无损检测模块三磁粉检测方案

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（2）移动式磁粉检测机
移动式磁粉检测机是一种分立式的检测装置，具有较大的灵活性和良好 的适应性。它的体积较固定式小，重量比固定式轻，能在许可的范围内 自由移动，便于适应不同检查要求的需要。移动式磁粉检测机主体是一 个用晶闸管控制的磁化电源，配合使用的附件为支杆探头、磁化线圈（ 或电磁轭）、软电缆等。
配制浓度：g/L 沉定浓度：mL/100mL
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四、标准试块和标准试片
1.标准试块的用途 试块主要适用于检验磁粉检测设备、磁粉和磁悬液的综合性能(系统灵 敏度)，也用于考察磁粉检测的试验条件和操作方法是否恰当，还可用 于检测各种磁化电流及磁化电流大小不同时产生的磁场在标准试块上大 致的渗入深度。 试块不适用于确定被检工件的磁化规范，也不能用于考察被检工件表面 的磁场方向和有效磁化区。
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2.标准试块的类型
③磁场指示器：又称八角试块。是8块低碳钢三角形薄片（3.2mm）与 0.25mm的铜片焊在一起构成的。它的用途与A1型试片类似，但它是一种 粗略的校验工具，粗略校验被检工件表面的磁场方向、有效磁化区以及 磁化方法是否正确。连续法使用。使用时，将铜面朝上，碳钢面贴近被 检工件面。
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项目2 磁粉检测的设备与器材
学习目标 1.了解磁粉检测设备的分类。 2.熟悉磁粉、磁悬液的分类以及磁悬液的浓度对检测灵敏度的影响。 3.掌握标准试片及试块的作用及使用。 4.了解常用的磁粉检测测量仪器。
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一、磁粉检测设备
1.磁粉检测设备的分类 （1）固定式磁粉检测机 这类磁粉检测机安装在固定的场所，电流可以 是直流电源，也可以是交流电源。额定周向磁化电流一般从1000～ 10000A。最常见的固定式磁粉检测机为卧式湿法磁粉检测机，设有放 置工件的床身，可进行包括通电法、中心导体法、感应电流法、线圈法 、磁轭法整体磁化或复合磁化等多种磁化方式。
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三、漏磁场与退磁场
1.漏磁场的形成 漏磁场形成的原因，是由于空气的磁导率远远低于铁磁性材料的磁导 率。如果在磁化了的铁磁性工件上存在着不连续性或裂纹，则磁感应 线优先通过磁导率高的工件，这就迫使部分磁感应线从缺陷下面绕过 ，形成磁感应线的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁感应线数目 也是有限的，又由于同性磁感应线相斥，所以，部分磁感应线从不连 续性中穿过，另一部分磁感应线遵从折射定律几乎从工件表面垂直地 进入空气中去绕过缺陷又折回工件，形成了漏磁场。
r o
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二、铁磁性材料
能影响磁场的物质称为磁介质。各种宏观物质对磁场都有不同程度 的影响，因此一般都是磁介质。 1) 顺磁性材料：
相对磁导率μr略大于1 在外加磁场中呈现微弱的磁性 产生与外加磁场同方向的附加磁场。 铝、铬、锰等
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2) 抗磁性材料： 相对磁导率μr略小于1 在外加磁场中呈现微弱的磁性 产生与外加磁场方向相反的附加磁场 铜、银、金等、 3)铁磁性材料： 相对磁导率μr远远大于1 在外加磁场中呈现很强的磁性 产生与外加磁场方向一致的附加磁场 铁、镍、钴及其合金等 (工业纯铁的μr＝5000左右)
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4.标准试片的类型
我国使用的标准试片主要有A1型、C型、D型和M1型四种形式。表34为标准试片常用的规格。磁粉检测时一般应选用A1-30/100型标准试 片。当检测焊缝坡口等狭小部位，由于尺寸关系，A1型标准试片使 用不便时，一般可选用C-15/50型标准试片。为了更准确地推断出被 检工件表面的磁化状态，当用户需要或技术文件有规定时，可选用D 型或M1型标准试片。
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三、磁悬液
磁悬液配置浓度
—— 每升磁悬液中所含磁粉的重量（g/l） 磁悬液沉淀浓度
—— 每100ml磁悬液沉淀出磁粉的体积（ml/100ml）
浓度对检测灵敏度的影响 浓度↑→背衬 ↑，掩盖相关显示 浓度↓→磁痕不清晰，易漏检
浓度选择 根据磁粉的种类、粒度、施加方式和工件表面状况来选择 浓度的类型
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项目1 磁粉检测基础知识
学习目标 1.了解磁场和磁现象，熟悉磁场中的基本物理量。 2.掌握铁磁性材料的磁化过程、磁特性曲线及磁滞回线。 3.熟悉漏磁场与退磁场的形成和影响因素。 4.掌握磁粉检测的原理及特点。
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一、磁场与磁力线
1 磁极与磁化 磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质。 磁体：能够吸引其他铁磁性材料的物体。
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二、磁场中的基本物理量
1. 磁场强度 表征磁场大小和方向的物理量，H
2.磁通量
H I
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它是垂直穿过某一截面的磁力线条数，用符号Φ表示
Φ=B·S
3. 磁通密度与磁感应强度
磁场强度与磁感应强度不同的是，磁场强度只与激励电流有关，与被磁化的物 质无关，而磁感应强度不仅与磁场强度有关，还与被磁化的物质有关，如与材 料磁导率μ有关系。因为B=μ·H，所以铁磁性材料的磁导率μ越大，磁感应 强度B就越大，这就是铁磁性材料的磁感应强度B远大于磁场强度H的理由。
4
3 磁力线
在磁场范围内画出许条假想的连续曲线，形 象地描述磁场的大小、方向和分布情况，称 为磁力线。 磁力线的特征： （1）磁力线是具有方向的闭合曲线。磁力线 总是由N极发出进入S极，在磁体内，则由S极 通向N极。 （2）磁力线贯穿整个磁体，但彼此互不相交。 （3）磁力线可描述磁场的大小和方向，磁力 线的密度随着磁极的间距增加而降低。 （4）异性磁极的磁力线容易沿着磁阻最小的 路径通过。
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影响退磁场的因素
(1)与外加磁场强度的大小有关。 (2)与工件的长径比L／D值有关。 (3)退磁因子N与工件的几何形状有关 (4)钢管比钢棒产生的退磁场小。 (5)交流电比直流电产生的退磁场小。
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四、磁粉检测的原理与特点
1.磁粉检测原理 铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性因素的存在，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，从而显示出不连续的位置、大 小、形状和严重程度。如图3-10所示。
② E型试块（交流标准环形试块）：该试块是个组合件，它由钢环、胶 木衬套和铜棒组成。钢环由低碳钢（一般退火的10#钢锻件）制成。钢 环上钻有3个ф 1的通孔，孔中心距铜棒中心的距离分别为 23.5mm\23mm\22.5mm。使用时，将铜棒夹在交流探伤机的电极夹头间， 磁化时观察钢环外表面的磁痕显示。
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3.磁粉的性能
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三、磁悬液
磁粉和载液按一定比例混合而成的悬浮液体称为磁悬液。用于悬浮 磁粉的液体称为载体。按所使用的载液不同，大致可分为水基磁悬 液和油基磁悬液两种。 ①油基载液：低粘度、高闪点、无荧光、无臭味和无毒性等的特点 。在一定的使用温度范围内，尤其在较低温度下，若油的黏度小， 磁悬液流动性好，检测灵敏度高。 ② 水载液：润湿性，分散性，防锈性，消泡性，稳定性。
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二、磁粉
按磁痕观察 按施加方式
荧光磁粉 非荧光磁粉 湿法磁粉 干法磁粉
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1.荧光磁粉
组成: 磁性氧化铁粉，工业纯铁粉，基铁粉为核心，外覆荧光染料 光谱： 在紫外线照射下发出波长为510-550nm的荧光，呈黄绿色 观察：在紫外灯下观察 应用: 通常只用于湿法
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2.非荧光磁粉
组成： 黑色Fe2O3, 或红褐色γ-Fe2O3 观察： 在白光下观察 应用: 通常用于湿法和干法
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2.磁粉检测的特点
（1）显示直观，磁痕能直观地显示缺陷的形状位置、大小、可大致判断缺陷 的性质。 （2）检测灵敏度高，可检测的最小缺陷宽度可达0.1μm，能发现深度只有10多 微米的微裂纹。 （3）适应性好，几乎不受工件大小和几何形状的限制，能适应各种场合的现 场作业。 （4）效率高、成本低、磁粉检测设备简单，操作方便，检测速度快，费用低 廉。 （5）只能适用于检测铁磁性金属材料。 （6）只能用于检测工件表面和近表面缺陷，不能检出埋藏较深的内部缺陷。 （7）难于定量缺陷的深度。
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（3）便携式磁粉检测机
便携式磁粉检测机具有体积小、重量轻和携带方便的特点，适合于 野外和高空作业，便携式设备以磁轭法为主，也有用支杆触头方法 的，磁轭有Π型磁轭及十字交叉旋转磁轭等多种，也有采用永久磁 铁磁轭型式的。
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2.磁粉检测设备的主要组成
1、磁化电源：是探伤机的核心，其作用是提供磁化电流（包括交流电和直流 电），使工件磁化。 2、磁化线圈：进行纵向磁化的螺管线圈。 3、工件夹持装置：磁化夹头和触头夹紧工件，使其通过电流的电极或通过磁 场的磁极装置。夹头上应包上铅垫或铜编制网。 4、指示装置：电流表、电压表。 电流表至少半年校验一次。当设备进行重要 电气修理、周期大修或损坏时，应进行校验。 5、喷洒装置：磁悬液槽、电动泵、软管和喷嘴组成。 6、照明装置 :非荧光磁粉检测时，在波长范围为400-760nm的可见光下观察磁 痕。可见光是目视可见的光，即七种颜色的光。 7、退磁装置 :不妨碍使用要求。
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4.磁导率
（1）绝对磁导率 磁感应强度B与磁场强度H的比值称为磁导率，或称为绝对磁导率，用符号μ表 示。磁导率表示材料被磁化的难易程度，它反映了材料的导磁能空磁导率， μ0=4π×10-7H/m 。 （3） 相对磁导率 为了比较各种材料的导磁能力，把任一种材料的磁导率和真空磁导率的比值, 叫做该材料的相对磁导率，用μr表示，μr为一纯数，无单位。
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磁畴：在铁磁性材料的内部由于旋转电子形成的具有相同磁矩方向的自 发磁化小区域。体积约为10－3cm3
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2 磁化曲线
—— 铁磁性材料磁特性的曲线 —— 外加磁场强度H与磁感应强度B的变化关系
可逆磁化阶段 急剧磁化阶段 近饱和磁化阶段 饱和磁化阶段
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3 磁滞回线
描述磁滞现象的闭合磁化曲线称 为磁滞回线。 磁滞现象：磁感应强度的变化滞 后于磁场强度变化的现象。
模块三 磁粉检测
磁粉检测是利用磁现象来检测材料和工件中表面及近表面缺陷的一种 无损检测的方法。1928年，Alfred de Forest为了解决油井钻杆的断 裂失效问题，研制出周向磁化法，并经过不懈的努力，磁粉检测方法 基本研制成功，并获得了较可靠的检测结果。现在，随着新型检测设 备的研制成功，磁粉检测从半自动、全自动到专用设备，从单向磁化 到多向磁化。
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3.标准试片的用途
（1）用于检验磁粉检测设备、磁粉和磁悬液的综合性能。 （2）用于检测被检工件表面的磁场方向，有效磁化区和大致的有效磁 场强度。 （3）用于考察所用的检测工艺规程和操作方法是否妥当。 （4）当无法计算复杂工件的磁化规范时，将试片贴在复杂工件的不同 部位，可大致确定较理想的磁化规范。
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在使用标准试片时，应将试片无人工缺陷的面朝外，为使试片与被检面 接触良好，可用透明胶带将其平整粘贴在被检面上，并注意胶带不能覆 盖试片上的人工缺陷。当标准试片表面有锈蚀、褶折或磁特性发生改变 时不得继续使用。
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2.标准试块的类型
① B型试块（直流标准环形试块）：由铬工具钢钨锰制成。硬度9095HRB。端面钻有12个人工通孔。其直径0.07英寸（1.778mm）。每孔 距外圆表面距离依次递加0.07英寸。磁化时，检查应达到灵敏度要求 的最少孔数。该试块用于中心导体法，直流磁化，连续法检查。
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2.标准试块的类型
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2.影响漏磁场强度的主要因素
（1）外加磁场强度的影响 （2）缺陷位置及形状的影响
1）缺陷埋藏深度的影响 2）缺陷方向的影响 3）缺陷深宽比的影响 （3）工件材料及状态的影响 （4）工件表面覆盖层的影响
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3.退磁场
铁磁性材料在外加磁场中磁化时，由材料中磁极所产生的磁场称为 退磁场，用符号ΔH表示。 方向与外加磁场的方向相反 削弱外加磁场的磁化作用 有效磁场：H＝H0－ΔH
永磁体是不需要外力维持其磁场的磁体； 电磁体是需要外加电源维持其磁场的磁体； 超导磁体是用超导材料制成的磁体。 磁极：磁铁磁力线密度大、磁性强的两端。 同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 磁极成对出现。 磁化：使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化。
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2 磁场
磁场：磁体或通电导体周围具有磁力作用的空间。产生磁力的场. 磁场的特征： 对运动的电荷（或电流）具有作用力，在磁场变化的同时也产生电场。 磁场的表示：磁场的大小、方向和分布情况，可以利用磁力线来表示。