磁粉探傷

磁粉探傷又稱磁力探傷（MT、MPT，Magnetic Particle Testing），是一種通過(guò)磁粉在缺陷附近漏磁場(chǎng)中的堆積以檢測(cè)鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無(wú)損檢測(cè)方法。

磁力探傷中對(duì)缺陷的顯示方法有多種，有用磁粉顯示的，也有不用磁粉顯示的。用磁粉顯示的稱為磁粉探傷，因它顯示直觀、操作簡(jiǎn)單、人們樂(lè)于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉顯示的，習(xí)慣上稱為漏磁探傷，它常借助于感應(yīng)線圈、磁敏管、霍爾元件等來(lái)反映缺陷，它比磁粉探傷更衛(wèi)生，但不如前者直觀。由于目前磁力探傷主要用磁粉來(lái)顯示缺陷，因此，人們有時(shí)把磁粉探傷直接稱為磁力探傷，其設(shè)備稱為磁力探傷設(shè)備。

鐵磁性材料被磁化后，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁力線密度增大到幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續(xù)性，磁力線會(huì)發(fā)生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過(guò)，形成漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)的局部磁極能夠吸引鐵磁物質(zhì)。如果在工件上撒上磁粉，漏磁場(chǎng)會(huì)吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積（磁痕），從而顯示缺陷。指示圖案比實(shí)際缺陷要大數(shù)十倍，因此很容易便能找出缺陷。

磁粉探傷方法應(yīng)用比較廣泛，主要用以探測(cè)磁性材料表面或近表面的缺陷。多用于檢測(cè)焊縫，鑄件或鍛件，如閥門，泵，壓縮機(jī)部件，法蘭，噴嘴及類似設(shè)備等。探測(cè)更深一層內(nèi)表面的缺陷，則需應(yīng)用射線檢測(cè)或超聲波檢測(cè)。

在工業(yè)中，磁粉探傷可用來(lái)作最后的成品檢驗(yàn)，以保證工件在經(jīng)過(guò)各道加工工序（如焊接、金屬熱處理、磨削）后，在表面上不產(chǎn)生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、鋼坯、鍛件、鑄件等的檢驗(yàn)，以發(fā)現(xiàn)原來(lái)就存在的表面缺陷。鐵道、航空等運(yùn)輸部門、冶煉、化工、動(dòng)力和各種機(jī)械制造廠等，在設(shè)備定期檢修時(shí)對(duì)重要的鋼制零部件也常采用磁粉探傷，以發(fā)現(xiàn)使用中所產(chǎn)生的疲勞裂紋等缺陷，防止設(shè)備在繼續(xù)使用中發(fā)生災(zāi)害性事故。

磁粉探傷的工作原理

磁粉探傷機(jī)是利用自然界中磁力線總能保持其連續(xù)性的原理。當(dāng)鐵磁性工件放在使其飽和的磁場(chǎng)中時(shí)，磁力線便會(huì)被引導(dǎo)通過(guò)工件。如果磁力線遇到工件材料上的不連續(xù)（即裂紋、夾渣、氣孔等缺陷），而磁力線為了保持自己的連續(xù)性，則必須繞過(guò)這些缺陷，形成漏磁通。

鐵磁性材料的工件被磁化后，若這些缺陷位于材料的表面或近表面，但由于工件中的磁力線已達(dá)到飽和狀態(tài)，則磁力線就會(huì)繞過(guò)這些磁導(dǎo)率較低的（磁阻較大）區(qū)域而泄漏出工件表面形成“漏磁通”。這樣在缺陷的兩側(cè)便會(huì)產(chǎn)生磁極，將磁粉（或磁懸液) 噴灑于有缺陷工件表面，則缺陷磁極吸引磁粉，便可形成明顯可見(jiàn)的線狀或點(diǎn)狀堆積。從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小。

磁粉探傷法可探測(cè)露出表面，用肉眼或借助于放大鏡也不能直接觀察到的微小缺陷，也可探測(cè)未露出表面，而是埋藏在表面下幾毫米的近表面缺陷。用這種方法雖然也能探查氣孔、夾雜、未焊透等體積型缺陷，但對(duì)面積型缺陷更靈敏，更適于檢查因淬火、軋制、鍛造、鑄造、焊接、電鍍、磨削、疲勞等引起的裂紋。

磁粉探傷機(jī)在管材、棒材、型材、焊接件、機(jī)加工件、鍛件探傷中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在壓力容器的定檢中更是發(fā)揮著獨(dú)特的作用。《壓力容器定期檢驗(yàn)規(guī)則》規(guī)定，在用壓力容器的檢驗(yàn)方法以宏觀檢查測(cè)厚、表面無(wú)損檢測(cè)為主，JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》標(biāo)準(zhǔn)更是規(guī)定，對(duì)于鐵磁性材料表面應(yīng)優(yōu)先選用磁粉探傷機(jī)或磁粉探傷儀。

必須說(shuō)明，工件經(jīng)磁化后并不是所有的缺陷都能顯示。當(dāng)缺陷方向平行于磁力線時(shí)，磁力線就不能泄漏出工件表面，只有當(dāng)磁力線與缺陷延展方向互相垂直或成一定夾角時(shí)，缺陷才能顯示出來(lái)。

如缺陷離工件表面較深，磁力線雖然也能形成彎曲，但還不致于暴露在工件表面之外，則不會(huì)產(chǎn)生較大的“漏磁埸”，因此此刻的缺陷顯示可能較弱或完全不顯示。

磁粉探傷的優(yōu)缺點(diǎn)

磁粉探傷具有下列優(yōu)點(diǎn)：

· 能直觀的顯示出缺陷的位置、大小、形狀和嚴(yán)重成都，并可大致確定缺陷的性質(zhì)。

· 具有很高的檢測(cè)靈敏度，能檢測(cè)出微米級(jí)寬度的缺陷。

· 能檢測(cè)出鐵磁性材料工件表面和近表面的開(kāi)口與不開(kāi)口的缺陷。

· 綜合使用多種磁化方法，幾乎不受工件大小和幾何形狀的影響，能檢測(cè)出工件各個(gè)方向的缺陷。

· 檢查缺陷的重復(fù)性好。

· 單個(gè)工件檢測(cè)速度快，工藝簡(jiǎn)單，成本低，污染輕。

· 檢驗(yàn)費(fèi)用也較低。

磁粉探傷的局限性如下：

· 只能檢測(cè)鐵磁性材料。

· 只能檢測(cè)工件表面和近表面缺陷，且僅能顯出缺陷的長(zhǎng)度和形狀，而難以確定其深度。

· 受工件幾何形狀影響會(huì)產(chǎn)生非相關(guān)顯示。

· 通電法和觸頭法磁化時(shí)，易產(chǎn)生打火燒傷。

· 對(duì)剩磁有影響的一些工件，經(jīng)磁粉探傷后還需要退磁和清洗。

磁粉探傷設(shè)備的分類

磁粉探傷設(shè)備的分類，按設(shè)備重量和可移動(dòng)性分為固定式、移動(dòng)式和便攜式三種。按設(shè)備的組合方式分為一體型和分立型兩種。一體型磁粉探傷機(jī)，是將磁化電源、螺管線圈、工件夾持裝置、磁懸液噴灑裝置、照明裝置和退磁裝置等部分，按功能制成單獨(dú)分立的裝置，在探傷時(shí)組合成系統(tǒng)使用的探傷機(jī)。固定式探傷機(jī)屬于一體型的，使用操作方便。移動(dòng)式和便攜式探傷儀屬于分立型的，便于移動(dòng)和在現(xiàn)場(chǎng)組合使用。

1、固定式磁粉探傷機(jī)：固定式磁粉探傷機(jī)的體積和重量大，額定周向磁化電流一般從1000~10000A。能進(jìn)行通電法、中心導(dǎo)體法、感應(yīng)電流法、線圈法、磁軌法整體磁化或復(fù)合磁化等，帶有照明裝置，退磁裝置和磁懸液攪拌、噴灑裝置，有夾持工件的磁化夾頭和放至工件的工作臺(tái)及格柵，適用于對(duì)中小工件的探傷。還常常備有觸頭和電纜。以便對(duì)搬上工作臺(tái)有困難大型工件進(jìn)行探傷。

2、移動(dòng)式磁粉探傷儀：移動(dòng)式磁粉探傷儀額定周向磁化電流一般從500~800A。主體是磁化電源，可提供交流和單向半波整流電的磁化電流、附件有觸頭、夾鉗、開(kāi)合和閉合式磁化線圈及軟電纜等，能進(jìn)行觸頭法、夾鉗通電法和線圈法磁化。這類設(shè)備一般裝有滾輪可推動(dòng)，或吊裝在車上拉到檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。對(duì)大型工件探傷。

3、便攜式探傷儀：便攜式探傷儀具有體積小、重量輕和攜帶方便的特點(diǎn)，額定周向磁化電流一般從500A~2000A。適用于現(xiàn)場(chǎng)、高空和野外探傷，一般用于檢驗(yàn)鍋爐壓力容器和壓力管道焊接。以及對(duì)飛機(jī)、火車、輪船的原位探傷或?qū)Υ笮凸ぜ木植刻絺?。常用的儀器有帶觸頭的小型磁粉探傷機(jī)、電磁軌、交叉磁軌或永久磁鐵等。

磁粉探傷的方法

磁粉探傷是以工件缺陷處的磁痕堆積來(lái)反應(yīng)缺陷的大小和性質(zhì)。要使缺陷處的磁痕顯示最清晰，必須使缺陷處有足夠大的漏磁場(chǎng)，也就是說(shuō)，為了獲得良好的探傷效果，應(yīng)該對(duì)磁粉探傷時(shí)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行選擇，即確定工件磁化時(shí)的方向（通過(guò)選擇磁化方法實(shí)現(xiàn)）和確定工件磁化時(shí)所需的磁場(chǎng)強(qiáng)度（通過(guò)選擇磁化電流規(guī)范確定）。

除了磁化方向和磁化電流外，磁粉探傷的檢驗(yàn)方法也是影響磁痕堆積的重要因素。

磁粉探傷是以磁粉作為顯示介質(zhì)對(duì)缺陷進(jìn)行觀察的方法，根據(jù)施加磁粉介質(zhì)的種類及施加磁粉的時(shí)間，檢驗(yàn)方法可分為濕法和干法、連續(xù)法和剩磁法。

1、濕法和干法：濕法又叫磁懸液法。它是在工件探傷過(guò)程中，將磁懸液（一種磁粉和分散劑均勻混合液體）澆到工件表面上，利用分散劑的流動(dòng)和漏磁場(chǎng)對(duì)磁粉的吸引，顯示出缺陷的形狀和大小。對(duì)于濕法用的黑磁粉和紅磁粉，采用粒度范圍為1－10微米效果較好，靈敏度隨著粒度的減小而提高。由于施加磁粉的時(shí)間不同，濕法又有連續(xù)法和剩磁法之分。

干法又叫干粉法。在不能用濕法進(jìn)行探傷的特殊場(chǎng)合下使用。這里采用特制的干磁粉在空氣中直接施加在磁化的工件上，工件的缺陷處即顯示出磁痕。對(duì)于干法用的干式磁粉，一般采用粒度范圍為10－60微米效果較好；干粉法對(duì)于鑄鋼、鍛鋼或焊等表面粗糙的工件上的大裂紋，由于能產(chǎn)生較大的漏磁場(chǎng)，因而能吸附較粗的磁粉并形成較大的磁痕顯示。如果采用直流磁場(chǎng)磁化，結(jié)合使用干磁粉，有利發(fā)現(xiàn)工件表明下較深的缺陷，但它發(fā)現(xiàn)工件表明微小缺陷的靈敏度低。使用干粉法時(shí)零件不但要潔凈，還必須干燥，磁粉的粒度均勻，也要求磁粉干燥，因此，磁粉在使用前應(yīng)加以烘焙。

2、連續(xù)法和剩磁法：連續(xù)法是在工件磁化的同時(shí)施加磁粉或磁懸液，當(dāng)磁痕形成后，立即觀察和判定。連續(xù)法適用任何鐵磁性材料的探傷，能進(jìn)行復(fù)合磁化，并具有最高的檢測(cè)靈敏度；但是，檢測(cè)效率相對(duì)較低，磁痕容易出現(xiàn)雜亂現(xiàn)象，影響缺陷的觀察和判定。

磁粉探傷的注意事項(xiàng)

磁粉探傷的適用對(duì)象：

· 磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鐵磁性材料工件表面和近表面尺寸很小，間隙狹窄（如可檢測(cè)出長(zhǎng)0.1mm、寬為微米級(jí)）的裂紋和目視難以看出的缺陷。

· 適用于檢測(cè)馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料，但不適用于檢測(cè)奧氏體不銹鋼材料（如1Cr18Ni9）和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不適用于檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦合金等非磁性材料。

· 適用于檢測(cè)鋼管、棒材、板材、型材和鍛鋼件、鑄鋼件及焊接件。

· 適用于檢測(cè)為加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及在役與使用過(guò)的工件。

· 適用于檢測(cè)工件表面和近表面的裂紋、白點(diǎn)、發(fā)紋、折疊、疏松、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷，但不適用于檢測(cè)工件表面淺而寬的劃傷、針孔狀缺陷、埋藏較深的內(nèi)部缺陷和延伸方向與磁力線方向夾角小于20°的缺陷。

磁粉探傷后需要退磁的原因：

· 工件上的剩磁會(huì)影響安裝在工件附近的羅盤(pán)、儀表等計(jì)量裝置的精度和正確使用；

· 軸承等運(yùn)轉(zhuǎn)工件上如果剩磁大，會(huì)吸附鐵屑或鐵磁性粉末，造成軸承磨損，使運(yùn)轉(zhuǎn)困難；

· 油路系統(tǒng)如果剩磁大，會(huì)吸附鐵屑或鐵磁性粉末，影響供油回路暢通；

· 需要繼續(xù)加工的工件，剩磁將使鐵屑吸附在刀具或工件表面上，會(huì)影響加工表面的光潔度；

· 對(duì)剩磁很大的工件進(jìn)行電弧焊接時(shí)，剩磁會(huì)引起電弧的偏轉(zhuǎn)，造成焊位偏離；

· 工件上剩磁大會(huì)給清除磁粉帶來(lái)困難；

· 當(dāng)工件進(jìn)行兩個(gè)以上方向磁化時(shí)，若后道工序磁化不能克服前道工序的剩磁影響時(shí)，會(huì)造成磁粉探傷效果不佳，中間需要退磁。

磁粉探傷中所用的磁粉分類及性能

磁粉探傷機(jī)在磁粉探傷中所檢測(cè)出來(lái)裂紋的最終效果，除跟磁粉探傷儀，磁粉探傷機(jī)設(shè)備本身性能有關(guān)，還跟磁粉探傷所用磁粉的質(zhì)量、磁懸液的濃度、黑光燈或白光燈的強(qiáng)度及磁粉探傷的工藝有關(guān)。

磁粉的種類：

1，熒光磁粉是由磁性氧化鐵粉、工業(yè)純鐵粉或羰基鐵粉為核心，在鐵粉外面用樹(shù)脂粘附一層熒光染料而制成。熒光磁粉發(fā)出510—550nm黃綠熒光，人眼最敏感的光。因而其對(duì)比度很高，從而可見(jiàn)度也高。純白和純黑在明亮環(huán)境中對(duì)比系數(shù)為：25：1，而黑暗中熒光的對(duì)比系數(shù)可達(dá)1000：1。 熒光磁粉一般只適于濕法（在磁粉探傷中應(yīng)用最為廣泛）。熒光磁粉適用用任何顏色的工件的磁粉探傷，需配置熒光燈。熒光磁粉的價(jià)格較高。

2，非熒光磁粉是由四氧化三鐵黑磁粉、三氧化二鐵紅磁粉、工業(yè)純鐵粉為原料粘附其它顏料的有色磁粉（如白磁粉等）、空心磁粉（鐵鉻鋁的復(fù)合氧化物，用于高溫）共四種。前兩種既適于濕法也適于干法，后兩種只用于干法。非熒光磁粉有黑磁粉、紅磁粉等需要根據(jù)探傷工件的顏色來(lái)選擇反差較大的磁粉

磁粉的性能：

· 密度：對(duì)磁吸附性、懸浮性、流動(dòng)性有影響。濕磁粉（黑、紅）密度約4.5g/cm3,干磁粉8g/cm3，空心0.71-2.3g/cm3 。

· 流動(dòng)性：探傷時(shí)，磁粉的流動(dòng)性要好。直流電不利于磁粉的流動(dòng)，故直流電不適于干法檢驗(yàn)；濕法時(shí)，磁粉的流動(dòng)靠載液帶動(dòng)。

· 粒度：即磁粉顆粒的大小，影響懸浮性、吸附力。粗磁粉的磁導(dǎo)率較細(xì)磁粉的高。對(duì)干磁粉，粒度范圍10-50μm，最大不超過(guò)150 μm；對(duì)濕磁粉，粒度范圍5-10μm，最大不超過(guò)50 μm。探傷中，濕法常用磁粉300目以上細(xì)磁粉，即15 μm以下。

· 識(shí)別度：指磁粉的光學(xué)性能，包括顏色、熒光亮度、工件表面顏色的對(duì)比度。

· 形狀：保證好的磁吸附性能和流動(dòng)性能。條形、橢圓形、球形。條形容易磁化形成磁極，易被吸附，但流動(dòng)性不好。球形流動(dòng)性好但不易被磁化（退磁場(chǎng)的影響）。理想的磁粉應(yīng)由一定比例的條形、球形和其他形狀的磁粉混合。

· 磁特性：高磁導(dǎo)率（易被吸附）、低矯頑力（易分散流動(dòng)）、低剩磁（易分散流動(dòng)）。為度量磁性，采用磁性稱量法（磁粉稱量?jī)x），濕法普通磁粉不低于7g，干法磁粉不低于10g，熒光磁粉不低于5g。

以上六條是影響是磁粉性能的主要因素，此性能的好壞直接影響磁粉探傷儀及磁粉探傷機(jī)的探傷效果。衡量磁粉性能的最根本的辦法還是通過(guò)綜合性能靈敏度試驗(yàn)的結(jié)果確定。

常見(jiàn)表面缺陷無(wú)損檢測(cè)方法的比較

磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和渦流檢測(cè)都屬于表面缺陷無(wú)損檢測(cè)方法，但其方法原理和適用范圍區(qū)別很大。并且有各自獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和局限性。所以無(wú)損檢測(cè)人員應(yīng)熟悉掌握這三種檢測(cè)方法，并能根據(jù)工件材料、狀態(tài)和檢測(cè)要求，選擇合理的方法進(jìn)行檢測(cè)。如磁粉檢測(cè)對(duì)鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測(cè)靈敏度，可發(fā)現(xiàn)微米級(jí)寬度的小缺陷，所以對(duì)鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測(cè)宜有限選擇磁粉檢測(cè)，確因工件結(jié)構(gòu)形狀等原因不能使用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可使用滲透檢測(cè)和渦流檢測(cè)。