磁粉探傷

磁粉探傷又稱磁力探傷（MT、MPT，Magnetic Particle Testing），是一種通過磁粉在缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一種無損檢測方法。

磁力探傷中對缺陷的顯示方法有多種，有用磁粉顯示的，也有不用磁粉顯示的。用磁粉顯示的稱為磁粉探傷，因它顯示直觀、操作簡單、人們樂于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉顯示的，習慣上稱為漏磁探傷，它常借助于感應線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷，它比磁粉探傷更衛生，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，人們有時把磁粉探傷直接稱為磁力探傷，其設備稱為磁力探傷設備。

鐵磁性材料被磁化后，其內部會產生很強的磁感應強度，磁力線密度增大到幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續性，磁力線會發生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過，形成漏磁場，漏磁場的局部磁極能夠吸引鐵磁物質。如果在工件上撒上磁粉，漏磁場會吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積（磁痕），從而顯示缺陷。指示圖案比實際缺陷要大數十倍，因此很容易便能找出缺陷。

磁粉探傷方法應用比較廣泛，主要用以探測磁性材料表面或近表面的缺陷。多用于檢測焊縫，鑄件或鍛件，如閥門，泵，壓縮機部件，法蘭，噴嘴及類似設備等。探測更深一層內表面的缺陷，則需應用射線檢測或超聲波檢測。

在工業中，磁粉探傷可用來作最后的成品檢驗，以保證工件在經過各道加工工序（如焊接、金屬熱處理、磨削）后，在表面上不產生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、鋼坯、鍛件、鑄件等的檢驗，以發現原來就存在的表面缺陷。鐵道、航空等運輸部門、冶煉、化工、動力和各種機械制造廠等，在設備定期檢修時對重要的鋼制零部件也常采用磁粉探傷，以發現使用中所產生的疲勞裂紋等缺陷，防止設備在繼續使用中發生災害性事故。

磁粉探傷的工作原理

磁粉探傷機是利用自然界中磁力線總能保持其連續性的原理。當鐵磁性工件放在使其飽和的磁場中時，磁力線便會被引導通過工件。如果磁力線遇到工件材料上的不連續（即裂紋、夾渣、氣孔等缺陷），而磁力線為了保持自己的連續性，則必須繞過這些缺陷，形成漏磁通。

鐵磁性材料的工件被磁化后，若這些缺陷位于材料的表面或近表面，但由于工件中的磁力線已達到飽和狀態，則磁力線就會繞過這些磁導率較低的（磁阻較大）區域而泄漏出工件表面形成“漏磁通”。這樣在缺陷的兩側便會產生磁極，將磁粉（或磁懸液) 噴灑于有缺陷工件表面，則缺陷磁極吸引磁粉，便可形成明顯可見的線狀或點狀堆積。從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

磁粉探傷法可探測露出表面，用肉眼或借助于放大鏡也不能直接觀察到的微小缺陷，也可探測未露出表面，而是埋藏在表面下幾毫米的近表面缺陷。用這種方法雖然也能探查氣孔、夾雜、未焊透等體積型缺陷，但對面積型缺陷更靈敏，更適于檢查因淬火、軋制、鍛造、鑄造、焊接、電鍍、磨削、疲勞等引起的裂紋。

磁粉探傷機在管材、棒材、型材、焊接件、機加工件、鍛件探傷中得到了廣泛的應用，尤其是在壓力容器的定檢中更是發揮著獨特的作用?！秹毫θ萜鞫ㄆ跈z驗規則》規定，在用壓力容器的檢驗方法以宏觀檢查測厚、表面無損檢測為主，JB4730-94《壓力容器無損檢測》標準更是規定，對于鐵磁性材料表面應優先選用磁粉探傷機或磁粉探傷儀。

必須說明，工件經磁化后并不是所有的缺陷都能顯示。當缺陷方向平行于磁力線時，磁力線就不能泄漏出工件表面，只有當磁力線與缺陷延展方向互相垂直或成一定夾角時，缺陷才能顯示出來。

如缺陷離工件表面較深，磁力線雖然也能形成彎曲，但還不致于暴露在工件表面之外，則不會產生較大的“漏磁埸”，因此此刻的缺陷顯示可能較弱或完全不顯示。

磁粉探傷的優缺點

磁粉探傷具有下列優點：

· 能直觀的顯示出缺陷的位置、大小、形狀和嚴重成都，并可大致確定缺陷的性質。

· 具有很高的檢測靈敏度，能檢測出微米級寬度的缺陷。

· 能檢測出鐵磁性材料工件表面和近表面的開口與不開口的缺陷。

· 綜合使用多種磁化方法，幾乎不受工件大小和幾何形狀的影響，能檢測出工件各個方向的缺陷。

· 檢查缺陷的重復性好。

· 單個工件檢測速度快，工藝簡單，成本低，污染輕。

· 檢驗費用也較低。

磁粉探傷的局限性如下：

· 只能檢測鐵磁性材料。

· 只能檢測工件表面和近表面缺陷，且僅能顯出缺陷的長度和形狀，而難以確定其深度。

· 受工件幾何形狀影響會產生非相關顯示。

· 通電法和觸頭法磁化時，易產生打火燒傷。

· 對剩磁有影響的一些工件，經磁粉探傷后還需要退磁和清洗。

磁粉探傷設備的分類

磁粉探傷設備的分類，按設備重量和可移動性分為固定式、移動式和便攜式三種。按設備的組合方式分為一體型和分立型兩種。一體型磁粉探傷機，是將磁化電源、螺管線圈、工件夾持裝置、磁懸液噴灑裝置、照明裝置和退磁裝置等部分，按功能制成單獨分立的裝置，在探傷時組合成系統使用的探傷機。固定式探傷機屬于一體型的，使用操作方便。移動式和便攜式探傷儀屬于分立型的，便于移動和在現場組合使用。

1、固定式磁粉探傷機：固定式磁粉探傷機的體積和重量大，額定周向磁化電流一般從1000~10000A。能進行通電法、中心導體法、感應電流法、線圈法、磁軌法整體磁化或復合磁化等，帶有照明裝置，退磁裝置和磁懸液攪拌、噴灑裝置，有夾持工件的磁化夾頭和放至工件的工作臺及格柵，適用于對中小工件的探傷。還常常備有觸頭和電纜。以便對搬上工作臺有困難大型工件進行探傷。

2、移動式磁粉探傷儀：移動式磁粉探傷儀額定周向磁化電流一般從500~800A。主體是磁化電源，可提供交流和單向半波整流電的磁化電流、附件有觸頭、夾鉗、開合和閉合式磁化線圈及軟電纜等，能進行觸頭法、夾鉗通電法和線圈法磁化。這類設備一般裝有滾輪可推動，或吊裝在車上拉到檢驗現場。對大型工件探傷。

3、便攜式探傷儀：便攜式探傷儀具有體積小、重量輕和攜帶方便的特點，額定周向磁化電流一般從500A~2000A。適用于現場、高空和野外探傷，一般用于檢驗鍋爐壓力容器和壓力管道焊接。以及對飛機、火車、輪船的原位探傷或對大型工件的局部探傷。常用的儀器有帶觸頭的小型磁粉探傷機、電磁軌、交叉磁軌或永久磁鐵等。

磁粉探傷的方法

磁粉探傷是以工件缺陷處的磁痕堆積來反應缺陷的大小和性質。要使缺陷處的磁痕顯示最清晰，必須使缺陷處有足夠大的漏磁場，也就是說，為了獲得良好的探傷效果，應該對磁粉探傷時的技術參數進行選擇，即確定工件磁化時的方向（通過選擇磁化方法實現）和確定工件磁化時所需的磁場強度（通過選擇磁化電流規范確定）。

除了磁化方向和磁化電流外，磁粉探傷的檢驗方法也是影響磁痕堆積的重要因素。

磁粉探傷是以磁粉作為顯示介質對缺陷進行觀察的方法，根據施加磁粉介質的種類及施加磁粉的時間，檢驗方法可分為濕法和干法、連續法和剩磁法。

1、濕法和干法：濕法又叫磁懸液法。它是在工件探傷過程中，將磁懸液（一種磁粉和分散劑均勻混合液體）澆到工件表面上，利用分散劑的流動和漏磁場對磁粉的吸引，顯示出缺陷的形狀和大小。對于濕法用的黑磁粉和紅磁粉，采用粒度范圍為1－10微米效果較好，靈敏度隨著粒度的減小而提高。由于施加磁粉的時間不同，濕法又有連續法和剩磁法之分。

干法又叫干粉法。在不能用濕法進行探傷的特殊場合下使用。這里采用特制的干磁粉在空氣中直接施加在磁化的工件上，工件的缺陷處即顯示出磁痕。對于干法用的干式磁粉，一般采用粒度范圍為10－60微米效果較好；干粉法對于鑄鋼、鍛鋼或焊等表面粗糙的工件上的大裂紋，由于能產生較大的漏磁場，因而能吸附較粗的磁粉并形成較大的磁痕顯示。如果采用直流磁場磁化，結合使用干磁粉，有利發現工件表明下較深的缺陷，但它發現工件表明微小缺陷的靈敏度低。使用干粉法時零件不但要潔凈，還必須干燥，磁粉的粒度均勻，也要求磁粉干燥，因此，磁粉在使用前應加以烘焙。

2、連續法和剩磁法：連續法是在工件磁化的同時施加磁粉或磁懸液，當磁痕形成后，立即觀察和判定。連續法適用任何鐵磁性材料的探傷，能進行復合磁化，并具有最高的檢測靈敏度；但是，檢測效率相對較低，磁痕容易出現雜亂現象，影響缺陷的觀察和判定。

磁粉探傷的注意事項

磁粉探傷的適用對象：

· 磁粉檢測適用于檢測鐵磁性材料工件表面和近表面尺寸很小，間隙狹窄（如可檢測出長0.1mm、寬為微米級）的裂紋和目視難以看出的缺陷。

· 適用于檢測馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料，但不適用于檢測奧氏體不銹鋼材料（如1Cr18Ni9）和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不適用于檢測銅、鋁、鎂、鈦合金等非磁性材料。

· 適用于檢測鋼管、棒材、板材、型材和鍛鋼件、鑄鋼件及焊接件。

· 適用于檢測為加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及在役與使用過的工件。

· 適用于檢測工件表面和近表面的裂紋、白點、發紋、折疊、疏松、冷隔、氣孔和夾雜等缺陷，但不適用于檢測工件表面淺而寬的劃傷、針孔狀缺陷、埋藏較深的內部缺陷和延伸方向與磁力線方向夾角小于20°的缺陷。

磁粉探傷后需要退磁的原因：

· 工件上的剩磁會影響安裝在工件附近的羅盤、儀表等計量裝置的精度和正確使用；

· 軸承等運轉工件上如果剩磁大，會吸附鐵屑或鐵磁性粉末，造成軸承磨損，使運轉困難；

· 油路系統如果剩磁大，會吸附鐵屑或鐵磁性粉末，影響供油回路暢通；

· 需要繼續加工的工件，剩磁將使鐵屑吸附在刀具或工件表面上，會影響加工表面的光潔度；

· 對剩磁很大的工件進行電弧焊接時，剩磁會引起電弧的偏轉，造成焊位偏離；

· 工件上剩磁大會給清除磁粉帶來困難；

· 當工件進行兩個以上方向磁化時，若后道工序磁化不能克服前道工序的剩磁影響時，會造成磁粉探傷效果不佳，中間需要退磁。

磁粉探傷中所用的磁粉分類及性能

磁粉探傷機在磁粉探傷中所檢測出來裂紋的最終效果，除跟磁粉探傷儀，磁粉探傷機設備本身性能有關，還跟磁粉探傷所用磁粉的質量、磁懸液的濃度、黑光燈或白光燈的強度及磁粉探傷的工藝有關。

磁粉的種類：

1，熒光磁粉是由磁性氧化鐵粉、工業純鐵粉或羰基鐵粉為核心，在鐵粉外面用樹脂粘附一層熒光染料而制成。熒光磁粉發出510—550nm黃綠熒光，人眼最敏感的光。因而其對比度很高，從而可見度也高。純白和純黑在明亮環境中對比系數為：25：1，而黑暗中熒光的對比系數可達1000：1。 熒光磁粉一般只適于濕法（在磁粉探傷中應用最為廣泛）。熒光磁粉適用用任何顏色的工件的磁粉探傷，需配置熒光燈。熒光磁粉的價格較高。

2，非熒光磁粉是由四氧化三鐵黑磁粉、三氧化二鐵紅磁粉、工業純鐵粉為原料粘附其它顏料的有色磁粉（如白磁粉等）、空心磁粉（鐵鉻鋁的復合氧化物，用于高溫）共四種。前兩種既適于濕法也適于干法，后兩種只用于干法。非熒光磁粉有黑磁粉、紅磁粉等需要根據探傷工件的顏色來選擇反差較大的磁粉

磁粉的性能：

· 密度：對磁吸附性、懸浮性、流動性有影響。濕磁粉（黑、紅）密度約4.5g/cm3,干磁粉8g/cm3，空心0.71-2.3g/cm3 。

· 流動性：探傷時，磁粉的流動性要好。直流電不利于磁粉的流動，故直流電不適于干法檢驗；濕法時，磁粉的流動靠載液帶動。

· 粒度：即磁粉顆粒的大小，影響懸浮性、吸附力。粗磁粉的磁導率較細磁粉的高。對干磁粉，粒度范圍10-50μm，最大不超過150 μm；對濕磁粉，粒度范圍5-10μm，最大不超過50 μm。探傷中，濕法常用磁粉300目以上細磁粉，即15 μm以下。

· 識別度：指磁粉的光學性能，包括顏色、熒光亮度、工件表面顏色的對比度。

· 形狀：保證好的磁吸附性能和流動性能。條形、橢圓形、球形。條形容易磁化形成磁極，易被吸附，但流動性不好。球形流動性好但不易被磁化（退磁場的影響）。理想的磁粉應由一定比例的條形、球形和其他形狀的磁粉混合。

· 磁特性：高磁導率（易被吸附）、低矯頑力（易分散流動）、低剩磁（易分散流動）。為度量磁性，采用磁性稱量法（磁粉稱量儀），濕法普通磁粉不低于7g，干法磁粉不低于10g，熒光磁粉不低于5g。

以上六條是影響是磁粉性能的主要因素，此性能的好壞直接影響磁粉探傷儀及磁粉探傷機的探傷效果。衡量磁粉性能的最根本的辦法還是通過綜合性能靈敏度試驗的結果確定。

常見表面缺陷無損檢測方法的比較

磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測都屬于表面缺陷無損檢測方法，但其方法原理和適用范圍區別很大。并且有各自獨特的優點和局限性。所以無損檢測人員應熟悉掌握這三種檢測方法，并能根據工件材料、狀態和檢測要求，選擇合理的方法進行檢測。如磁粉檢測對鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測靈敏度，可發現微米級寬度的小缺陷，所以對鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測宜有限選擇磁粉檢測，確因工件結構形狀等原因不能使用磁粉檢測時，方可使用滲透檢測和渦流檢測。