磁粉探伤的检测方法和检测工艺工艺

磁粉探伤的检测方法和检测工艺工艺

磁粉探伤又称磁力探伤（MT、MPT，Magnetic Particle Testing），是一种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。

磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种，有用磁粉显示的，也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤，其设备称为磁力探伤设备。

铁磁性材料被磁化后，其内部会产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大到几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续性，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。如果在工件上撒上磁粉，漏磁场会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积（磁痕），从而显示缺陷。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。

磁粉探伤方法应用比较广泛，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。探测更深一层内表面的缺陷，则需应用射线检测或超声波检测。

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。

所谓磁粉探伤工艺，是指从预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液磁痕的观察与记录、缺陷评级、退磁和后处理等的全过程。只有正确执行磁粉探伤工艺要求，才能保证磁粉探伤的灵敏度，检出应检的缺陷。影响磁粉探伤机及磁粉探伤仪灵敏度的因素主要有：磁场大小和方向的选择；磁化方法的选择；磁粉的性能；磁悬液的浓度；设备的性能；工件形状和表面粗糙度；缺陷的性质、形状和埋藏深度；工艺操作；人员水平；观察条件。

磁粉探伤方法的一般选择原则：
a 连续法和剩磁法都可进行探伤时，优先选择连续法。
b 对于湿法和干法，优先选择湿法。
c 对于按磁化方法分类的六种探伤方法，选用要根据工件的形状、尺寸、探伤操作的困难程度进行。

磁粉探伤的检测方法，一般根据磁粉探伤所用的载液或载体不同，分为湿法和干法检测；根据磁化工件和施加磁粉或磁悬液的时机不同，分为连续法和剩磁法检测。根据不同分类条件，磁粉探伤方法的分类为表所示。

磁粉探伤机，磁粉探伤仪在磁粉探伤中所用的方法分类：
a 按磁粉的载液（载体）分两种：干法（荧光、非荧光）、湿法（荧光、非荧光）。
b 按施加磁粉的时机分两种：连续法、剩磁法。

钢构件焊接焊缝磁粉探伤工艺

1.1  本工艺适用于铁磁性材料表面及近表面缺陷的探伤方法，以检查焊缝表面及近表面的裂纹,气孔等危害性缺陷。
1.2  探伤人员必须经有关部门资格考委会培训合格后，并取得Ⅱ级（MT）证书者， 方可上岗操作。

2  探伤仪器及试块

2.1  构架焊缝磁粉探伤采用交流磁扼式探伤仪，当两磁扼间距离在100-150mm距离时，其提升力应大于34.5N（磁场强度大于3.2kA/m）。
2.2  对比试块采用中国铁路标准制作（TB1619-2001），试块直径为φ70.0mm的钢制圆拄型试块，重量3.5KG，试块中部存在一个φ10.0mm人工盲孔圆弧缺陷。
2.3 每班开工前必须在对比试块上进行探伤灵敏度试验（进行提升力实验，当探伤仪能把对比试块吸起离开工作台面为合格）。
2.4  探伤仪必须配置照明装置，使探伤工件表面照明度大于500LX.现场需备有光照度计，须每天测量并做好记录。

3  探伤要求
3.1  探伤表面不允许存在油污、飞溅等杂物。
3.2  对接焊缝两端引弧板切割部位探伤表面粗糙度不大于12.5um。
3.3  探伤扫查区域为焊缝及焊缝两侧各50.0mm范围内、对接焊缝两端引弧板切割部。
3.4  每次探伤开工前，探工作台一定距离时，则证明提升力大于34.5N，同时使对比试块上○型符号人工缺陷清晰显示或采用15/50A型灵敏度试片上"+"型符号人工缺陷清晰显示。试验结束后须记录试验内容并有探伤工及检查人员签章。
3.5  探伤前，必须对焊缝探伤部位喷涂反差增强剂。
3.6 磁粉采用成品灌装黑磁悬液,浓度1.2-2.4ml/100ml。
3.7  磁化检查方向:在探伤时,应在各方向进行磁化,在对接焊缝两端引弧板切割部位, 磁场方向因与焊道相垂直.
3.8  引弧板切割部位的打磨方向应纵向打磨。
3.9  磁粉探伤仪应每半年进行校验一次,并由计量部门进行检定,检定合格后应贴上合格证。
3.10  磁粉及磁悬液应采购部定点厂家生产的产品,并在产品注上有效日期及生产日期.
3.11  试块须提供生产厂家的合格证书。

4 检验记录

4.1  焊缝及焊道两侧各50.0mm范围内不允许有裂纹、未熔合存在及密集气孔。
4.2  对不允许存在的缺陷，打磨处理后经渗透探伤确认缺陷消除后，方可补焊，并再进行探伤检查。
4.3  探伤结束后，应及时填写探伤报告，并由探伤工及检查员签章。

一、荧光磁粉探伤的特点：
荧光磁粉与普通的非荧光磁粉法的探伤原理完全相同，即首先在被探伤的铁磁性工件上建立一个磁场，当工件表面或近表面材料有不连续缺陷存在时，会形成缺陷部位的漏磁场。这种漏磁场吸引颗粒极细微的磁粉，形成肉眼可见的磁痕。通过观察磁痕是否存在及其分布 来确定工件表面(或近表面)有无缺陷和缺陷分布情况，并将其与相关标准规定的界限对照，判断被检工件是否合格，以达到探伤的目的。荧光磁粉是在非荧光磁粉颗粒的外表面均匀涂 敷了一层荧光物质制成的，因而荧光磁粉除了要具有良好的磁性和合适的粒度、形状外，还 应具有适宜的荧光强度。荧光磁粉颗粒中的荧光物质在紫外线灯的照射下，发出黄绿色的荧光。具体而言，紫外线灯(即黑光灯)通电后，发出33O～390nm 的长波紫外线，荧光磁粉表面的荧光物质，在紫外线灯照射下，产生电子跃迁，从而激发出510～550nm的黄绿色可见光。在磁粉探伤中，被检工件磁化时，如工件表面或近表面存在裂纹、气孔等缺陷，该缺陷处的 漏磁场将吸引并聚集探伤过程中施加的磁粉，形成磁痕。这种带荧光物质的磁痕在紫外线灯的照射下，激发出对人眼十分敏感的黄绿色可见光，从而达到探伤的目的。荧光磁粉探伤法与普通的非荧光磁粉探伤法比较，有如下的特点：
(1)荧光磁粉探伤法对比率高。
由于磁粉探伤主要依据观察缺陷形成的磁痕来判断缺陷的存在与否及其分布严重程度，因此，磁痕与周围背景之间的亮度或颜色差别是十分重要的，这种差别称为对比度。它们对 光的反射的相对量称为对比率，其问之差别越大越容易识别。在强光下人眼对光强度的微小区别不敏感，但对颜色识别能力很强；而在黑暗中人眼对颜色的识别能力很差，却能看到微 弱的亮光。磁粉探伤时若采用非荧光的黑色磁粉，假定在磁性工件表面喷涂了白色的反差增 强剂，认为它是纯白色，从纯白色表面上反射的更大光强度约为入射白光强度的99，从最黑的磁痕表面上反射的最小光强度约为入射白光强度的3。这表明，黑白之间所得到的更大 对比度率为33：1。而实际上这种比值不易得到，有试验表明，黑白对比率通常为9：1。而 荧光磁粉显示与不发光的背景之问的对比率却很高，即使在周围环境有微弱的白光存在，这个对比率值仍可达到300：1，在较暗的背景时对比率高达1000：1。这种对比率的较大差别，使得荧光磁粉探伤具有较高的裂纹捕获效率。

(2)荧光磁粉探伤法灵敏度高。
我们曾作如下试验，采用美国PARKER公司FC800型荧光磁粉配制的油悬液，对ASME标准 中工具钢人工缺陷试验环，以中心导体法通以2500A的直流电，可以发现环内部的孔序为8 号的横孔(该横孔孔径0．7mm，距外圆表面14．2mm)。而在相同的磁化条件下，用非荧光磁 粉法则不能发现8号横孔。这说明了荧光磁粉法灵敏度比非荧光磁粉法灵敏度要高。

(3)荧光磁粉适合暗处与作业空间狭窄部位的磁粉探伤。
由于荧光磁粉探伤法对比率高， 适合暗处作业， 特别是大型船舶双层底环境中的磁粉探 伤作业，以及一些特别狭窄部位的作业。比如：某钢厂250t、300t转炉托圈内部结构的四周 角焊缝，空间狭小，人眼不易靠近，采用普通的非荧光磁粉探伤时磁痕观察困难，容易使缺 陷漏检，但采用了荧光磁粉法检验，由于人眼对暗处的荧光磁粉黄绿色磁痕十分敏感，观察者不用贴近工件也不会引起缺陷漏检。此外，还可以减轻人眼长时间观察的疲劳，降低磁粉探伤人员的劳动强度。

(4)荧光磁粉探伤法必须使用紫外线灯。
由荧光磁粉探伤原理可知， 在实施荧光磁粉探伤时必须配备专用的紫外线灯， 这给探伤 工作带来了一些不便(一般，荧光磁粉探伤不适合单人作业)。另外，由于紫外线灯幅射的长 波紫外线， 对人体皮肤及眼晶体有伤害作用， 故在使用紫外线灯时必须注意光束不能直接照 射人眼或皮肤。

二、荧光磁粉探伤设备与材料
(1)电磁轭
制造压力容器工业企业磁粉探伤的主要对象为大型铸锻件及焊接件， 通常采用电磁轭进行磁粉探 伤。目前，国内外电磁轭产品型号繁多，其用途大同小异。以美国PARKER B300S为例，电磁 轭采用220V交流电，额定电流3A，常用的磁轭由迭层的变压器铁芯绕以磁化线圈后组成。连 接于铁芯上的轭臂，可带有活动关节也可以是固定的，当磁化电流载于线圈时，便在铁芯内 产生纵向磁场并传导给轭臂， 将轭臂藕合于工件， 于是可以进行对接焊缝及角焊缝的磁粉探 伤。交流电磁轭提升力应大于44N，直流电磁轭提升力应大于177N 。在一些特殊的场合，也 可以使用充电式的电磁轭，如美国PARKER B300D 型的直流电磁轭，此类电磁轭带一个电池包，充电一次可以连续使用2小时，对一些工作量不大或无220V交流电源的部位，再配以充电式的 荧光探伤灯工作会变得十分方便。

(2)荧光磁粉
美国luyor公司的LUYOR-6450和LUYOR-6430，以及德国TIEDE公司的665．2型荧光磁粉，配制方便， 荧光强度大，存放稳定性能好，具有高磁导率及低矫顽性，且粒度适中。FC800是油悬液专 用磁粉，它要求油剂作为载体，通常采用无色煤油。必须注意的是油剂载体除符合粘度、闪 点、含硫量等基本要求外，还必须经过紫外光试验，保证它只有更低的自然荧光量。

(3)紫外线灯
荧光磁粉探伤，要求紫外线辐射照度，在距工件380mm 处不低于1000gW／cm 。紫外线灯有热光源灯(LUV-400)和冷光源灯(如LP-40A型)。美国LUYOR公司生产的LP-40系列紫外线灯，采用 220V、50Hz、0．8A交流电源，输出紫外线中心波长365nm，可产生射束直径12．7cm，1665gW ／cm 紫外线光。使用时灯泡前装滤光片，用以滤去短波紫外线光。热光源紫外线灯的缺点是，若在使用过程中意外断电，则需要 停顿一会后才能再点燃(约10min)；点燃后产生热量多，不宜在小环境中特别是压力容器的双层 底内使用，也不宜一次长时间使用；同时，热量过大后灯丝软化，震动容易引起灯泡损坏。 冷光源灯(如美国路阳公司LUYOR-3130型led紫外线灯)的特点是： 点燃后产生热量低， 意外断电后再次通电约1s可达到更大输出量；重量轻，输出能量大，适合于各种复杂环境及长时间连续作业；还有一种充电电池供电的紫外线灯，可以免去220V 交流电源，适用于无电源场合，但一次充电仅能使用1．5h，不适宜长时间连续作业。美国路阳公司生产的LP-40D型冷光源 荧光探伤灯是一种交、直流两用的荧光探伤灯，它的荧光强度 可以高达60，000gW／cm 。是一种在太阳光底下都可以进行荧光磁粉探伤的专用紫外线灯。

(4)紫外照度计
为确保被检工件表面紫外线辐射照度满足1000uW／cm 要求，必须每季度对紫外线灯辐射照度进行定期测定。我们测试采用LUYOR-340照度计,测量时，将传感器放在被测工件表面位置，开启紫外线灯，待稳定后仪器读数屏上显示的数字即为紫外线灯辐射照度，其单位为gW／cm 。

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