磁粉檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用

前言

1 磁粉檢測(cè)物理基礎(chǔ) · 1

1.1 磁學(xué)的基本概念 · 1

1.1.1 磁場(chǎng) · 1

1.1.2 磁力線和磁感應(yīng)線 1

1.1.3 磁場(chǎng)強(qiáng)度 · 2

1.1.4 磁感應(yīng)強(qiáng)度 · 2

1.1.5 磁通量 · 3

1.1.6 磁導(dǎo)率 · 3

1.2 鐵磁性材料 · 4

1.2.1 磁介質(zhì) 4

1.2.2 磁疇 4

1.2.3 磁化曲線 5

1.2.4 磁滯回線 6

1.3 電流的磁場(chǎng) · 7

1.3.1 磁粉檢測(cè)中常用的電流磁場(chǎng) · 7

1.3.2 通電圓柱導(dǎo)體的磁場(chǎng)· 8

1.3.3 通電鋼管的磁場(chǎng)· 12

1.3.4 鋼管中心導(dǎo)體法磁化· 13

1.3.5 通電線圈的磁場(chǎng)· 14

1.3.6 環(huán)形件繞電纜的磁場(chǎng)· 16

1.4 退磁場(chǎng) · 16

1.4.1 退磁場(chǎng)的概念 16

1.4.2 影響退磁場(chǎng)大小的因素 · 17

1.5 磁路與磁感應(yīng)線的折射 19

1.5.1 磁路 19

1.5.2 磁感應(yīng)線的折射· 20

1.6 漏磁場(chǎng) · 20

1.6.1 漏磁場(chǎng)的形成 · 20

1.6.2 不連續(xù)的漏磁場(chǎng)分布 21

1.6.3 影響漏磁場(chǎng)的因素 22

1.7 鋼材磁性 24

1.7.1 鋼材的分類 · 24

1.7.2 鋼材的磁性 · 24

1.7.3 影響鋼材磁性的主要因素 25

1.8 磁粉檢測(cè)的光學(xué)基礎(chǔ) · 25

1.8.1 光度量術(shù)語(yǔ)及單位 25

1.8.2 發(fā)光 · 26

1.8.3 紫外線 · 27

1.8.4 人眼對(duì)光的響應(yīng) 27

2 磁化技術(shù) · 29

2.1 磁化電流 29

2.1.1 交流電 · 30

2.1.2 直流電 · 31

2.1.3 整流電 · 31

2.1.4 沖擊電流 · 33

2.1.5 磁化電流的選用原則 33

2.2 磁化方法 33

2.2.1 磁化方法的分類 34

2.2.2 各種磁化方法的特點(diǎn) 35

2.3 磁化規(guī)范 47

2.3.1 國(guó)內(nèi)磁化規(guī)范及其制定 47

2.3.2 各種方法的磁化規(guī)范 49

2.3.3 ISO 9934標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于磁化規(guī)范的要求 · 5

3 3 磁粉檢測(cè)設(shè)備 55

3.1 磁粉探傷機(jī)的命名方法 · 55

3.2 磁粉檢測(cè)設(shè)備的分類 · 56

3.2.1 固定式磁粉探傷機(jī) 56

3.2.2 移動(dòng)式磁粉探傷機(jī) 57

3.2.3 便攜（攜帶）式磁粉探傷機(jī) 58

3.2.4 專用及半自動(dòng)磁粉探傷機(jī) 59

3.3 磁粉檢測(cè)設(shè)備的主要組成 · 60

3.3.1 磁化電源裝置 · 60

3.3.2 工件夾持裝置 · 63

3.3.3 指示與控制裝置 63

3.3.4 磁粉和磁懸液噴灑裝置 63

3.3.5 照明裝置 · 64

3.3.6 退磁裝置 · 66

3.3.7 磁粉檢測(cè)圖像自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng) 67

3.4 檢測(cè)設(shè)備的安裝、使用與維護(hù) 67

3.4.1 磁粉探傷機(jī)的選擇與安裝 67

3.4.2 磁粉探傷機(jī)的使用 69

3.4.3 磁粉探傷機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng) 70

3.5 磁粉檢測(cè)用測(cè)量?jī)x器 · 70

3.5.1 特斯拉計(jì)（高斯計(jì)） 70

3.5.2 袖珍式磁強(qiáng)計(jì) · 71

3.5.3 照度計(jì)、紫外輻射照度計(jì) 71

3.5.4 通電時(shí)間測(cè)量器 72

3.5.5 弱磁場(chǎng)測(cè)量?jī)x · 72

3.5.6 快速斷電試驗(yàn)器 72

3.6 軌道交通裝備制造企業(yè)常用典型設(shè)備 72

3.6.1 軸承內(nèi)外圈磁粉探傷機(jī) 72

3.6.2 輪對(duì)磁粉探傷機(jī) 73

3.6.3 車軸熒光磁粉探傷機(jī) 73

3.6.4 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)井式車鉤零件探傷機(jī) · 74

3.6.5 懸吊件磁粉探傷機(jī) 74

3.6.6 貨車搖枕側(cè)架磁粉探傷機(jī) 75

3.6.7 齒輪磁粉探傷機(jī) 75

3.6.8 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架整體磁化探傷機(jī) 76

4 磁粉檢測(cè)器材 77

4.1 磁粉· 77

4.1.1 磁粉的分類 · 77

4.1.2 磁粉的性能及測(cè)試 78

4.2 載液 85

4.2.1 油性載液 · 85

4.2.2 水載液 · 85

4.3 磁懸液 86

4.3.1 磁懸液濃度 · 86

4.3.2 磁懸液濃度快速測(cè)定 87

4.3.3 磁懸液配制 · 87

4.4 反差增強(qiáng)劑 89

4.4.1 應(yīng)用 · 89

4.4.2 配方、施加及清除 89

4.5 標(biāo)準(zhǔn)試片與標(biāo)準(zhǔn)試塊 · 90

4.5.1 標(biāo)準(zhǔn)試片 · 90

4.5.2 標(biāo)準(zhǔn)試塊（B型、E型、1型、2型） 94

4.5.3 自然缺陷試塊和專用試塊 98

4.5.4 提升力試塊 · 98 5 磁粉檢測(cè)工藝 99

5.1 磁粉檢測(cè)方法分類 · 99

5.1.1 磁粉檢測(cè)的分類方法 99

5.1.2 連續(xù)法和剩磁法 100

5.1.3 干法和濕法 · 102

5.1.4 熒光磁粉檢測(cè)與非熒光磁粉檢測(cè) · 103

5.1.5 磁粉檢測(cè)——橡膠鑄型法 103

5.1.6 磁橡膠法 · 104

5.2 磁粉檢測(cè)程序 · 104

5.2.1 檢測(cè)時(shí)機(jī) · 104

5.2.2 預(yù)處理 · 105

5.2.3 磁化、施加磁粉或磁懸液 106

5.2.4 磁痕觀察、記錄與缺陷評(píng)級(jí) 106

5.3 退磁 107

5.3.1 剩磁的產(chǎn)生與影響 108

5.3.2 退磁的原理 · 108

5.3.3 退磁方法和退磁設(shè)備 109

5.3.4 退磁注意事項(xiàng) · 111

5.3.5 剩磁測(cè)量 · 112

5.4 后處理與合格工件的標(biāo)記 · 112

5.4.1 后處理 · 112

5.4.2 合格工件的標(biāo)記 112

5.5 超標(biāo)缺陷磁痕顯示的處理和復(fù)驗(yàn) 113

5.6 檢測(cè)記錄和檢測(cè)報(bào)告 · 113

5.7 影響磁粉檢測(cè)靈敏度的主要因素 114

5.7.1 磁化 · 114

5.7.2 磁介質(zhì) · 115

5.7.3 設(shè)備性能 · 117

5.7.4 工件材質(zhì)、形狀尺寸和表面狀態(tài) · 117

5.7.5 缺陷自身的因素 119

5.7.6 工藝操作 · 119

5.7.7 檢測(cè)人員素質(zhì) · 120

5.7.8 檢測(cè)環(huán)境的條件 120

5.8 磁粉檢測(cè)作業(yè)指導(dǎo)書的編制 122 6 磁痕分析 · 127

6.1 磁痕分析的意義 · 127

6.1.1 什么是磁痕 · 127

6.1.2 磁痕的分類 · 127

6.1.3 磁痕分析的意義 128

6.1.4 磁痕分析的方法 128

6.2 相關(guān)磁痕 129

6.2.1 原材料缺陷及磁痕特征 129

6.2.2 鑄造缺陷及磁痕特征 130

6.2.3 鍛造缺陷及磁痕特 133

6.2.4 焊接缺陷及磁痕特征 135

6.2.5 熱處理缺陷及磁痕特征 1

本書是由中國(guó)中車焊接和無損檢測(cè)培訓(xùn)中心組織編寫的磁粉檢測(cè)人員資格鑒定考核的培訓(xùn)教材，按照ISO/TR 25107 《無損檢測(cè) 無損檢測(cè)人員培訓(xùn)大綱》、GB/T 9445《無損檢測(cè)人員資格鑒定與考核》和EN 473/ISO 9712《無損檢測(cè)人員資格鑒定與考核》標(biāo)準(zhǔn)要求編寫。

本書共10章，主要內(nèi)容包括：磁粉檢測(cè)物理基礎(chǔ)、磁化技術(shù)、磁粉檢測(cè)設(shè)備、磁粉檢測(cè)器材、磁粉檢測(cè)工藝、磁痕分析、常用零部件磁粉檢測(cè)、磁粉檢測(cè)在軌道交通中的應(yīng)用、磁粉檢測(cè)質(zhì)量控制與安全防護(hù)、實(shí)驗(yàn)等。為了更好地掌握教材內(nèi)容，本書還收錄了國(guó)內(nèi)外磁粉檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)目錄以及常用材料的磁性參數(shù)與磁粉檢測(cè)常用單位制及換算等內(nèi)容。

本書的特點(diǎn)是，既注重理論與實(shí)踐應(yīng)用的結(jié)合，又緊跟現(xiàn)代科技技術(shù)的發(fā)展，并及時(shí)介紹國(guó)內(nèi)、外磁粉檢測(cè)的新觀點(diǎn)和新技術(shù)。本書除作為磁粉檢測(cè)人員資格鑒定考核培訓(xùn)教材外，也可供各企業(yè)生產(chǎn)一線人員、質(zhì)量管理人員、安全監(jiān)督人員、工藝技術(shù)人員、研究機(jī)構(gòu)、大專院校相關(guān)專業(yè)師生。

磁粉探傷

用磁粉顯示的稱為磁粉探傷，因它顯示直觀、操作簡(jiǎn)單、人們樂于使用，故它是最常用的方法之一。

漏磁探傷

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。

磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場(chǎng)與磁粉的相互作用，它利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發(fā)紋等）磁導(dǎo)率和鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場(chǎng)將發(fā)生畸變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場(chǎng)，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀，對(duì)這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實(shí)現(xiàn)了磁粉探傷。

磁粉檢測(cè)技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史

20世紀(jì)50年代，部分大型國(guó)有企業(yè)設(shè)立無損檢測(cè)部門，新中國(guó)磁粉檢測(cè)和滲透檢測(cè)工作開始起步。

20世紀(jì)60年代，在仿制的基礎(chǔ)上，研制出大型交流磁粉探傷機(jī)。設(shè)備與器材研制工作初露端倪。

1978年，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測(cè)分會(huì)磁粉、滲透檢測(cè)專業(yè)委員會(huì)成立，并首次召開全國(guó)性技術(shù)交流會(huì)。

1982年，國(guó)內(nèi)首次開辦磁粉、滲透檢測(cè)專業(yè)Ⅱ級(jí)人員培訓(xùn)班，結(jié)束了檢測(cè)人員無證操作的歷史。

20世紀(jì)80年代，隨著改革開放的深入開展，通過引進(jìn)吸收和再創(chuàng)新，我國(guó)的磁粉、滲透檢測(cè)技術(shù)獲得快速發(fā)展，迅速縮短了與先進(jìn)國(guó)家間的差距。

20世紀(jì)90年代，標(biāo)準(zhǔn)化工作取得重要進(jìn)展，磁粉、滲透檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化體系基本形成。

2000年以來，隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，磁粉、滲透檢測(cè)技術(shù)開始進(jìn)入半自動(dòng)/自動(dòng)化和圖像化時(shí)代。