁场值）。 在钢制压力容器焊缝的磁粉探伤中采用三种试片： 性能测试板、试验环和磁场指示器。

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(1) 性能测试板

其材料应与被检材料相同， 形状和尺寸见图5-4。 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。
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a）绕电缆法
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b）磁轭法
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c）空心零件的磁化法
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d）长轴零件的磁轭法
（+） （-）
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3)复合磁化
将周向磁化和纵向 磁化同时作用在工件 上，工件得到由两个 互相垂直的磁力线的作用而产生的合成磁场，其指向构 成扇形磁化场(图5-10)。
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4)旋转磁化
将绕有激磁线圈的磁铁交叉放置，各通以不同相位的 交流电，产生圆形或椭圆形磁场(即合成磁场的方向 作圆形旋转运动)(图5-11)。 旋转磁化能发现任意方向分布的缺陷。
漏 磁 感 应 强 度
（2）工件材料及状态的影响
钢材的磁化曲线与合金成分、含碳量、加工 状态及热处理等有关。材料的磁特性不同，缺陷 处形成的漏磁场也不同。 此外，若工件表面有覆盖层，则会导致漏磁 场的下降。
磁感应强度
（3）缺陷位置和形状的影响
同样的缺陷，位于表面时漏磁通增多；位于很深处，则几乎没有漏磁 通泄漏于空间。缺陷的深宽比愈大，漏磁场愈强。缺陷垂直于工件表面时， 漏磁场最强；若与工件表面平行，则几乎不产生漏磁通。
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磁介质：能影响磁场的介质
分为顺磁性、抗磁性和铁磁材料三种。 顺磁性材料：相对磁导率 r 略大于1，在外加 磁场中呈微弱磁性，并产生同向附加磁场，如 Al、Cr、Mn等。 抗磁性材料：相对磁导率 r 略小于1，在外加 磁场中呈微弱磁性，并产生异向附加磁场，如 Ag、Cu、Au等。 铁磁性材料：相对磁导率 r 远远大于1，在外 加磁场中呈很强磁性，并产生同向附加磁场， 如Fe、Ni、Co等。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
去磁的方法：
3）直流换向衰减退磁
让电流通过工件，并不断切换电流的方向，同时使电流逐渐 衰减至零。直流磁化比交流磁化穿透得深，直流退磁效果更好。 （图 5-14）
4）振荡电流退磁
将充好电的电容器跨接在退磁线圈上，构成振荡回路。电路
以固定的谐振频率产生振荡，并逐渐减弱至零。
5）工件加热到居里点以上。
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剩磁的测量


剩磁测量仪提供快速、可靠 和容易的方法来测量工件的 剩磁。 用被磁化的钢丝、铁丝（如 针）接近零件的端部。
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2. 磁粉探伤检验工序
磁粉探伤的预处理、磁化工件（包括磁化方法等 的选择）、施加磁粉或磁悬液、磁痕的观察和评 定、退磁、后处理的整个过程。
（1）预处理：



校验探伤设备的灵敏度。 去除表面的油污、铁锈、氧化皮、焊接飞溅物、油 漆、砂粒等。 打磨：将非导电覆盖层打磨掉。 封堵：对盲孔和内腔，若磁悬液流进后难以清洗， 应用非研磨性材料封堵上。
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二、探伤基本原理

铁磁材料的工件被磁化后，其表面和近表面的缺陷处 磁力线发生变形，逸出工件表面形成漏磁场。用上述 方法将漏磁场检测出来，进而确定缺陷的位置(包括 缺陷形状、大小和深度) 。 磁粉探伤的三步： 1）必须磁化； 2）施加合适的磁粉； 3）对聚集的磁粉加以观察和解释。
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▲漏磁场：铁磁材料的工件磁化后，在其表面和
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2、磁敏探头法
磁敏探头探测工件表面，把漏磁场转换成电信号，再经过放大、 信号处理和储存，并用光电指示器显示。与磁粉法相比，磁敏 探头法所测得的漏磁大小与缺陷大小有着更明显的关系。 常见的磁敏探头的几种形式： 磁感应线圈：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。直流的漏磁场，感应电压的大小与运动 速度有关。 磁敏元件：霍尔元件或磁敏二极管等磁电转换元件获得缺陷大 小的信息。适用于测较强的漏磁场。 注意：该类元件的测量信号与温度有关，必须采取温度补偿。 磁敏探针：尺寸很小（1mm左右）,能实现近似点状的测量， 灵敏度极高。
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荧光磁粉：显示的缺陷清晰可见，在紫外线的激发 下呈黄绿色，色泽鲜明易于观察，一般用于湿法检 验。若配上光电转换装置，可实现自动或半自动探 伤。
有色磁粉：可以增强磁粉的可见度，提高与被探件 表面的衬度，使缺陷容易发现。

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2．磁悬液


磁悬液：将磁粉混合在液体介质中形成磁粉的悬浮 液。分散剂（载液)：用来悬浮磁粉的液体。磁悬液 是磁粉和载液是按一定比例混合而成。 磁悬液分为：油磁悬液、水磁悬液和荧光磁悬液。 表5-1为钢制压力容器焊缝磁粉探伤用的磁悬液种类、 特点及技术要求。