无损检测基本知识及相关标准简介

表1 缺陷特点和相应的磁痕类型
表2 磁粉探伤的要求等级-单个非线性缺陷
表3 磁粉探伤的严重程度-线性和线列磁痕
表4：线形（LM）和线列（AM）磁痕
JB/T4730.4-2005 压力容器磁粉验收标准
BS EN1369简介
英国标准，由欧洲标准委员会（CEN)1996年10月26日批准发 行。
适用于铁磁性铸铁和铸钢件的磁粉探伤。 其给出了根据缺陷性质、区域尺寸所规定的各质量等级的验
收标准。 表面要求：
进行检测的表面应洁净无稀油、油脂、砂、氧化皮、铸造 和涂漆过程中残留的有可能影响正确操作及探伤结果解释的 其他任何污染物。 检查条件：
磁悬液浓度过大施加方式不当，多余磁粉吹除不当等，也 能形成伪缺陷磁痕显示。
应力集中处产生的伪缺陷磁痕显示: 工件在加工以及使用 过程中由于温度、载荷等原因产生局部应力过大，磁化时 这些部位也能产生漏磁通，形成多而松散的不清晰的伪缺 陷磁痕显示。
缺陷磁痕的分类
线形缺陷磁痕：长度与宽度之比大于3的缺陷。如裂纹、 折叠、分层等缺陷。
脉冲反射法
单晶探头构造示意图
单晶直探头：用于锻件、铸件、钢板检测 单晶斜探头：用于检测焊缝
频率范围：0.5-10MHz，常用1-5MHz频率越高发现小缺陷的能力越强但 杂波影响也越大
双晶探头构造示意
双晶探头用于检测近表面缺陷 常用于堆焊层检测
试块
试块的作用： 确定探伤灵敏度 测试仪器和探头性能 调整扫描速度 评定缺陷大小
可以用肉眼或3倍放大镜观察。
磁痕分类
线性缺陷磁痕（LM)：长度与宽度之比大于等于3的缺陷。 非线性缺陷磁痕（SM）：长度与宽度之比和小于3的缺陷
。 可叠加磁痕显示（AM）：
线性：两个磁痕的间距小于其中最小磁痕的长度L ； 非线性：磁痕间距小于2mm且最少为三个磁痕。 可叠加缺陷可计为一个缺陷，其长度等于缺陷的总长 度L， L为第一个缺陷起点到最后一个缺陷终点之间的距离，例 下图： L=l1+l2+l3+l4+l5
只适用于铁磁性材料，而且只能检测出工件表面和近表面 的缺陷，一般检测深度不超过1-3mm左右(直流电检测深度 可能大一些）。马氏体不锈钢和沉淀不锈钢具有磁性，也 可以进行磁粉检测 ；
检测缺陷时的灵敏度与磁化方向有很大关系。平行或与表 面夹角小于20度的缺陷难于显示；
工件表面有覆盖层（油漆或镀铬层厚度＞0.08mm，铁磁性 覆盖层如镀镍层厚度＞0.03mm）、喷丸层对检测灵敏度均 有不良影响 ；
A型试片
灵敏度试片
八角试片
磁场指示器
磁粉类型
磁粉按其带往试件所用的介质分类，介质可以是空气（干 粉法），也可以是液体法（湿粉法).另外，根据其是否有 荧光特性又可以分为非荧光磁粉和荧光磁粉。
非荧光磁粉是指在白光下能观察到磁痕的磁粉。湿粉采用 的是黑色的四氧化三铁（Fe3O4)和红褐色的γ-三氧二铁 （γ- Fe2O3），以上两种磁粉即适用于干粉法也适用于 湿粉法。
置反映了声波传播的时间即声传播的距离。反射幅度取决于接受的声能大小 ，声能的大小又与缺陷反射面的形状尺寸有关，因此根据反射波的有无、位 置、幅度高低等信息，可以判断缺陷的有无，以及定位、定量和评价缺陷， 这就是反射法探伤的基本原理。
A型脉冲超声波探伤仪一般工作原理
A型显示——主要显示反射面（缺陷）在试件中的埋藏深度及反射信号 的幅度（缺陷大小）
试块的分类： 按试块用途分类：标准试块、对比试块 按人工反射体分类： 平底孔、横孔试块、槽 形试块
对比试块用与试件声性能相同或相近的材料制作
探伤灵敏度的调节
1. 试块调整法 2. 工件底波调整法
波高法 当量计算法
探伤耦合剂
耦合剂的作用：通过在探头和试件之间涂敷液体 （耦合剂）以排除空气隙实现声能的传递。
圆形缺陷磁痕：长度与宽度之比等于和小于3的缺陷。 纵向缺陷磁痕：缺陷的长轴方向与工件轴线或母线夹角小
于30度的缺陷。 横向缺陷磁痕：缺陷的长轴方向与工件轴线或母线夹角大
于或等于30度的缺陷。 分散缺陷磁痕：在一定区域内同时存在几个缺陷磁痕。
常用标准简介
BS EN1369
铸件磁粉验收标准
DIN EN 10228-1 锻钢件磁粉探伤验收标准
缺陷形状和大小的影响 与磁场方向垂直的线、面状缺陷比气孔等圆形缺陷产生的 漏磁场强，易形成磁痕显示，检测灵敏度高。 同等宽度的表面缺陷，在一定范围内漏磁场强度与缺陷的 高度成正比，即高度越大，漏磁场越强，检测灵敏度越高 。
缺陷方位的影响 缺陷的断面形状、方向及与表面的距离等都影响磁粉探伤 的结果。
超声检测的优点如下：
检测可以从一个表面上完成。 能够检测到较小的不连续。 可充分的控制检测变量。 采用不同的波型可获得不同的方法。 对于适合的设备可以进行高温检测。 可检测较厚或较长的工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ。 埋藏构件的检测（如轴承箱内的主轴等）。 对表面和内部不连续可精确定位。 可提供不连续的深度信息。 可检测表面和近表面的不连续。 采用信号电子门和报警系统后可实现高速检测。 生产线上的“Go/No-Go”检测。 可重复检测。 检测设备轻，携带方便。 不需要设置人员的隔离区。 不需要有放射源那样的特殊许可证。 最少量的易耗品
工件形状和尺寸的影响
工件形状规则均与，易选择和制定磁化规范。而对于形状 不规则的工件，磁化产生的磁场也不均匀，灵敏度也不一 样，检测效果也不一致。
比较粗大的部分应选择较高的磁化规范；
对于L/D值较小的工件，去磁因子较大，反磁场较大，要 是工件有效磁化，就要增加外加磁场强度。当增加磁场有 困难时，可以把工件串起来，也可以使用磁极加长块。 工件表面状态的影响
电极或磁极处伪缺陷磁痕显示，这种显示特征是分散的沿 金属流线方向分布的粗壮密集而又清晰的显示。
工件局部冷作硬化处产生的伪缺陷磁痕显示: 工件冷作加 工如弯曲、打磨、抛光、低温矫正变形、锤击等，产生局 部硬化，组织成分发生变化，产生局部应力，形成短而宽 的模糊不清的伪缺陷磁痕。****工件退火后，为磁痕消失
磁粉检测优点
可发现表面缺陷,如裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷 隔和疏松等缺陷，缺陷形状、大小和位置显示直观一目了 然；
对于工件表面的细小缺陷也能检查出来，有较高检测灵敏 度；
采用合适磁化工艺，能检测到工件所有表面； 同其它方法相比较，磁粉检测工艺简单，速度较快，检测
费用也比较低廉。
磁粉检测缺点
常用的耦合剂：机油、甘油、糨糊、水。 扫查速度：不应大于100mm/s
缺陷的定量
当量法(试块比较法)：将所发现的缺陷与对比试块中规则 形状的人工反射体在同样检测条件下比较，如两者埋藏深 度及反射波高均相同则该反射体的面积既为缺陷当量值
当量曲线法（DGS） 计算法 测长法： 相对灵敏度、绝对灵敏度 距离-波幅曲线（DAC）
无损检测基本知识及相关标 准简介
第一部分 超声波检测
优点与局限性
没有任何一种无损检测方法是万能的。每种方法都有它 的优点和局限性。问题的关键在于选择一种解决检测问 题的最有效方法。当决定超声波检验是否为最合适的方 法时，需要考虑以下一些因素： 被检件的几何形状。 材料类型。 材料厚度。 材料的加工方法——铸造锻造等。 要检测不连续的类型。 要检测的不连续的最小尺寸。 不连续的位置——表面开口型的，还是内部的 。 不连续的方位（在选择方法时尤为重要）。 检测区域的可达性。 表面条件。 所要求的检测记录类型。
工件表面粗糙度及机械损伤以及表面附着物包括镀层、涂 层、氧化皮、锈蚀、污垢等对探伤结果均有影响。
表面粗糙不平尤其是附着物和机械损伤影响磁场强度及分 布。当附着物较厚时，能掩盖缺陷，增大缺陷与被检表面 的距离，降低漏磁场强度，减小对磁粉的吸引力，影响磁 粉流动，妨碍显示，降低探伤灵敏度，容易造成漏检。
非相关显示（伪缺陷）
工件形状突变引起的伪磁痕显示：孔、键槽、螺纹、尺根 等工件形状突变处，磁通量急剧变化，磁化后磁场不均匀 ，这些部位易形成漏磁场，吸引磁粉产生清晰或粗浅的磁 痕显示。
工件材质、组织结构不均匀及分界面处伪缺陷磁痕显示。
工件加工引起的伪缺陷磁痕显示：工件表面粗糙度大、加 工刀痕 、划伤处，磁化时也可能产生漏磁通，形成漏磁场 吸引磁粉，形成松散模糊且较宽粗的伪缺陷磁痕显示。
DGS曲线
DAC曲线
分层缺陷的典型图形
底波消失的典型特征
各种锻件的检测方向和检测面
第二部分 磁粉检测
磁粉探伤的原理
1.磁粉探伤同涡流一样是电磁探伤方法，以电磁理
论为基础。
2. 漏磁场原理
工件表面磁化时，如果在其表面或近表面有能遮 挡其磁力线的缺陷存在，则在这部分表面空间将 产生漏磁场，而且在缺陷的两侧会出现磁极。此 时如果在此处喷洒具有一定分散性的干磁粉或湿 磁粉，磁粉颗粒在被空间磁场磁化后就变成了带 有磁极的小磁铁。同极相斥、异极相吸，磁粉就 会聚集在缺陷上(磁粉堆积)。 **这种显示的磁痕容易识别。
超声波检测成为对较小而不致密不连续的一 种理想定位方法，需要满足一下假设：
声能的发射角将对反射体的方位产生良好的效应； 不连续尺寸和材料晶粒结构之间的关系允许获得一个可接
受的信噪比； 表面条件适合扫查。不良的扫查表面不仅需要更粘的耦合
剂，而且还可能要采用较低的频率。这样就可能达不到所 需的必要分辨率。
超声波的基本原理
1.声波与超声波 机械振动在弹性介质中的传播称为声波。声波可划分为次声波（f<20Hz）、
可闻声波（20Hz < f<20kHz）和超声波（f>20kHz） 2.超声波传播特性 直线性： 指向性： 反射、折射与波型（纵波、横波、表面波）： 能量大： 穿透能力强： 3.脉冲反射法超声检验的基本原理 **压电效应** 仪器的时基线线与扫描电压有关，扫描电压与时间成正比，因此发射波的位
干粉法也采用银灰色的铁粉。直径为10～130μm的空心球 粉是铁、铬、铝的复合氧化物，可以在400摄氏度以下的 温度范围内用于干粉法。****焊缝清根
荧光磁粉是以磁性氧化铁粉、工业纯铁粉、或羰基铁粉等 为核心，外面包覆一层荧光染料所致成的，可明显提高磁 痕的可见度和对比度。
磁粉的特性
磁性 磁粉应该有较高的磁导率以利于被漏磁场磁化和吸 引以形成磁痕；同时还应该具有较低的剩磁和矫顽力以利 于磁粉的分散及移动；
磁写：由磁场畸变而产生的磁痕显示叫磁写。已磁化且保 留有很大剩磁的待做剩磁法探伤的工件，探伤前与其他铁 磁性工件相接触，如划碰等，则在相应部位吸引磁粉，产 生松散的模糊不清的伪缺陷磁痕即磁写。***退磁消失
操作不当引起的伪缺陷磁痕显示:如工件表面清理不良，残 留油污或粘附纤维以及多余的磁粉或磁悬液滞留工件表面 ，易形成显示。*****认真清理表面，重做可消失。
尺寸 干粉粒度5～150μm范围的均匀混合物为宜 湿粉粒度1～10μm；
形状 同球形分相比，细长形粉易于极化更容易显示缺陷 ，但如果完全由细长形粉组成则容易结块、流动性不好 难以均匀散布而影响灵敏度，所以理想的磁粉应有足够的 球形粉与高比例的细长粉组成；
缺陷状况的影响
缺陷性质的影响 缺陷种类很多，如裂纹、白点、气孔、重皮、夹渣等，这 些缺陷由于其介质磁导率不同，进而缺陷产生的漏磁场也 不同，这就造成了缺陷磁痕的显示能力不同。
磁化工件绝大多数是用电流产生的磁场进行的，因此，大 的工件往往用很大电流。磁化后一些较大剩磁的工件还要 进行退磁。
磁粉检测方法
纵向磁化（线圈法）
纵向磁化（磁轭法）
周向磁化（周向通电法）
周向磁化（触头法）
周向磁化（中心导体法）
复合磁化
包括交叉磁轭法（见下图)和交叉线圈法等多 种方法。
工件状况的影响
工件材质及热处理状态的影响
工件的化学成分及组织状态影响钢铁的磁性。铁含量越高 工件的磁导率越高，易被磁化。主要组织状态是铁素体、 珠光体、渗碳体以及高温淬火残留下来的少量奥氏体。除 奥氏体钢外，其余各种组织都具有一定磁性，均可进行磁 粉检验。 热处理影响工件材料的组织成分及结构。一般淬火时材料 磁导率下降，矫顽力提高，剩磁增加。而退火和回火，尤 其是高温退火和回火，降低材料的矫顽力，减小剩磁，使 工件更易磁化。