磁粉探伤课件

设备的命名方法 根据国家专业标准ZBN70001的规定，磁粉探伤机应按 以下方式命名： C X X —— X ↓ ↓ ↓ ↓ 1 2 3 4 第1部分——C，代表磁粉探伤机； 第2部分——字母，代表磁粉探伤机的磁化方式； 第3部分——字母，代表磁粉探伤机的结构形式； 第4部分——数字或字母，代表磁粉探伤机的最大磁化 电流或探头形式。 如CJW-4000型，为交流固定式磁粉探伤机，最大周向 磁化电流为4000A；CZQ-6000型，为超低频退磁直 流磁粉探伤机，最大周向磁化电流为6000A。
（2）缺陷位置及形状的影响 a 缺陷埋藏深度的影响 影响很大 同样的缺陷，位于工件表面 时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，产生的漏磁场显著减 小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。
b 缺陷方向的影响 缺陷垂直于 磁场方向，漏磁场最大，也最有 利于缺陷的检出；若与磁场方向 平行则几乎不产生漏磁场；当缺 陷与工件表面由垂直逐渐倾斜成 某一角度，而最终变为平行，即 倾角等于0时，漏磁场也由最大 下降至零，下降曲线类似于正弦 曲线由最大值降至零值的部分。 c 缺陷深宽比的影响 缺陷的深 宽比是影响漏磁场的一个重要因 素，缺陷的深宽比愈大，漏磁场 愈大，缺陷愈容易发现。 什么角度的缺陷最容易被检出？
H
I 2R
2.6 漏磁场 2.6.1 漏磁场的形成
所谓漏磁场，就是铁 磁性材料磁化后，在不 连续性处或磁路的截面 变化处，磁感应线离开 和进入表面时形成的磁 场。如右图
两磁极间漏磁场分布
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，这就迫使不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。
1. 定义：是指可以检测最小缺陷的能力，是绝对灵敏。 2.影响磁粉检测灵敏度的主要因素： （1）磁场大小和方向的选择； （2）磁化方法的选择；； （3）磁粉的性能； （4）磁悬液的浓度； （5）检测设备的性能： （6）工件形状和表面粗2010-8-27糙度； （7）缺陷的性质、形状和埋藏深度； （8）正确的工艺操作； （9）探伤人员的素质（技术水平与责任心）； （10）工件表面与环境的照明条件。
整体磁化的要求： a 磁极截面大于工件截面 b 工件与电磁轭之间应无空气隙 c 极间距大于1m时，磁化效果不好 d 形状复杂而且较长的工件，不宜采用整体磁化。 局部磁化的要求： a 有效磁化范围的确定 b 工件上的磁场分布 c 活动关节的影响 d 通过测量提升力来控制探伤灵敏度 e 磁极与工件间隙的影响 f 交流电的趋肤效应的影响 g 直流电对近表面的灵敏度较高 h 直流电磁轭不适用厚工件的探伤 I 永久磁铁的使用 磁轭法的优缺点和适用范围。
磁感应强度：
将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外加磁场内，便得到磁化，
它除了原来的外加磁场外，在磁化状态下铁磁性材料本身还产生一 个感应磁场，这两个磁场叠加起来的总磁场，称为磁感应强度B。 单位是T （SI）和Gs （CGS）。磁感应强度是矢量，有大小和方向， 可用磁感应线来表示，磁感应强度的大小等于穿过与磁感应线垂直 的单位面积上的磁通量，所以磁感应强度又称为磁通密度。 磁感应强度不仅有外加磁场有关，还与被磁化的铁磁性 材料的性质有关，B＝μH。μ磁导率 磁场强度和磁感应强度不同的是，磁场强度只与励磁电流有关系， 与被磁化物质无关。而磁感应强度不近与磁场强度有关，还与被 磁化物质有关，所以铁磁性材料的磁感应强度远大于磁场强度
铁磁性材料和工件被磁化后，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，形 成在合适光照下目视可见的磁痕，从 而显示出不连续性的位置、形状和大 小。如图1－1所示。 磁粉探伤的适用性和局限性 适用性： 磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极 窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出 的不连续性。

马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢具有磁性， 可进行MT。 MT可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、 冷隔和疏松等缺陷。 适用于检测工件表面的裂纹，白点，发纹， 折叠，诉讼，冷隔，气孔和夹杂等缺陷。 但不适合检测工件表面浅而宽的划伤，真 孔状缺陷，埋藏较深的内部缺陷和延伸方 向与磁力线方向夹角小于20°的缺陷。
MT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。
磁粉探伤中使用的单位、SI单位与CGS制的换算关系
1 Wb 108 Mx
1Oe 1
4 10 A / m 80A / m
图（c）所示的漏磁场。
漏磁场对磁粉的作用力
漏磁场对磁粉的吸附可看成是磁极的作用，如果有磁粉 在磁极区通过，则将被磁化，也呈现出N极和S极，并沿 着磁感应线排列起来。当磁粉的两极与漏磁场的两极互相 作用时，磁粉就会被吸附并加速移到缺陷上去。漏磁场的 磁力作用在磁粉微粒上，其方向指向磁感应线最大密度 区，即指向缺陷处。 磁痕是缺陷的实际尺寸吗？ 什么方向的缺陷最容易被检出？
连续法的定义： 连续法：在外加磁场磁化的同时，将磁粉或磁悬 液施加到工件上进行磁粉检测的方法。 应用范围： （1）适用于所有铁磁性材料和工件和磁粉检测； （2）适用工件形状复杂不易得到所需剩磁的工件； （3）适用于表面覆盖层较厚的工件； （4）适用于使用剩磁法检验设备功率达不到时。
（1）用经验公式计算 （2）用仪器测量工件表面的磁场强度 （3）测绘钢材磁特性曲线 （4）用标准试片确定大致的磁化规范
1 磁场方向 2 最佳灵敏度 3 减少灵敏度

选择磁化方法应考虑的因素
工件的尺寸大小；工件的外形结构；工件的表面状态；
根据工件过去断裂的情况和各部位的应力分布，分析可能产生缺陷 的部位和方向，选择合适的磁化方法。
周向磁化方法
根据工件的几何形状，尺寸大小和欲发现缺陷方向而在工件上建
立的磁场方向，将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁 化（复合磁化）。 周向磁化是指给工件直接通电，或者使电流流过贯穿空心工件孔 中的导体，旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴垂直的周向 闭合磁场，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，即与电流方向平行 的缺陷。
磁粉检测的质量控制，是对影响磁粉检测灵敏 度和检测可靠性的诸因素逐个地加以控制， 国外非常重视，不仅制定了具体控制项目， 校验周期和技术要求，而且还设有质量检测 机制，保证贯彻执行。 同时对质量控制技术要求，通过实践不断修正。 例如几年前美国要求工件表面的白光照度不 低于200英尺烛光，（2100LX）现在修正为 100英尺烛光（1000LX），将此画规范由直 径每英寸800--------1200A，电流修正降低 为300-------800A，使我国与国外磁粉检测 技术要求越来越接近，越来越合理。 现在国内有些质量控制没有制定一致标准，有 的虽然纳入标准，但是也只是形式。
多向磁化
多向磁化： 指通过复合磁化，在工件中产生一个大小和方向随时间
成圆形、椭圆形或螺旋形变化的磁场。因为磁场的方向在 工件上不断地变化着，所以可发现工件上所有方向的缺 陷。 多向磁化是根据磁场强度叠加原理，在工件中某一点的 磁场强度 等于几种磁化方法在该点分别产生的磁场的矢量和，或者 是不同方向的磁场在工件上的轮流交替磁化。
3
1T 104 Gs
磁场强度H
A/m Oe（奥斯特）
磁通量 Φ Wb（韦伯） Mx （麦克斯韦） 磁感应强度 B T （特斯拉） Gs （高斯）
（b）具有机加工槽的条形磁铁产生的漏磁场
（c）纵向磁化裂纹产生的漏磁场
条形磁铁的磁力线分布
（a）马蹄形磁铁被校直成条形磁铁后N极和S极的位置
磁力线在每点的切线方向代表磁场的方向，磁力线 的疏密程度反映磁场的大小。 磁力线具有以下特性：
缺陷的漏磁场分布
缺陷产生的漏磁场可以分解为水平分量Bx和垂直分量By，水平分 量与工件表面平行，垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺 陷，则在矩形中心，漏磁场的水平分量有极大值，并左右对称。而 垂直分量为通过中心点的曲线，其示意图见图2-32，图中（a）为 水平分量，（b）为垂直分量，如果将两个分量合成，则可得到如




磁力线在磁体外，是由N极出发穿过空气进入S极，在磁体内 是由S极到N极的闭合线； 磁力线互不相交； 同性磁极相斥，因同性磁极间间磁力线有互相排挤的倾向； 异性磁极相吸，因异性磁极间磁力线有缩短长度的倾向。
磁场强度、磁通量与磁感应强度
磁场强度： 磁场具有大小和方向，磁场大小和方向的总称叫磁场 强度H，通常也把单位正磁极所受的力称为磁场强度。 单位为A/m（SI）和Oe （奥斯特） （CGS）。 磁通量： 简称磁通，它是磁场中垂直穿过某一截面的磁力线的条 数，用符号Φ表示。单位为Wb（SI）和Mx（CGS）。

具体的，B决定了运动电荷所受到的洛仑兹 力，因而，B的概念叫H更形象一些。在工 程中，B也被称作磁通密度（单位Wb/m2） 。在各向同性的磁介质中，B与H的比值即 介质的绝对磁导率μ
电流的磁场 通电圆柱导体的磁场 磁场方向：与电流方向有关，用右手定则确定。 磁场大小：安培环路定律计算 H dl I 根据上式，通电直长导体表面的磁场强度为：
磁场强度和磁感应强度均为表征磁场性质 （即磁场强弱和方向）的两个物理量。由 于磁场是电流或者说运动电荷引起的，而 磁介质（除超导体以外不存在磁绝缘的概 念，故一切物质均为磁介质）在磁场中发 生的磁化对源磁场也有影响（场的迭加原 理）。因此，磁场的强弱可以有两种表示 方法：

在充满均匀磁介质的情况下，若包括介质 因磁化而产生的磁场在内时，用磁感应强 度B表示，其单位为特斯拉T，是一个基本 物理量；单独由电流或者运动电荷所引起 的磁场（不包括介质磁化而产生的磁场时 ）则用磁场强度H表示，其单位为A/m2，是 一个辅助物理量。
漏磁场的宽度要比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍， 所以磁痕对缺陷宽度具有放大作用，能将目视不可见的缺 陷变成目视可见的磁痕使之容易观察出来。
影响漏磁场的因素
（1）外加磁场强度的影响 缺陷的漏磁场大小与工件磁化程度有关。一般说 来，外加磁场强度一定要大于产生最大磁导率μm 对应的磁场强度Hμm，使磁导率减小，磁阻增大， 漏磁场增大。 当铁磁性材料的磁感应强度达到饱和值的80%左 右时，漏磁场便会迅速增大。
磁场方向与发现缺陷的关系
（磁场方向与缺陷垂直）
磁粉检测的能 力，取决于施 加磁场的大小 和缺陷的延伸 方向，还与缺 陷的位置、大 小和形状等因 素有关。工件 磁化时，当磁 场方向与缺陷 延伸方向垂直 时，缺陷处的 漏磁场最大， 检测灵敏度最高。

α 是磁场方向

Hale Waihona Puke Baidu
和缺陷方向之 间的夹角 α min 是缺陷检 测的最小角度 α 是缺陷定位的例子
磁粉探伤基础知识
漏磁场探伤：
是利用铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有 不续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在则在 不连续性处磁力线离开工件和进入工件表面发生局部畸 变产生磁极，并形成可检测的漏磁场进行探伤的方法。
漏磁场探伤包括磁粉探伤和利用检测元件探测漏磁场。其 区别在于，磁粉探伤是利用铁磁性粉末－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。
（3）工件表面覆盖层的影响（工艺里哪一条）
（4）工件材料及状态的影响 晶粒大小的影响 含碳量的影响 合金元素的影响 冷加工的影响
热处理的影响
冲击电流
选择磁化电流规则 1. 用交流电磁化，对表面微小缺陷检测灵敏度高； 2. 由于趋肤效应，对工件表面下的磁化能力，交流电比直流电弱； 3. 交流电用于剩磁法时，应加装断电相位控制器； 4. 交流电磁化连续法检验主要与电流有效值有关，而剩磁法检验 主要与峰值电流有关； 5. 整流电或直流电，能检测工件近表面较深的缺陷； 6. 整流电流中包含的交流分量越大，检测近表面较深缺陷的能力 越小； 7. 整流电和直流电用于剩磁法检验时，剩磁稳定； 8. 冲击电流只能用于剩磁法和专用设备； 9. 直流电检测缺陷深度最大。