无损检测课程(论文) (1)

2014年秋季学期课程结课报告

课题名称：磁粉探伤简介及其应用

课程属性：

题目：磁粉探伤简介及其应用

学院：材料科学与工程学院

专业：材料科学与控制工程

班级：110205

姓名：王鑫

学号：20110687

任课教师：高亮

审阅人：

复核人：

磁粉探伤简介及其应用

引言

在轴承零件的加工制造过程中，要经过轧制、锻造、冲压、车削加工、热处理以及磨削等多道工序，不可避免地会出现各种各样的缺陷，虽然这些缺陷大部分肉眼难以检测，但会对轴承的正常工作带来极大的安全隐患，因此有必要研制专用设备加以检测[1]。业界一般采用无损检测技术探测轴承套圈的内部缺陷。无损检测方法主要有射线检测、渗透检测、声振检测、超声波探伤法、涡流探伤法和磁粉探伤法等。

超声波探伤法、涡流探伤法和磁粉探伤法都广泛用于各个行业的无损检测中，而由于轴承的结构特点，超声波探伤法和磁粉探伤法的应用难度较大，因磁粉探伤不受工件大小和形状的限制，故轴承探伤多采用磁粉探伤法。

磁粉探伤技术由于显示直观,灵敏度高、污染轻等优点，在机械、铁路、冶金、航天航空等诸多行业得到了广泛的应用。然而传统的磁粉探伤采用人工观察，检测人员长期在暗室里处于紫外线光照射下，不仅工作环境差，还极易造成漏检。随着计算机技术和图像处理技术的发展，采用光学扫描和图像处理技术，将磁痕图像转化为数字图像进行实时智能识别已成为可能。目前，德国、美国等发达国家已有采用相似技术研制的智能化磁粉探伤系统，并应用到了汽车制造等领域。我国目前也有一些科研部门开展了此项技术研究，但投入运行的尚不多见。

磁粉探伤可分为荧光磁粉探伤和非荧光磁粉探伤，荧光磁粉探伤对比与非荧光磁粉探伤对比率高，适合暗处磁粉探伤，但荧光磁粉探伤长波紫外线灯，给探伤工作带来很大不便，且紫外线对人体的皮肤和眼睛有伤害作用。

正文

一、磁粉探伤的原理和特点

磁粉探伤是通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。

磁粉探伤的基本原理：将待测物体置于强磁场中或通以大电流使之磁化，若物体表面或表面附近有缺陷（裂纹、折叠、夹杂物等）存在，由于它们是非铁磁性的，对磁力线通过的阻力很大，磁力线在这些缺陷附近会产生漏磁。当将导磁性良好的磁粉（通常为磁性氧化铁粉）施加在物体上时，缺陷附近的漏磁场就会吸住磁粉，堆集形成可见的磁粉迹痕，从而把缺陷显示出来，如图1所示。

(a)(b)

图1 磁粉探伤原理示意图

(a) 表面缺陷(b) 近表面缺陷

磁粉探伤的用途：在工业中，磁粉探伤可用来作最后的成品检验，以保证工件在经过各道加工工序（如焊接、金属热处理、磨削）后，在表面上不产生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、钢坯、锻件、铸件等的检验，以发现原来就存在的表面缺陷。铁道、航空等运输部门、冶炼、化工、动力和各种机械制造厂等，在设备定期检修时对重要的钢制零部件也常采用磁粉探伤，以发现使用中所产生的疲劳裂纹等缺陷，防止设备在继续使用中发生灾害性事故。

磁粉探伤的特点：磁粉探伤对钢铁材料或工件表面裂纹等缺陷的检验非常有效;设备和操作均较简单;检验速度快，便于在现场对大型设备和工件进行探伤；检验费用也较低。但它仅适用于铁磁性材料；仅能显出缺陷的长度和形状，而难以确定其深度；对剩磁有影响的一些工件，经磁粉探伤后还需要退磁和清洗。

二、磁粉探伤的磁化

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，磁化方法可作如下分类：（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。周向磁化用于发现与工件轴线（或电流方向）平行的缺陷。

（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与这一类。

（3）复合此线将周向磁化和纵向磁化同时作用与工件上，使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。

(4) 旋转磁化将绕有激磁线圈的二线磁铁交叉放置，各通以不同相位的交流电，产生圆形或椭圆形磁场（既合成磁场的方向作圆形旋转运动）。旋转磁化能发现沿任意方向分布的缺陷。

2、磁化磁场的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。在焊缝磁粉探伤中，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（包括使用旋转磁化的情况）。

为了保证探伤结果的准确性，磁化磁场必须有足够的强度，而且必须控制在适当的范围内（通常在±25%）。由于影响磁场的因素众多，很难建立严格的磁场强度规则，且使用规范有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。

三、磁粉探伤的工艺

根据被探件的材料、形状、尺寸及需检查缺陷的性质、部位、方向和形状等的不同，所采用的磁粉探伤方法也不尽相同，但其探伤步骤大体如下：

1、探伤前的准备校验探伤设备的灵敏度，除去被探伤件表面的油污、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；对低碳钢、软钢用连续法。

（2）确定磁化方法。

（3）确定磁化电流种类一般直流电结合干磁粉、交流电结合湿磁粉效果较好。

（4）确定磁化方向应尽可能使磁场方向与缺陷分布方向垂直。

（5）确定磁化电流磁化电流的选择是影响磁粉检验灵敏度的关键因素。磁化电流的大小一般是根据磁化方式再由相应的标准或技术文件中给出。

（6）确定磁化的通电时间采用连续法时，应在施加磁粉工作结束后在切断磁化电流。一般是在磁悬液停止流动后必须再通几次电，每次时间为0.5~2s。采用剩磁法时，通电时间一般为0.2~1s。

3、喷洒磁粉或磁悬液采用干法检验时，应使干磁粉喷成雾状；湿法检验时，磁悬液需经过充分的搅拌，然后进行喷洒。

4、对磁痕进行观察及评定用于非荧光法检验的白色光强度应保证试件表面有足够的亮度。若发现有裂纹、成排气孔或超标的线形或圆形显示，均判定为不合格。

5、退磁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。

6、清洗、干燥、防锈

7、结果记录

四、磁粉探伤在焊接件中的应用

目前，焊接技术在冶金、机械、石油和化工等部门中的应用已经相当普遍。随着工业技术的发展，高强度焊接结构的应用日趋广泛。高强钢在焊接时产生缺陷的倾向比普通焊接结构钢要大。因此随着高强钢的应用对探伤技术也就提出了更高的要求。

裂纹尤其是表层裂纹在焊接结构中，特别是在承受疲劳应力作用的焊接结构中，是一种危害极大的缺陷，为保证焊接结构安全运行，就必须加强焊接件的检验，发现裂纹并及时排除。

磁粉探伤是检验钢制焊接结构表层缺陷的最佳方法，具有设备简单、灵敏可靠、探伤速度快和成本低等特点。