❶ 磁粉检测
概述:
磁粉检测就是利用上面的磁现象来发现铁磁性材料或工件表面及近表面缺陷的方法。当铁磁性工件放在使其饱和的磁场中时,磁力线便会被引导通过工件。如果磁力线遇到工件材料上的不连续(即裂纹、夹渣、气孔等缺陷),而磁力线为了保持自己的连续性,则必须绕过这些缺陷,形成漏磁通。若这些缺陷位于材料的表面或近表面,但由于工件中的磁力线已达到饱和状态,则磁力线就会绕过这些磁导率较低的(磁阻较大)区域而泄漏出工件表面形成“漏磁场”。这样在缺陷的两侧便会产生磁极,将磁粉(或磁悬液) 喷洒于有缺陷工件表面,则缺陷磁极吸引磁粉,便可形成明显可见的线状或点状堆积磁痕。
发展史:
1)发现人们发现磁现象比电现象要早,远在春秋战国时期,我国劳动人民就发现了磁石吸铁的现象,并用磁石制成了“司南勺”,在此基础上制成的指南针是我国古代的伟大发明之一,最早应用于航海业。
2)奠定理论17世纪法国物理学家对磁力作了定量研究。19世纪初期,丹麦科学家奥斯特发现了电流周围也存在着磁场,与此同时,法国科学家毕奥、萨伐尔及安培,对电流周围磁场的分布进行了系统的研究,得出了一般规律。生长于英国的法拉第首创了磁感应线的概念。这些伟大的科学家在磁学史上树立了光辉的里程碑,也给磁粉检测的创立奠定了理论基础。
3)发明早在18世纪,人们就已开始从事磁通检漏试验。1868年,英国工程杂志首先发表了利用罗盘仪和磁铁探查磁通以发现炮(枪)管上不连续性的报告。8年之后,Hering利用罗盘仪和磁铁来检査钢轨的不连续性,获得了美国专利。1918年,美国人Hoke发现,由磁性夹具夹持的硬钢块上磨削下来的金属粉末,会在该钢块表面形成一定的花样,而此花样常与铜块表面裂纹的形态相一致,被认为是钢块被纵向磁化而引起的,它促使了磁粉检测法的发明。1928年,de Forest为解决油井钻杆的断裂失效,研制出周向磁化法,还提出使用尺寸和形状受控并具有磁性的磁粉的设想,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。
4)成功应用1930年,de Forest和Doane将研制出的干磁粉成功应用于焊缝及各种工件的探伤。
5)磁粉探伤机问世1934年,生产磁粉探伤设备和材料的MagnaHux (美国磁通公司)创立,对磁粉探伤机的应用和发展起了很大的推动作用。在此期间,首次用来演示磁粉检测技术的一台实验性的固定式磁粉探伤机装置问世。磁粉检测技术早期被用于航空、航海、汽车和铁路等部门,用来检测发动机、车轮轴和其他高应力部件的疲劳裂纹。20世纪30年代,固定式、移动式磁粉探伤机和便携式磁粉探伤仪相继研制成功,并得到应用和推广,退磁问题也得到了解决。1935年,油磁悬液在美国开始使用。
6)现状二十世纪的今天,磁粉检测已经被大范围的使用,各国对磁粉检测非常重视,作为无损检测设备中,检测成本最低、安全性最高的磁粉检测设备,被各行业大量的使用。
在磁粉探伤中用到的各种磁化方法,如轴向通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法、感应电流法、环形件绕线电缆法、线圈法、磁轭法、永久磁轭法、交叉磁轭法、直流电磁轭与交流通电法、复合磁化法、平行电缆磁化法等,其本质都是裂痕、杂质等缺陷处破坏被测部件或区域的正常磁力线的分布,从而出现缺陷处磁粉的堆积现象。各种磁化方法是依据被检缺陷的所处位置及方向,被检工件或区域的材料性质、厚度、大小、外形、工艺要求,检测方法的操作频率及容易度等细分的。
下面具体分析各种磁化方法的特点。
轴向通电法
指磁化电极固定轴类部件两端,使磁化电流沿轴类件轴向通过的方法,用于发现与电流平行的纵向缺陷。
其优点是:
操作简单、方便、效率高、灵敏度高;
磁化电流产生周向磁场基本集中在工件的表面及近表面;
磁化电流取值与长度无关。
磁化规范易计算。
工件端头无磁极,不产生退磁场。
可用大电流在短时间内大面积磁化。
其缺点是:
磁化电流与工件接触不良会产生电击伤。
不能检测半空心工件。
磁化细长工件易变形。
适用于检测机加工件、轴类、管子、铸钢件和锻钢件及特种设备实心和空心工件的焊缝。
中心导体法
指磁化导线位于空心轴类部件中轴线的磁化方法,用于发现与电流平行的纵向缺陷及与以磁化导线为圆心的径向缺陷。
其优点是:
工件无电击伤出现。
可检测空心工件各个面。
可一次磁化多个工件。
一次通电,工件全长都能得到周向磁化。
操作简单、效率高、灵敏度高。
其缺点是:
检测厚壁工件外表面缺陷的灵敏度偏低。
仅适用于通孔类工件的检验。
适用于检测机加工件、管子、铸钢件和锻钢件及特种设备工件等空心工件的焊缝。
偏置芯棒法
指磁化导线贯穿空心轴类部件的磁化方法,用于发现与电流平行的纵向缺陷及与以磁化导线为圆心的径向缺陷。
其优点是:
工件无电击伤出现。
可检测空心工件各个面。
可一次磁化多个工件。
一次通电,工件全长都能得到周向磁化。
灵敏度高。
可用相对较小磁化电流检测较大直径及厚壁类的轴类件。
其缺点是:
检测较大直径及厚壁类的轴类件时需转动工件,并有10%的检测区域重叠。
仅适用于通孔类工件的检验。
适用于适用于检测机加工件、管子、铸钢件和锻钢件及特种设备工件等空心工件的焊缝。
触头法:
指磁化触头接触被测工件平面进行磁化的方法,用于发现与电流平行的缺陷。
其优点是:
便携、方便。
可进行局部区域检测。
灵敏度高。
可不固定触头间距。
其缺点是:
单次检测面积小。
易出现电击伤。
适用于检测特种设备平板对接焊缝、T形焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材。
感应电流法
指磁化线圈外包被测环形件及在被测环形件中轴上渐速插入铁条,从而使被测环形件中所通过的感应磁场产生变化的磁化方法,用于发现环形工件圆周方向的缺陷。
其优点是:
工件无电击伤出现。
无机械接触,无变形。
可检测环形类工件的各个面。
其缺点是:
仅适用于直径与壁厚之比5的薄壁环形工件、齿轮。
不易操作、灵敏度低。
检测效率低。
适用于检测直径与壁厚之比>5的薄壁环形工件、齿轮和不允许产生电弧烧伤的工件。
环形件绕线电缆法
指利用磁化导线多圈缠绕被测环形件的磁化方法,适用于检测尺寸大的环形件用于检测环形件径向方向的缺陷。
其优点是:
由于磁路是闭合的,无退磁场产生,容易磁化。
工件无电击伤出现。
灵敏度高、精度高。
其缺点是:
效率低,不适合批量检验。
不易操作。
线圈法
指利用线圈穿过或磁化导线多圈缠绕被测轴类件进行磁化的方法,适用于检测纵长工件如曲轴、轴、管子、捧材、铸件和锻件。用于检测纵长轴类件垂直方向的缺陷。
其优点是:
检测大型工件较方便、容易。
工件无电击伤出现。
方法简单、精度高。
检测轴向时灵敏度高。
其缺点是:
由于磁路是不闭合,易退磁场产生,不易磁化。
工件长度与直径的比值对退磁场和灵敏度有很大的影响,决定安匝数时需考虑。
检测长工件,需分段磁化,并需有10%的有效磁场重叠。
工件端面存在退磁场,检测断面时灵敏度低,需配合快速断电来减小误差。
磁轭法
指利用绕线式U型或C型电磁轭夹住或接触工件表面进行磁化的方法,适用于特种设备平板对接焊缝、T形焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材的局部检测。用于检测两磁极连线垂直的缺陷。
其优点是:
简单、便携、方便。
工件无电击伤出现。
方法简单、精度高、灵敏度高。
可进行任何方向的缺陷检测。
可检测一定绝缘度范围内的工件。
其缺点是:
为了保证磁化效果,磁极截面需大于工件截面。
为了保证磁化效果,电磁轭与工件之间的空气隙需足够小。
为了保证磁化效果,电磁轭极间距需小于1m。
形状复杂且较长的工件,不宜采用整体磁化,只能使用分段式的磁轭法。
单次检测范围小,不适用大面积检测场合。
永久磁轭法
指利用永久磁铁对工件局部进行磁化的方法,用于特殊场合(存在易燃易爆物的场合)检测磁铁磁场垂直方向的缺陷。
其优点是:
适用于无电、防燃、防爆的特殊场合。
工件无电击伤出现。
可进行任何方向的缺陷检测。
其缺点是:
检测效率低,效果差。
检验大面积工件时,不能提供足够的磁场强度以得到清晰的磁痕显示。
可操作性差,磁铁的磁场强度不可调节。
适用于特殊场合,一般需经过特别批准。
交叉磁轭法
指两个绕线式U型电磁轭垂直交叉后同时接触工件表面,从而形成旋转磁场进行磁化的方法,用于检测工件表面多方向的缺陷。
其优点是:
单次磁化可检测多方向的缺陷。
工件无电击伤出现。
检测效率高、操作简单。
其缺点是:
不可采用步进式移动法。
只能连续性移动交叉磁轭。
移动速度需低于4m/min。
该法不适用剩磁法观察缺陷。
适用于检测锅炉压力容器的平板对接焊缝。
直流电磁轭与交流通电法复合磁化
指用直流电磁轭进行纵向磁化,同时用交流通电法进行周向磁化工件表面的方法,从而形成变化磁场进行磁化的方法,用于检测工件表面多方向的缺陷。
其优点是:
单次磁化可检测多方向的缺陷。
检测效率高。
其缺点是:
不易操作。
易出现电击伤。
该法不适用剩磁法观察缺陷。
适用于特种设备平板对接焊缝、T形焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件、锻件和板材的局部检测。
平行电缆磁化法
指将通电电缆平行放置在与焊缝等附近的磁化方法,用于检测焊接处的缺陷。
其优点是:
操作简单。
工件无电击伤出现。
其缺点是:
检测灵敏度低。
检测效果差。
适用于检测特种设备平板对接焊缝、T形焊缝。
❸ 磁粉检测的检测原理是什么
磁粉探伤(检测)原理磁粉检测,是通过对被检工件施加磁场使其磁化(整体磁化或局部磁化),在工件的表面和近表面缺陷处将有磁力线逸出工件表面而形成漏磁场,有磁极的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕,从而显示出缺陷的存在。
磁粉检测方法应用比较广泛,主要用以探测磁性材料表面或近表面的缺陷。多用于检测焊缝,铸件或锻件,如阀门,泵,压缩机部件,法兰,喷嘴及类似设备等。
❹ 简述磁粉检测的基本过程
检测程序:
零件预处理(清理杂质、锈斑、毛刺、油污)——喷洒磁悬液——充磁两次——观察磁痕评价——拍照或记录——退磁。
简述检测过程:
将需检测零件清理干净后,喷洒磁悬液的同时充磁一次,停止喷液后再充磁一次,对磁化后的零件进行观察评价,记录检测结果最后退磁。
❺ 压力管道的磁粉检测方法有哪些
对压力管道的检验检测工作包括:外观检验、测厚、无损检测、硬度测定、金相、耐压试验等。而磁粉检测则是无损检测一种经常使用的方法。磁粉检测的能力不仅与施加磁场强度的大小有关,还与缺陷的方向、缺陷的深宽比、缺陷的形状、工件的外形、尺寸和表面状态及可能产生缺陷的部位有关。因此就有各种不同的磁化方法。对于锅炉、压力容器和压力管道,常用的磁化方法是:磁扼法和触头法。
1、磁扼法
磁扼法是使用便携式电磁扼两磁极接触工件表面进行局部磁化,用于发现与两磁极连线垂直的缺陷。
磁扼法的有效磁化范围一般是以两极间连线为长轴(L),从两极连线中心处向两侧各114L为短轴的椭圆形所包围的面积。如果两磁极间距太小,由于磁极附近磁通密度过大会产生非相关显示,磁极间距太大会造成磁场强度不够。所以磁极间距通常选用50-200mm。要求使用磁扼最大间距时,交流电磁扼至少应有44N的提升力,直流电磁扼至少应有177N的提升力。
2、触头法
触头法又叫支杆法、刺棒法、手持电极法或尖锥法。它是用2个触头接触工件表面,通电磁化,产生一个畸变的周向磁场,用于发现与两触头连线平行的缺陷。
触头间距过大,磁化电流流过的区域变大,使磁场减弱,触头间距过小,电极附近磁化电流密度过大,易产生非相关显示。因此,一般取触头间距为75-200mm。操作时应保证触头与工件表面接触良好后,再通电磁化,否则会引起工件烧伤。关闭电源后再拿开触头。