磁粉检测工艺规程DOC.docx

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磁粉检测工艺规程DOC

1.摘要

2.磁粉探伤的原理和特点

3、主要磁化方法

3．1磁轭法和交叉磁轭法

3．2触头法

3．3轴向通电法或中心导体法和线圈法

3．4复合磁化法

3．5平行电缆法

3．6直流磁化法和交流磁化法

4.磁粉探伤的工艺

5.带齿轴磁粉检测工艺卡

6.磁粉探伤工艺编制说明

7.磁粉检测报告

1.摘要

磁粉探伤是通过对铁磁材料进行磁化所产生的漏磁场，来发现其表面或近表面缺陷的无损检测方法。

本文主要介绍了磁粉探伤的原理，磁粉探伤的方法，磁粉探伤的工艺，磁粉探伤在焊接件中的应用。

随着我国国民经济的发展,我国压力容器的数量将日益增多。

由此可见,在用压力容器的安全运行是一项十分重要的安全工作,因此,加强在用压力容器无损检测就显得尤为重要。

工业现代化进程日新月异,高温、高压、高速度和高负荷,无疑已成为现由于压力容器的使用条件恶劣,原材料中存在的缺陷、制造过程中遗留的缺陷或使用中产生的新生缺陷,均会导致其安全可靠性大幅下降,甚至产生灾难性的后果。

已有的统计数据表明,在原材料中存在的与制造过程中产生的缺陷有70%以上是表面缺陷,而在使用中产生的缺陷有90%以上是表面缺陷或由表面缺陷导致的缺陷[1]。

断裂力学分析表明,表面和近表面缺陷的当量尺寸比埋藏缺陷大一倍,故其对压力容器安全性的影响至关重要。

磁粉检测对表面缺陷有很高的检测灵敏度、准确性和可靠性,是最常用、最直观、最经济方便的常规无损检测方法之一。

这使得压力容器的磁粉检测具有十分重要的作用。

关键词无损检测磁粉探伤缺陷检验

2.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。

3、主要磁化方法

3．1磁轭法和交叉磁轭法

在压力容器制造和在用检验中,以焊缝检测为主,一般采用便携式磁轭探伤仪,其结构简单、重量轻、使用方便,在压力容器行业得到最广泛的应用,甚至有“磁轭打天下”的说法。

磁轭法采用单关节和多关节磁轭纵向磁化工件,适用于大型工件的局部检测,如对接焊缝、角焊缝、筒体钢板母材及坡口等的检测。

其特点是设备简单、操作方便,但由于须在同一部位至少作两次相互垂直的独立检测,故效率低,且易造成漏检。

交叉磁轭法采用旋转磁场磁化工件,适用于对接焊缝、母材、坡口及大口径筒体封头等局部检测。

JB4730标准规定条件允许时可使用该方法。

由于采用交叉磁轭能获得旋转磁场,灵敏可靠且探伤效率高,故在低碳钢和低合金钢焊缝的制造和在用检验中得到了广泛应用。

采用旋转磁场磁化工件常用完全连续磁化法。

其磁轭的行走速率一般应为2～3m/min;磁极端面与工件表面的间隙越小越好,一般≯1.5mm;检验部位的方向一般限于向下和斜向下;磁悬液喷洒应使磁粉有足够时间聚集,并避免冲刷已形成的磁痕;观察磁痕应及时进行[3]。

JB4730标准规定磁轭法的磁化规范可根据灵敏度试片或提升力来确定。

对于磁轭,当电磁轭极间距为200mm时,交流电磁轭至少应有44N的提升力,直流电磁轭至少应有177N的提升力,其磁极间距应控制在50～200mm,但其有效磁化区域规定为两极连线两侧±50mm区域,两次检测时应重叠15mm;对于交叉磁轭,其提升力要求≮88N。

3．2触头法

触头法作为周向磁化方法,也适用于大型工件的局部检测,包括坡口、焊缝层间、电弧气刨面、铸锻件材料及无法在固定式设备上进行探伤的大型结构和工件等的检测。

触头法通常使用便携式或移动式探伤设备,其特点是电极间距及磁化规范可调,但也须在同一部位至少作两次相互垂直的独立检测,效率不高,且易造成漏检。

由于存在电流的导入,可能产生过热、起弧或烧伤工件,对于热处理后的焊缝及有淬硬倾向材料制造的压力容器等需限制使用。

当触头法用于坡口和焊缝层间检测时,应在操作时注意保持触头与工件表面的良好接触后再通电磁化,

并在关闭电源后再拿开触头,以免烧伤工件。

有些材料或特殊用途的容器禁止使用铜触头。

触头法磁轭的磁化规范可根据灵敏度试片来确定。

其磁极间距应控制在75～200mm。

磁化电流的选取应保证在一定范围内灵敏度达到要求,工件厚度<20mm时为3～4倍间距的范围,工件厚度≥20mm时为4～5倍间距的范围。

3．3轴向通电法或中心导体法和线圈法

对于制造螺栓螺母的棒材、抽样检验钢棒和钢管原材料缺陷状况的塔形试验件、无缝钢管和螺栓等轴类零件、法兰、凸圆及圆筒等,常用固定式或移动式设备进行轴向通电法或中心导体法周向磁化和线圈法纵向磁化进行检测。

对现场的管状工件,也常用电焊机电缆缠绕工件的绕电缆法或线圈法进行纵向磁化,用直接通电法或中心导体法进行周向磁化。

轴向通电法或中心导体法和线圈法的磁化规范,可由JB4730标准规定的经验公式计算确定。

3．4复合磁化法

复合磁化为同时在被检工件上施加两个或两个以上方向的磁场,其中一个必然是交流磁场,合成磁场的方向在被检区域内随着时间变化,一次磁化就能检出各种取向的缺陷。

其主要优点是灵敏可靠,检测效率高。

在管板焊缝的检测中应用效率高。

手提式复合磁化磁粉探伤仪于集箱管子接头角焊缝等的检测,提高了可靠性,效率更是提高10倍以上。

3．5平行电缆法

平行电缆法可用于较长尺寸的角焊缝等的检测,其优点是可用交流弧焊机替代专门的磁粉检测电源进行检测。

但其磁化规范不能准确控制,只能采用灵敏度试片来确定。

3．6直流磁化法和交流磁化法

由于集肤效应、焊缝表面磁场强度和分布规律、磁粉的振动有利于其迁移以及退磁等原因,交流磁化和整流磁化对表面缺陷的检测效果通常优于直流和永久磁铁（磁轭）磁化,其应用范围更广泛。

如充电式电瓶的直流磁轭探伤仪,虽然提升力指标远大于188N,但针对表面缺陷的检测,其效果仍远差于交流磁轭探伤仪。

4.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

5磁痕显示的分类和记录

5.1磁痕的分类和处理

5.1.1磁痕显示分为相关显示、非相关显示和伪显示。

5.1.2长度与宽度之比大于3的缺陷磁痕，按条状磁痕处理；长度与宽度之比不大于3的磁痕，按圆形磁痕处理。

5.1.3长度小于0.5mm的磁痕不计。

5.1.4两条或两条以上缺陷磁痕在同一直线I-N_间距不大于2mm时，按一条磁痕处理，其长度为两条磁痕之和加间距。

5.1.5缺陷磁痕长轴方向与工件（轴类或管类）轴线或母线的夹角大于或等于30°时，按横向缺陷处理，其他按纵向缺陷处理。

5.2缺陷磁痕的观察

5.2.1缺陷磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行。

5.2.2非荧光磁粉检测时，缺陷磁痕的评定应在可见光下进行，通常工件被检表面可见光照度应大于或等于10001x；当现场采用便携式设备检测，由于条件所限无法满足时，可见光照度可以适当降低，但不得低于5001x。

荧光磁粉检测时，所用黑光灯在工件表面的辐照度大于或等于1000μW/cm2，黑光波长应在320nm～400nm的范围内，缺陷磁痕显示的评定应在暗室或暗处进行，暗室或暗处可见光照度应不大于201x。

检测人员进人暗区，至少经过3min的暗室适应后，才能进行荧光磁粉检测。

观察荧光磁粉检测显示时，检测人员不准戴对检测有影响的眼镜。

5.2.3除能确认磁痕是由于工件材料局部磁性不均或操作不当造成的之外，其他磁痕显示均应作为缺陷处理。

当辨认细小磁痕时，应用2～10倍放大镜进行观察。

5.3缺陷磁痕显示记录

缺陷磁痕的显示记录可采用照相、录像和可剥性塑料薄膜等方式记录，同时应用草图标示。

6复验

当出现下列情况之一时，需要复验:

a）检测结束时，用标准试片验证检测灵敏度不符合要求时；

b）发现检测过程中操作方法有误或技术条件改变时；

c）合同各方有争议或认为有必要时。

7退磁

7.1退磁一般要求

规定检测后加热至700℃以上进行热处理的工件，一般可不进行退磁。

在下列情况下工件应进行退磁:

a）当检测需要多次磁化时，如认定上一次磁化将会给下一次磁化带来不良影响；

b）如认为工件的剩磁会对以后的机械加工产生不良影响；

c）如认为工件的剩磁会对测试或计量装置产生不良影响；

d）如认为工件的剩磁会对焊接产生不良影响；

e）其他必要的场合。

7.2退磁方法

退磁可分为交流退磁法和直流退磁法两种。

7.2.1交流退磁法

将需退磁的工件从通电的磁化线圈中缓慢抽出，直至工件离开线圈1m以上时，再切断电流。

或将工件放人通电的磁化线圈内，将线圈中的电流逐渐减小至零或将交流电直接通过工件并逐步将电流减到零。

7.2.2直流退磁法

将需退磁的工件放人直流电磁场中，不断改变电流方向，并逐渐减小电流至零。

7.2.3大型工件退磁

大型工件可使用交流电磁轭进行局部退磁或采用缠绕电缆线圈分段退磁。

7.3剩磁测定

工件的退磁效果一般可用剩磁检查仪或磁场强度计测定。

剩磁应不大于0.3mT（240A/m），或按产品技术条件规定。

8在用承压设备磁粉检测

对在用承压设备进行磁粉检测时，如制造时采用高强度钢以及对裂纹（包括冷裂纹、热裂纹、再热裂纹）敏感的材料，或是长期工作在腐蚀介质环境下，有可能发生应力腐蚀裂纹的场合，其内壁宜采用荧光磁粉检测方法进行检测。

检测现场环境应符合5.2.2的要求。

9磁粉检测质量分级

9.1不允许存在的缺陷

a）不允许存在任何裂纹和白点；

b）紧固件和轴类零件不允许任何横向缺陷显示。

9.2焊接接头的磁粉检测质量分级

焊接接头的磁粉检测质量分级见表6。

表6焊接接头的磁粉检测质量分级

等级

线性缺陷磁痕

圆形缺陷磁痕

（评定框尺寸为35mm×100mm）

Ⅰ

不允许

d≤1.5，且在评定框内不大于1个

Ⅱ

不允许

d≤3.O，且在评定框内不大于2个

Ⅲ

l≤3.0

d≤4.5，且在评定框内不大于4个

Ⅳ

大于Ⅲ级

注:

l表示线性缺陷磁痕长度，mm；d表示圆形缺陷磁痕长径，mm。

9.3受压加工部件和材料磁粉检测质量分级

受压加工部件和材料磁粉检测质量分级见表7。

表7受压加工部件和材料磁粉检测质量分级

等级

线性缺陷磁痕

圆形缺陷磁痕

（评定框尺寸为2500mm2，其中一条矩形边长最大为150mm）

Ⅰ

不允许

d≤2.0，且在评定框内不大于1个

Ⅱ

l≤4.0

d≤4.0，且在评定框内不大于2个

Ⅲ

l≤6.0

d≤6.0，且在评定框内不大于4个

Ⅳ

大于Ⅲ级

注:

l表示线性缺陷磁痕长度，mm；d表示圆形缺陷磁痕长径，mm。

9.4综合评级

在圆形缺陷评定区内同时存在多种缺陷时，应进行综合评级。

对各类缺陷分别评定级别，取质量级别最低的级别作为综合评级的级别；当各类缺陷的级别相同时，则降低一级作为综合评级的级别。

10磁粉检测报告

磁粉检测报告至少应包括以下内容:

a）委托单位；

b）被检工件:

名称、编号、规格、材质、坡口型式、焊接方法和热处理状况；

c）检测设备:

名称、型号；

d）检测规范:

磁化方法及磁化规范，磁粉种类及磁悬液浓度和施加磁粉的方法，检测灵敏度校验及标准试片、标准试块；

e）磁痕记录及工件草图（或示意图）；

f）检测结果及质量分级、检测标准名称和验收等级；

g）检测人员和责任人员签字及其技术资格；

h）检测日期。

项目

选择结果

选择理由

湿法检测

干法检测时要求磁粉和被检工件都要充分干燥，干法不间断此话时间要比湿法长，干法比湿法的灵敏度要低一些，操作比较复杂，工作环境易受污染。

湿法常用于特种设备的焊缝及灵敏度要求比较高的工件上面。

湿法检测操作方便，检测效率高。

此工件内表面光滑，采用湿法检测可行且操作方便。

剩磁法

1.剩磁法主要用于矫顽力在1KA/M以上，并能保持足够的剩磁场（剩磁在0.8T以上）的检验工件；采用剩磁法时，磁粉应在通电结束后施加，一般通电时间为0.25s~1s；施加磁粉或磁悬液之前，任何强磁性物体不得接触被检工件表面；采用交流磁化法时，应配备断电相位控制器以确保工件磁化效果。

2.进行剩磁法线圈纵向磁化检测时，考虑L/D因素，空载线圈中心磁场强度分别不小于：

L/D>1012KA/M

L/D为5~1016KA/M

L/D为2~524KA/M

L/D<2圆盘类工件36KA/M

磁化方法的选择对缺陷的检测灵敏度有很大影响。

磁化场应尽可能与备件缺陷方向垂直，或有较大夹角。

对于任意方向的缺陷原则上要进行两个垂直方向的磁化场检查，有复合磁化的条件，可以一次完成两个方向的磁化检查。

对于大型工件和整体磁化效果不佳的工件可以选择支杆法进行局部磁化。

对于比较精密的工件，如抛光、磨削、镀层及材质不容许局部加热的工件，应避免使用直接通电，以免烧伤工件。

磁化方法有：

周向磁化、纵向磁化、复合磁化

直接通电法

由于被检工件是柄管工件，周向磁化可以用直接通电法，主要用于发现纵向（轴向）和接近纵向（夹角小于45°）的缺陷。

线圈法

主要用于发现与轴线垂直的横向（周向）和接近横向（夹角小于45°）的缺陷。

通电方式

工件磁化通电方式可分为连续法和剩磁法，采用剩磁法时磁粉应在通电结束后再施加，一般通电时间为0.25s~1s。

当采用冲击电流时，通电时间应不小于0.05秒，至少反复磁化三次。

根据工件的大小、形状、材质和需要检测的缺陷种类选择磁化电流种类及大小。

电流选择过小，则缺陷不能产生足够的漏磁场，影响检测能力；电流过大，非缺陷部位也会产生漏磁通，使工件本地模糊，给缺陷判断带来困难。

合理的磁化电流应使要求检出的缺陷产生足够的漏磁场，形成明显的磁痕，同时形成其他部位的漏磁场尽可能的减弱。

周向电流

周向磁化磁化电流计算:

连续法I=（8-15）D

剩磁法I=（25-45）D

纵向电流

由探伤仪器可知匝数为1320匝，直径320mm,长度140mm。

式中H=16kA/m,根据公式I=4.5A

被检表面要求

工件表面状况对缺陷的检出有很大的影响，检验钱应对工件待测的部分进行清除油渍、污垢、锈蚀、氧化皮等。

在磁化前，工件已进行上述处理，符合要求。

磁粉选择

荧光磁粉

根据标准JB/T4730-2005规定，磁粉具有高磁导率，低矫顽力，合适的程度分布及被检工件表面颜色有较高的对比度，且该工件表面比较光滑。

一、磁痕分析

磁痕分为3类：

有缺陷漏磁场产生的磁痕为相关磁痕；由非漏磁场产生的磁痕为非相关磁痕；有其他原因产生的磁痕为假磁痕。

磁痕分析首先要分出非相关磁痕和假磁痕，然后根据缺陷磁痕的特征，判别缺陷的种类。

假磁痕的产生原因：

1工件表面粗糙，会在凹陷处边缘容易滞留磁粉。

2工件表面氧化皮，锈蚀和油漆斑点，剥落处边缘容易滞留磁粉。

3工件表面存在油脂，纤维的赃物，都会粘附磁粉。

4磁悬液浓度太大，施加磁悬液方式不当，都可能造成假磁痕。

假磁痕的堆积比较松散，在分散剂中漂洗可以洗去磁痕。

如果是工件表面状态引起的假磁痕，可以在工件表面上找到原因。

其他原因引起的假磁痕，当擦去磁痕后，对其进行校验时，原来假磁痕一般不会出来。

非相关磁痕由漏磁场产生，但它不是有害缺陷的漏磁场，其产生的原因主要有以下几个方面：

1工件表面突然会改变工件内部磁力线的分布，在工件上孔洞，键槽，齿条等部位由于截面缩小，形成漏磁场。

2工件磁导率不均匀会产生漏磁场。

它将产生宽松，浅淡和模糊的磁痕。

一般在下列位置常产生：

冷作加工后未经热处理的材料，在变形量大的冷作硬化区边缘；局部淬火工件的不同热处理状态的交界处：

两种钢材焊接交界处；被检材料有组织差异的部位；焊条金属与母材有磁性差异的焊缝；工件中有残余应力存在的部位。

3磁写

已经磁化的工件如与铁磁性材料接触，碰撞的部位就会有磁力线溢出表面，形成漏磁场，所形成磁痕叫磁写。

这种磁痕一般松散，模糊，线条不清晰。

4磁化电流过大

这些磁痕的共同特点是：

磁痕模糊松散，痕迹不分明。

结合工件形状就能找出原因并加以判断。