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        磁粉探傷機:磁粉檢測或磁粉檢驗,簡稱MT

        點擊數:2066發布:2015-07-22 來源: 探傷機_磁粉探傷機,_熒光磁粉探傷機_射陽縣探傷機廠

        磁粉檢測或磁粉檢驗,簡稱MT
         鐵磁性材料在磁場中被磁化時,材料表面和近表面的缺陷或組織狀態變化會使局部導磁率發生變化,亦即磁阻增大,從而使磁路中的磁通相應發生畸變:一部分磁通直接穿越缺陷,一部分磁通在材料內部繞過缺陷,還有一部分磁通會離開材料表面,通過空氣繞過缺陷再重新進入材料,因此在材料表面形成了漏磁場(見右圖所示)。一般來說,表面裂紋越深,漏磁通越出材料表面的幅度越高,它們之間基本上呈線性關系。

         在漏磁場處,由于磁力線出入材料表面而在缺陷兩側形成兩極(S、N極),偉力無損檢測若在此表面上噴灑細小的鐵磁性粉末時,表面漏磁場處能吸附磁粉形成磁痕,顯示出缺陷形狀,此即磁粉檢測的基本原理。

         漏磁場的形成

         應當明確的是:由于有趨膚效應的存在,鐵磁性材料中的磁通基本上集中在材料表面和近表面,因此磁粉檢測技術只適用于檢查鐵磁性材料的表面和近表面缺陷。就一般情況而言,用交變磁場磁化的磁通有效透入深度(即檢驗深度)為1~2mm左右,而直流磁化時則約為3~4mm。

         磁粉檢測的基本工藝程序如下:

         (1)被檢工件的表面制備:

         當被檢工件表面粗糙或不清潔時,容易對噴灑的磁粉產生機械掛附,造成偽顯示,干擾檢驗的正常進行,因此對進行磁粉檢測的工件要求預先進行清洗,并且要求工件表面光潔度一般應≤1.6μm。

         (2)被檢工件的磁化(充磁):

         被檢工件的磁化方式有許多種,按磁場產生方式分類有:

         a.直接通電法:

         使電流直接通過被檢工件(全部或局部)以形成磁場,所形成磁場的方向按電流方向以右手定則確定。直接通電法包括對工件整體通電(夾頭法)和局部通電(支桿法或稱作磁錐法),如右圖上面所示。

         b.線圈法:

         將被檢工件放入通電線圈中,由線圈產生的磁場來磁化被檢工件,工件內的磁場方向與通電線圈的磁場方向相反。線圈法包括固定線圈法和纏繞電纜法,如右圖中部所示。

         此外,還有直電纜法,利用直電纜產生的磁場磁化緊鄰的工件,如右圖下部所示。

         c.磁軛法(磁鐵法):

         利用電磁鐵或永久磁鐵(磁鋼)的磁場對被檢工件進行整體或局部磁化,如下右圖所示。新型的永久磁鐵已經采用了稀土類永磁材料-釹鐵硼,它的磁力能達到普通永久磁鐵的7~10倍。

         d.感應磁化法:利用磁感應原理,在被檢工件上產生感應磁場,或者產生感應電流后再由感應電流產生磁場。感應磁化法包括穿棒法(利用通電銅棒產生的磁場磁化套在銅棒上的環形工件)和變壓器法(利用初級線圈產生的磁通經過作為次級線圈套在磁路上的環形工件產生感應電流,進而產生磁場用于檢測),如下面的示意圖所示。

         磁化方式示意圖

         磁軛法磁化示意圖

         實際上前面所述的線圈法也屬于磁感應法。

         e.復合磁化法:

         在磁粉檢測中,只有缺陷的取向與磁力線方向垂直或者存在較大的夾角時,才能有利地形成漏磁場,能夠有效地吸附磁粉形成磁痕而被發現,上面所述的單一的磁化方法只適合檢查某個方向的缺陷,為了檢查出可能存在的各種方向的缺陷,因此往往要采取多次不同的磁化方式,使得檢查程序繁瑣,檢測效率不高。新發展起來的復合磁化法則是希望在檢查過程中可以同時檢查不同取向的缺陷,保障檢測的可靠性并大大提高檢測效率。

         復合磁化法是利用直接對被檢工件通電和線圈磁化同時進行來實現對被檢工件的綜合磁化(見下面圖左所示),或者利用交叉磁軛同時通入有一定相位角差異(例如常用120°)的交流電,產生的是旋轉磁場(在被檢工件上得到近似圓形的平面磁場),或者采用直流磁軛+交流支桿磁化,形成復合磁場,如下圖所示。

         感應磁化法示意圖

         復合磁化法示意圖

         根據用于磁化的電流類型,可以分類為:

         a.直流磁化:

         采用直流(恒定電流)或經全波整流的脈動直流作為磁化電源,其優點是能夠獲得較大的檢驗深度(據資料介紹甚至可以達到6~8mm的檢查深度),但是給檢驗后的工件退磁帶來一定困難(目前常需要使用低頻直流退磁),而且磁化設備較復雜和價格比較昂貴。

         b.交流磁化:

         以工頻交變電流作為磁化電流,由于電流的波動特性帶來的振動作用,能促使磁粉在被檢工件表面跳動集聚,因此磁痕形成速度較直流磁化的情況要快,并且退磁容易,但是其缺點是檢驗深度較?。ㄒ话愕挠行z驗深度在0.5~1mm范圍)。特別是用交流電作剩磁法檢驗時,還必須注意控制斷電相位,防止在電流正負換向經過零位時斷電,這將會導致被檢工件未能充上磁而造成漏檢。

         c.半波整流磁化:

         將工頻交流電經過半波整流后作為磁化電流,綜合了直流磁化與交流磁化的優點(檢驗深度一般可達到約2~4mm,同樣能促使磁粉在被檢工件表面跳動集聚,因此磁痕形成速度較快,而且退磁也比較容易),又避免了各自的缺點,但是由于同樣存在電流從零到峰值的波動變化,因此仍必須注意控制斷電相位,此外對磁化設備要求較高,價格也是比較昂貴的。

         根據磁粉檢驗的方法不同(即噴灑磁粉和觀察評定的時機不同),可以分類為:

         a.外加法(連續法):在對被檢工件充磁(磁化電流不斷開)的同時噴灑磁粉(磁懸液)并進行觀察評定。這種方法的優點是能以較低的磁化電流達到較高的檢測靈敏度,特別是適用于矯頑力低、無損檢測資源網剩磁小的材料(例如低碳鋼),缺點是操作不便、檢驗效率低。

         b.剩磁法:利用被檢工件充磁后的剩磁進行檢驗,即可以對工件充磁后,斷開磁化電流后再噴灑磁粉(磁懸液)和進行觀察評定。這種方法的優點是操作簡便、檢驗效率高,缺點是需要較大的充磁電流(約為外加法所用磁化電流的三倍),要求被檢工件材料具有較高的矯頑力和剩磁(以保證充磁后的剩磁能滿足檢驗靈敏度的需要),并且在使用交流電或半波整流作為磁化電流時,必須注意控制斷電相位。

         工件磁粉檢驗的靈敏度除了與工件自身條件(鐵磁特性、幾何形狀、表面光潔度等)有關外,最重要的就是磁化規范的參數選擇,即直接通電法時的磁化電流(種類、大?。?,或者線圈法時的磁勢(以磁化安匝數表示,即磁化電流與線圈匝數的乘積),或者磁軛的提升力等等,這些參數將直接影響被檢工件上磁化強度的大小,亦即直接影響漏磁場的大小。因此,為了正確確定工件的磁化規范,往往要采用特斯拉計(高斯計)或磁場指示器,或者簡易試片(靈敏度試片),或者靈敏度試塊等等來檢查、驗證工件上的磁化強度是否適合。

         (3)施加磁性介質:

         工件被磁化后應施加磁性介質以檢測漏磁場的是否存在,根據被施加的磁性介質的狀態,可以分類為:

         干粉法-直接將干燥的磁粉噴撒在被磁化工件的表面,這種方法多用于工程現場或大型工件(例如鐵路機車的連桿、車軸等)的磁粉檢驗,但其檢驗靈敏度相對于濕法是較低的。

         濕法-以水為載體,加入適量的磁粉和適當的添加劑(消泡劑、防腐蝕劑、潤濕劑等),攪拌均勻后即成為水磁懸液?;蛘哂米儔浩饔?煤油,或者無味煤油等作為載體,加入適量的磁粉并攪拌均勻,即成為油磁懸液。水磁懸液和油磁懸液就是濕法磁粉檢驗中使用的磁性介質。在磁粉檢驗中,可以把磁懸液利用噴灑工具(噴嘴、噴壺等)噴灑或澆灑在被磁化的工件上,或者將被磁化的工件浸沒在磁懸液中再提出(剩磁法),磁懸液中的磁粉隨載體在工件上流動,遇到存在漏磁場處將被吸附形成磁痕而被觀察到。在濕法檢驗中,水磁懸液相比油磁懸液有較高的靈敏度,但是容易導致工件發生銹蝕。

         此外,還可以采用靜電噴涂法施加干的或濕的磁介質(磁粉)。

         磁粉的功用是作為顯示介質,其種類包括有:

         a.黑磁粉-成分為四氧化三鐵(Fe3O4),呈黑色粉末狀,適用于背景為淺色或光亮的工件。

         b.紅磁粉-成分為三氧化二鐵(Fe2O3),呈鐵紅色粉末狀,適用于背景較暗的工件。

         c.熒光磁粉-在四氧化三鐵磁粉顆粒外裹有熒光物質,在紫外線輻照下能發出黃綠色熒光,適用于背景較深暗的工件,特別是由于人眼色敏特性的原因,使得以熒光磁粉作磁介質的磁粉檢驗較之其他磁粉具有更高的靈敏度。

         d.白磁粉-在四氧化三鐵磁粉顆粒外裹有白色物質,適用于背景較深暗的工件。
         為了便于現場檢驗的使用,目前商品化的磁介質種類很多,除了有黑、紅、白磁粉,熒光磁粉,還有球形磁粉(空心、彩色,用于干粉法),還有事先配置好的磁膏、濃縮磁懸液,還有磁懸液噴罐等等,以及為了提高背景深暗或者表面粗糙工件的可檢驗性而提供的表面增白劑(反差增強劑)等。
         為了保證磁粉檢驗結果的可靠性,對磁粉(包括磁性、粒度、形狀)以及磁懸液的濃度、均勻性、懸浮性等均需要經過校驗合格后才能使用,并且在使用過程中也需要定期校驗,此外對于觀察評定時環境的白光照度,或者熒光磁粉檢驗時使用的紫外線燈的紫外線強度等等,也是屬于校驗的項目,以求保證檢驗質量。
         (4)觀察評定:
         不同類型的缺陷會顯示出不同形態的磁痕,結合對被檢工件的材料特性、加工工藝、使用情況等方面的了解,是比較容易根據磁痕的顯示判斷出缺陷的性質的,但是對于缺陷深度的評定則還是比較困難的。
         (5)退磁:
         如果在經過磁粉檢驗后還要進行溫度超過居里點的熱處理或者熱加工,這樣的工件可以不必進行退磁處理。一般的工件在經過磁粉檢驗后均應進行退磁處理,以防止殘留磁性在工件的后續加工或使用中產生不利的影響。退磁的方法主要是采用交流線圈通電的遠離法,或者不斷變換線圈中直流電正負方向并逐步減弱電流大小至零的退磁等,退磁程度的檢驗則通常使用如磁強計等袖珍型測磁儀器來檢查。
         磁粉檢驗是一項發展歷史較長、比較成熟的無損檢測方法,并且已經有著廣泛的應用,其優點是檢測結果直觀、操作簡便、檢測成本低,而且檢測效率高。其缺點是無法確知缺陷的深度和只適合檢查鐵磁性材料的表面和近表面缺陷,另外其觀察評定必須由檢測人員的眼睛觀察,難以實現真正的自動化檢測,檢測結果還只能通過照相或貼膜等方式處理。

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