1、无 损 检 测,磁 粉 探 伤,湖南省建筑设计院检测中心 王璇 电话：13677353655 （61003）,磁 粉 探 伤,一、磁粉探伤的物理基础 二、磁粉探伤材料与设备 三、磁粉探伤工艺方法 四、焊缝磁粉探伤工作实施细则 五、检验依据及标准,一、磁粉探伤的物理基础,1.磁的基本概念 2.铁磁性材料 3.电流与磁场 4.漏磁场,1.磁的基本概念,磁的基本概念分：磁性、磁极、磁力线、磁场强度、磁感应强度和磁导率等。磁导率表示材料被磁化的难易程度或导磁能力的强弱。 大，表示该材料易磁化，导磁能力强。 小，表示该材料难磁化，导磁能力弱。,2.铁磁性材料,2. 1.铁素体F具有强铁磁性。 2. 2.
2、奥氏体A为非铁磁性。 2. 3.马氏体M为弱铁磁性。 2. 4.渗碳体（Fe3C）为弱铁磁性。 2. 5.珠光体P具有较强的铁磁性。,2.铁磁性材料,由于磁粉探伤的物理基础及原理，从而局限了它的应用范围，磁粉探伤只适用于导磁性材料。备注：在合金钢中，由于加入一些合金元素，组织发生变化，因此磁性也随着发生变化。当在碳钢中加入足够量的Cr、Ni两种元素，就能使奥氏体区扩大，称为奥氏体不锈钢。由于奥氏体不锈钢在室温下的组织为奥氏体，为非铁磁性物质，所以不能采用磁粉探伤。例如1Cr18Ni、1Cr18Ni9Ti等。,2.铁磁性材料,值得注意的是不锈钢还包括铁素体不锈钢和马氏体不锈钢。铁素体不锈钢室温下
3、基本组织是铁素体具有强铁磁性，如Cr17、Cr17Ti等。马氏体不锈钢室温下基本组织为马氏体与铁素体，具有较强的铁磁性，如1Cr13、2Cr13等。由此可见铁素体不锈钢和马氏体不锈钢为铁磁性材料，所以可以采用磁粉探伤。,4. 漏磁场,工件表面无缺陷时，工件被磁化以后，磁力线均匀分布于工件中，几乎没有磁力线穿出和进入工件，因此不会形成S、N极。当工件表面存在缺陷时，缺陷处空气的磁导率很小，磁阻很大，磁力线难以通过缺陷。这时磁路就会发生变化，从而使一部分磁力线被挤到缺陷尖端下部通过，一部分被挤出工件表面后再进入工件，少部分磁力线直接通过缺陷。从而工件表面泄露出来的磁力线，形成S、N极，即漏磁场。缺
4、陷处产生的漏磁场是看不见的，必须通过吸附磁粉形成磁痕或其他方式来显示。磁痕宽度比缺陷的实际宽度大数倍至数十倍，所以磁痕容易观察出来。,4. 漏磁场,磁粉探伤的原理是指铁磁性材料被磁化以后，由于缺陷处磁导率低，磁阻大，致使磁力线穿出和进入，而产生S、N极，形成漏磁场。当磁粉施加在工件表面时，漏磁场附近的磁粉被磁化也形成S、N极。这时漏磁场和磁粉的磁极相互作用，于是在缺陷处形成磁痕，从而显示缺陷。,4. 漏磁场,磁粉探伤工件表面或近表面缺陷示意图,二磁粉探伤材料与设备,1.磁粉与磁悬液 2.灵敏度试片 3.磁粉探伤机,1.磁粉与磁悬液,磁粉是一粒度细小的磁性粉状物质，主要成份为Fe3O4、 Fe2
5、O3。 1.磁粉分类 1.1 据磁痕的观察方法分：荧光磁粉和非荧光磁粉； 1.2 据分散介质不同分：干磁粉和湿磁粉。 1.3 除了上述的几种磁粉外，随着钢构件的应用范围及环境影响，目前已经研究出一些特种磁粉，如空心球形磁粉、湿法固着磁粉、高温磁粉等。,1.磁粉与磁悬液,灌装红水磁悬液,2.灵敏度试片,灵敏度试片分：A型灵敏度试片、环形灵敏度试块（B型灵敏度试块）、平板型灵敏度试块（C型灵敏度试块）和磁场指示器（八角灵敏度试块） 。,2.灵敏度试片,A型灵敏度试片 C型灵敏度试片,反差增强剂 应用探伤前，涂于工件表面白色薄膜，25-45m，然后磁化，再施加黑色磁粉配方、施加、清除,试块使用目的,
6、检测磁粉检测综合性能 检测被检工件表面的磁场方向、有效磁化区和大致的有效磁场强度 考察所用的探伤工艺规程和操作方法是否妥当 大致确定较理想的磁化规范,自然试块/试片,人工试块/试片,人工试片,一、A 型试片,目的 : 仅适用于连续法,用于被检工件表面有效磁场强度和方向、有效检测区以及磁化方法是否正确的测定 构形灵敏度分高、中、低三档 操作: 刻痕朝工件表面，用透明胶粘贴且勿盖住刻痕,人工试片,二、C 型试片,目的当检测焊缝坡口等狭小部位, A型试片使用不便时,可用 C型试片。构形操作刻痕朝工件表面，用透明胶粘贴且勿盖住刻痕,3.磁粉探伤机,分类：固定式、移动式和便携式。 便携式探伤机又分：电磁
7、轭型、交叉磁轭型、永久磁轭型和支杆型。,3.磁粉探伤机,便携式探伤机 固定式探伤机,我们购买的是CDX-4L多功能磁粉探伤仪。 CDX系列产品是一种通用型多功能磁粉探伤仪。整机由主机(电源箱)、磁化探头、连接电缆等组成。产品适用于锅炉、受压容器、管道、桥梁、船舶、大型机械零部件、平板钢结构等设备焊缝与母材的磁粉探伤。,三、磁粉探伤工艺方法,1.磁粉探伤方法与一般工艺操作 2.磁化方法 3.磁化电流 4.磁化规范 5.磁痕分析 6.退磁 7. 记录、报告与标记 8.影响磁粉探伤灵敏度的主要因素,1.磁粉探伤方法与一般工艺操作,探伤方法分类：根据分散介质不同分为干法和湿法，根据施加磁粉或磁悬液的时
8、机不同分为剩磁法和连续法。 一般工艺操作规程：预处理 1) 磁化工件 2) 施加磁粉或磁悬液 3) 观察检查 4) 退磁 5) 后处理 6) 记录与标记,1.磁粉探伤方法与一般工艺操作,磁粉探伤操作,2.磁化方法,根据外加磁场的方向不同分：周向磁化法、纵向磁化法和复合磁化法。 1) 周向磁化法又分：直接通电法、穿心棒法、穿电缆法、支杆法等； 2) 纵向磁化法又分：线圈法、磁轭法和电磁感应法等； 3) 复合磁化法又分：旋转磁场磁化法、摆动磁场磁化法和纵向周向先后磁化法。,3.磁化电流,目前磁粉探伤常用的磁化电流：交流电、直流电、整流电和冲击电流等几种。,3.磁化规范,3.1磁化电流大小的确定磁化
9、电流的大小对磁粉探伤灵敏度有决定性的影响。确定磁化电流的原则是使工件表面或近表面规定深度和大小的缺陷得到清晰显示。具体确定方法有几种：一是根据工件材料的磁化曲线来确定，一般以使工件表面的磁感应强度达到饱和磁感应的80%为宜。这样既可防止磁化不足引起漏检；又可防止过渡磁化，产生杂乱显示。二是利用灵敏度试片进行试验来确定所需的磁化电流值，这种方法较可靠。三是利用一些成功的经验公式或理论公式来确定磁化电流值，这种方法简便可行。,3.磁化规范,例：工件周向磁化规范注：I 磁化电流（A）（交流有效值） D工件直径（mm） S板之宽度（mm）,3.磁化规范,3.2磁化时间在磁粉探伤中，还必须合理选择磁化时
10、间，磁化时间太短，达不到磁化效果；磁化时间太长，生产效率低。一般连续法探伤时，要通电23次，13秒/次。剩磁法探伤时，要通电12次，0.51秒/次。,5.磁痕分析,磁痕分为相关显示和非相关显示，非相关显示一般不是由于缺陷的漏磁场引起的。缺陷磁痕一般有：1）裂纹2）夹杂3）分层4）白点5）折迭6）疏松7）气孔8）发纹,5.磁痕分析,伪磁痕一般有：1）工件截面突变2）加工硬化3）局部淬火4）两种材料结合处5）碳化物带状组织6）磁泻7）磁化电流过大8）电极与磁极9）划伤或刀痕10）其他 注：其他工件表面的油污、熔渣等也会引起磁粉聚集，形成磁痕。这种磁痕在清除工件表面的油污、熔渣后可以消除。,5.磁痕
11、分析,磁痕的评定：JB4730-94将缺陷磁痕分为圆形显示、线性显示。圆形显示是指长度与宽度之比小于或等于3的缺陷显示。线性显示是指长度与宽度之比大于3的缺陷显示。据缺陷方向不同又分为横向缺陷与纵向缺陷。横向缺陷是指缺陷长轴方向与工件轴线夹角30的缺陷，其余为纵向缺陷。同一直线上有两个或两个以上缺陷，且间距2mm时，按一个缺陷处理，其累积长度为两个缺陷之和加间距。,5.磁痕分析,磁痕显示图,1、发纹,一、缺陷的表现形式,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,钢锭中的非金属夹杂物和气孔，在轧制或拉拔时被拉长,均匀清晰，不浓密，沿流线方向,磁痕分析，分布特征 擦去磁痕用五倍放大镜不可见 用刀刮不阻挡,相关
12、显示,2、未焊透,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,电流电压不足；速度过快；加热不足；坡口过小,松散较宽,磁痕分析，分布特征,一、缺陷的表现形式,相关显示,白点,3、折叠,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,一部分金属重叠在另一部分金属上,圆弧形,磁痕分析，分布特征,相关显示,相关显示,4、残余缩孔,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,金属液得不到充分补充,堆积浓密,磁痕分析，分布特征,白点,5、焊接裂纹,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,母材或焊条含S， P过高；冷却温度过快,浓密清晰，直线、弯曲或树枝状,磁痕分析，分布特征,相关显示,6、锻造裂纹,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,终锻温度太低，冷却速度太快,有尖
13、锐的根部，浓密清晰，直线或弯曲状,磁痕分析，分布特征,相关显示,7、疲劳裂纹,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,相关显示,8、电镀裂纹,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,相关显示,1、原材料缺陷,二、缺陷的形成时期,相关显示,a、钢锻件缺陷磁痕显示,锻造裂纹,锻造折叠,白点,b、轧制件缺陷磁痕显示,分层,发纹,拉痕,&6.2 相关显示 relevant indication,2、热加工缺陷,相关显示,1、工件表面粗糙,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,凹陷处滞留磁粉,堆积松散，轮廓不清晰,漂洗可去除,2、工件表面不干净,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,油污粘附磁粉，干法检测中常见,堆积松散,清洁后重做消失,
14、伪显示,3、磁悬液有杂质,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,纤维线头的干扰,极类似裂纹,在白光下仔细观察,4、工件表面的污物,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,工件表面的氧化皮滞留磁粉,堆积较多,在白光下仔细观察或清洗工件,伪显示,5、工件外形,6、磁悬液浓度不当,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,排液沟，尤其底部滞留磁粉,流动线条,漂洗可去除,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,磁悬液浓度过大，背景过重,堆积松散，轮廓不清晰,漂洗可去除,伪显示,1、磁极和电极附近,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,在磁极或触头附近漏磁场，吸附磁粉,堆积松散,退磁后重做消失,2、工件截面突变,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,截面突变
15、处形成漏磁场,堆积松散，有一定宽度,有规律出现在同样的位置,非相关显示,4、两种材料交界处,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,磁导率有差异,或堆积松散，或浓密清晰，位置有规律,考虑材料和加工方法,6、金相组织不均匀,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,磁导率有差异,带状，松散不浓密,磁痕分析，材料分析,非相关显示,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,冷作硬化的局部处金属变硬，磁导率有差异,宽而松散，带状,磁痕分析，退火后重做消失,产生原因,磁痕特征,鉴别方法,两被磁化工件接触， 或未被磁化铁磁材料与已被磁化工件接触，磁性变化,松散不均,退磁后重做消失,5、局部冷作硬化,3、磁写,非相关显示,7、磁化电流过大,
16、产生原因,磁痕特征,鉴别方法,磁化电流过大，而工件的导磁能力有限，形成漏磁场， 尤其在工件截面突变处，严重时显示金属流线,松散，沿流线分布，背景过度,退磁后用合适电流磁化，磁痕消失,非相关显示,6.退磁,由磁滞回线可知，磁粉探伤过的工件不管在任何处断电都将保留一定的剩磁，工件上存在的剩磁往往会带来一些不良后果。因此磁粉探伤后的工件有时要退磁。例如:1)当工件附近有电磁剂量仪表时，工件剩磁将会影响仪表的正常工作，使仪表的剂量精度下降，误差增加。2)对于运动的零部件，因剩磁存在而吸附磁粉或金属微粒，加速零部件的磨损和损坏，使寿命降低。3）探伤以后需要进行继续加工的工件，由于剩磁存在而吸附铁屑，干扰
17、对工件的进一步加工，使工件表面光洁度降低。4）在电弧焊中，当工件剩磁较大时，剩磁会使焊接电弧 发生偏转，造成焊位偏离。5）工件上剩磁的存在还会影响工件上的磁粉的清除和进一步检查。,6.退磁,当然，也不是所有的工件在磁粉探伤后都要退磁，遇以下几种情况可以不退磁。 1) 要求不高的非运动零部件，如某些锅炉压力容器。 2) 磁粉探伤后尚需要进行加热温度在磁性居里点以上的热处理。 3) 需要进一步进行磁粉探伤的工件。 4) 磁导率很高，剩磁很低的某些软磁材料。退磁的原理和条件及退磁方法详见参考书。,8.影响磁粉探伤灵敏度的主要因素,磁粉探伤灵敏度是指有效地检出工件表面或近表面规定大小缺陷的能力。认真分
18、析影响磁粉探伤灵敏度的主要因素，对于防止缺陷漏检或误判，提高探伤灵敏度具有重要的意义。 影响磁粉探伤灵敏度的几大因素： 1) 工件状况的影响。 2) 缺陷状况的影响。 3) 磁粉与磁悬液性能的影响。 4) 磁化电流和磁化方法的影响。 5) 工艺操作的影响。,四、焊缝磁粉探伤工作实施细则,1.适用范围 2.引用标准与依据 3.作业准备 4.磁粉探伤检测工艺 5.材料磁粉探伤要求 6.钢板质量缺陷检验 7.返修检测 8.注意事项,1. 适用范围,广泛应用于导磁性材料表面和近表面缺陷的检测，对裂纹、分层、折迭等缺陷尤为灵敏。,2. 引用标准与依据,检验依据：GB 50205-2001钢结构工程施工质
19、量验收 规范 引用标准： JB/T 6061-2007焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级 JB4730.4-2005 承压设备无损检测 磁粉检测,3. 作业准备,3.1 仪器准备 3.2 磁粉准备按使用方法分类为：a按磁痕的观察方法分：荧光磁粉和非荧光磁粉；b按分散介质不同分：干磁粉和湿磁粉。 3.3 探伤面准备在探伤前必须准备好要探伤的探伤面，清除工件表面的油污、铁锈、毛刺、氧化皮、金属和砂粒等；使用水磁悬液，表面要认真除油；使用油磁悬液时，工件表面不应有水分；干法检验时，工件表面应干净和干燥。有非导电覆盖层的工件，在电磁化时，必须将与电极接触部位的非导电覆盖层打磨掉。装配件一般应分解后探伤。
20、若工件有盲孔和内腔，磁粉液流进后难以清洗，探伤者应将孔洞用费研磨性材料封堵。如果磁痕和工件表面颜色对比度小，可在探伤前先在工件表面涂敷一层反差增强剂。,4.磁粉探伤检测工艺,4.1 磁粉探伤方法选用选用磁粉探伤时，不同的磁化方式选择考虑以下几个方面： 4.1.1 缺陷的方向； 4.1.2 缺陷的埋藏深度，近表面宜采用直流磁化方法，表面缺陷宜采用交流磁化法； 4.1.3 工件大小、形状、尺寸； 4.1.4 被检工件数量，即工作量； 4.1.5 冲击电流只适用于剩磁法，仅限于探表面缺陷。,4.磁粉探伤检测工艺,4.2 磁粉探伤工艺从磁粉探伤预处理-磁化工件-施加磁粉-磁痕分析-退磁和到检验完毕进行
21、后处理全过程。 4.2.1 工序安排 4.2.1.1 磁粉探伤工序应安排在容易产生缺陷的各道工序（如焊接、热处理、机加工、磨削、矫正机加载试验）之后进行。 4.2.1.2 对于有产生延迟裂纹倾向材料，磁粉探伤应安排在热处理完成后24小时或更长的室温温度下进行。 4.2.1.3 磁粉探伤工序应安排在涂装、发蓝、磷化合电镀等表面处理之前进行。,5.材料磁粉探伤要求,5.1 材料在磁粉探伤后，应对探伤的材料做标识，对材料类型、合格状态，并在材料上做全标记，以方便确认探伤和返修。 5.2 探伤前，钢材表面必须清理干净，去除工件表面油污、铁锈、氧化皮、金属屑和砂粒等，再进行磁粉探伤。 5.3 可以检测表
22、面缺陷有： 5.3.1 焊接部位的表面缺陷（裂纹、咬边等）； 5.3.2 坡口表面存在母材缺陷； 5.3.3 清根处及修补部位的表面切割面未除净的缺陷； 5.3.4 薄板及小口径管的焊接区的缺陷。,6.钢板质量缺陷检验,6.1磁粉探伤可以检测出来的缺陷只限于磁化所产生磁力线呈直角方向的缺陷，为平行时基本上检测不出。所以当磁化时，必须研究决定被检材料的材质、形状、尺寸、预想的缺陷性质（种类、位置、方向）及探伤装置特性等，在焊接部位探伤中一般采用磁轭法及双触头通电磁化法。 6.2进行磁粉探伤时注意事项： 6.2.1为了提高缺陷与假象之间识别度，必须完全清除工件表面上所粘附的氧化皮、污垢、油质、涂料
23、、飞溅物及焊渣等； 6.2.2在使用双触头通电磁化时，必须注意由于产生火花而使工件表面损伤及材质变化问题； 6.2.3在磁粉探伤中有干法及湿法两种，通常情况下，多半使用对微细缺陷监测能力较高湿法，但必须注意该法所用检查液冬季易于冻结，如焊后马上进行探伤检查，则可使焊接区急骤冷却；,6.钢板质量缺陷检验,6.2.4 在使用荧光磁粉时，因用紫外线灯检测缺陷部位，故不能在明亮场所进行作业，检测部位可见光的照应低于50Lx。 6.3 工件磁粉检测完成后处理有以下几个方面： 6.3.1 清洗工件表面包括孔中、裂缝和通路中的磁粉； 6.3.2 使用水磁悬液检验，为防止工件生锈，可用脱水防锈油处理； 6.3
24、.3 如果使用过封、堵，应去除； 6.3.4 如果涂覆了反差增强剂，应清洗掉； 6.3.5 不合格工件应隔离。,7.返修检测,7.1 按比例抽查的有不合格的或不合格率为焊缝数的25时，应加倍抽查，且应允许不合格部位焊缝延长线各增加一处进行扩探，扩探仍有不合格者，则应对该焊工施焊的焊接部位进行全数检测和质量评定。 7.2 经磁粉探伤不合格的焊接接头，应予返修。返修次数不得超过两次。应在相同条件下重新检测。,8.注意事项,8.1 灵敏度试片使用前，应先将试片上的防锈剂擦净； 8.2 试片表面有锈蚀、皱褶或磁特性发生改变时不得继续使用； 8.3 检测不应再易燃易爆的场合进行，在其他场合也应注意防火；
25、 8.4 交流磁轭使用普通交流电源（220V/50Hz），不可用380V工频电压； 8.4 应防止绝缘不良或电器短路。,五、检验依据及标准,1. GB 50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范 2. JB4730.4-2005 承压设备无损检测 磁粉检测 3. JB/T 6061-2007焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级,1. GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范,GB 50205-2001钢结构工程施工质量验收规范对焊缝探伤比例的划分,2. JB4730.4-2005承压设备无损检测 磁粉检测,2.1 JB4730.4-2005承压设备无损检测 磁粉检测对焊接接头的磁
26、粉检测质量分级,2. JB4730.4-2005承压设备无损检测 磁粉检测,2.2 JB4730.4-2005承压设备无损检测 磁粉检测对受压加工部件和材料磁粉检测质量分级,2. JB4730.4-2005承压设备无损检测 磁粉检测,2.3 综合评定在圆形缺陷评定区内同时存在多种缺陷时，应进行综合评定。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定的级别；当各类缺陷的级别相同时，则降低一级作为综合评定的级别。,3. JB/T 6061-2007焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级,3.1 JB/T 6061-2007焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级推荐的检测参数,3. JB/T 6061-2007焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级,3.2 JB/T 6061-2007焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的分级对相关显示的验收水平,感恩大家！2012.04.20,
