磁力探傷是通過對(duì)鐵磁性材料進(jìn)行磁化所產(chǎn)生的漏磁場(chǎng),來發(fā)現(xiàn)其表面或近表面缺陷的無損檢測(cè)方法。磁力探傷包括磁粉法、磁敏探頭法和錄磁法。
一、磁力探傷概述
(一)磁力探傷的分類
1、磁粉探傷法 磁粉探傷法是利用在磁場(chǎng)中,鐵磁粉材料表面缺陷產(chǎn)生的漏磁磁吸附磁粉的現(xiàn)象而進(jìn)行的無損檢驗(yàn)法。磁粉探傷對(duì)鋼材表面裂紋具有較高的探傷靈敏度。
2、磁敏探頭法
是指利用合適的磁敏探頭探測(cè)工件表面,把漏磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再經(jīng)過放大、信號(hào)處理和儲(chǔ)存,這可用廣電指示器加以顯示的一種無損檢驗(yàn)法。
3、錄磁探傷法
也稱中間存儲(chǔ)漏磁檢驗(yàn)法。其中以磁帶記錄方法為最主要方法。探傷時(shí),將磁帶覆蓋在已磁化的工件上時(shí),缺陷的漏磁場(chǎng)就在磁帶上產(chǎn)生局部磁化作用,然后用磁敏探頭測(cè)出磁帶錄下的漏磁,從而確定鋼結(jié)構(gòu)表面缺陷的位置。
(二)磁粉探傷的基本原理
當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在缺陷時(shí),如裂紋、夾雜、氣孔等非鐵磁性物質(zhì),其磁阻非常大,磁導(dǎo)率低,必將引起磁力線的分布發(fā)生變化。缺陷處的磁力線不能通過,將產(chǎn)生一定程度的彎曲。當(dāng)缺陷位于或接近鋼結(jié)構(gòu)表面時(shí),會(huì)穿過鋼結(jié)構(gòu)表面漏到空氣中形成一個(gè)微細(xì)的漏磁場(chǎng)。
二、影響漏磁場(chǎng)強(qiáng)度的因素
1、外加磁場(chǎng)強(qiáng)度的影響 對(duì)鐵磁材料磁化時(shí)所施加的外加磁場(chǎng)強(qiáng)度高時(shí),形成的漏磁場(chǎng)強(qiáng)度也隨之增加。
2、材料磁導(dǎo)率的影響 材料磁導(dǎo)率高的工件易被磁化,漏磁場(chǎng)強(qiáng)度隨著磁導(dǎo)率的增加而增加。
3、缺陷埋藏深度的影響 隨著缺陷埋藏深度的增加,漏磁場(chǎng)越小。
4、缺陷方向的影響 當(dāng)缺陷長度方向和磁力線方向垂直時(shí),形成漏磁場(chǎng)強(qiáng)度較大。隨著缺陷長度方向與磁力線夾角減小,漏磁場(chǎng)強(qiáng)度減小。
5、缺陷磁導(dǎo)率的影響 缺陷磁導(dǎo)率越高,產(chǎn)生漏磁場(chǎng)強(qiáng)度越低。
6、缺陷大小和形狀的影響 缺陷在垂直磁力線方向上的尺寸越大,形成漏磁場(chǎng)且其強(qiáng)度越大,缺陷的形狀為圓形時(shí),如氣孔等,漏磁場(chǎng)強(qiáng)度小,當(dāng)缺陷為線形時(shí),容易形成漏磁場(chǎng)。
三、磁粉探傷的材料和設(shè)備
(一)磁粉及磁懸液
1、磁粉的種類 磁粉是鐵的氧化物,顆粒度為0.1~0.07mm。黑磁粉是一種黑色的粉末。在淺色工件表面上形成的磁痕清晰,運(yùn)用最泛。
紅磁粉具有較高的磁導(dǎo)率。對(duì)黑色金屬和工件表面顏色呈褐色狀況下進(jìn)行探傷,具有較高反差。 熒光磁粉在暗室中用紫外線照射能產(chǎn)生較亮的熒光,所以適合于檢驗(yàn)工件的表面探傷,具有較高的靈敏度。
2、磁粉的性能 磁粉的性能包括磁性、粒度、顏色、懸浮性等。磁粉性能應(yīng)滿足以下要求:
1)磁粉具有高磁導(dǎo)率和低聲磁性的性質(zhì),磁粉之間不應(yīng)互相吸引。用磁性稱重法檢驗(yàn)時(shí),磁粉的稱量值應(yīng)大于7g 。
2)磁粉的顆粒度應(yīng)小于0.07mm 。
3)磁粉的顏色應(yīng)與被檢工件有較大的反差
探傷時(shí),為保證檢驗(yàn)靈敏度,應(yīng)事先用靈敏式片對(duì)干、濕磁粉進(jìn)行性能和靈敏度試驗(yàn)。而且使用前必須在60~70度的溫度下經(jīng)過2h 烘干處理
3、磁懸液 將磁粉混合在液體介質(zhì)中形成磁粉的懸浮液,簡稱磁懸液。用來懸浮磁粉的液體叫分散劑或載液。
(二)磁粉探傷設(shè)備簡介
磁粉探傷設(shè)備由磁粉探傷機(jī)、測(cè)磁儀器及質(zhì)量控制儀器等組成,其主要設(shè)備是磁粉探傷機(jī),常用的有以下幾種:
1、便攜式磁粉探傷機(jī)
便攜式磁粉探傷機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、易于搬動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
(1)磁軛式磁粉探傷機(jī)
① 永久磁軛 永久磁軛是采用軟磁材料(純鐵)制作的∏形結(jié)構(gòu)。
② 電磁軛 電磁軛是在用硅鋼片制作的鐵心上繞制勵(lì)磁線圈,當(dāng)線圈中有交流或直流電用過時(shí),則在貼心內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng),從而對(duì)工件進(jìn)行磁化。
2)磁錐式磁粉探傷機(jī) 磁錐式磁粉探傷機(jī)可在工件上任意選擇磁化方向,從而檢驗(yàn)各個(gè)方向的缺陷,當(dāng)一次磁化只能檢驗(yàn)一個(gè)方向的缺陷。儀器比較小,便于現(xiàn)場(chǎng)使用。
2、移動(dòng)式磁粉探傷機(jī)
移動(dòng)式磁粉探傷機(jī)一般都至于小車上,移動(dòng)比較方便。適合于小型工件和不易搬動(dòng)的大型工件如天然氣罐、高壓容器等的探傷。
3、 固定式磁粉探傷機(jī)
固定式磁粉探傷機(jī)是一種大型的磁粉探傷設(shè)備,一般安裝在固定場(chǎng)合。它適應(yīng)的產(chǎn)地現(xiàn)對(duì)固定,中小型工件及需要較大磁化電流的可移動(dòng)工件的檢驗(yàn)。
4、 磁軛式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)探傷機(jī)
磁軛式旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)探傷機(jī)由電源箱及磁軛兩部分組成。它具有體積小,重量輕的特點(diǎn)。其應(yīng)用除了與便攜式探傷機(jī)相同外,還可以檢驗(yàn)缺陷分布為任意方向的焊件
三、 磁粉探傷工藝
在磁粉探傷中,用過外加磁場(chǎng)使焊件磁化的過程稱為焊件的磁化。
(一)鋼件磁化方法
1、直流電磁化法和交流電磁化法
1)直流電磁化法 鋼件被直流電磁化時(shí),采用低電壓大電流的直流電源,使焊件產(chǎn)生方向恒定的電磁場(chǎng)。
2)交流電磁化法 工件被交流電磁化時(shí),采用低電壓大電流的交流電源。
2、直接通電磁化法間接通電磁化法
1)直接通電磁化法 該法時(shí)將焊件直接通與電流,使工件周圍和內(nèi)部產(chǎn)生周向磁場(chǎng)。適合于檢測(cè)長條形如棒材或管材等鋼件。
2)間接通電磁化法 間接通電磁化就是工件利用探傷儀器等使自身產(chǎn)生磁場(chǎng)來完成的,避免直接通電磁化法產(chǎn)生的弊端。
3、周向磁化法、縱向磁化法、復(fù)合磁化法和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁化法
1)周向磁化法
周向磁化法又稱橫向磁化法。焊件磁化后產(chǎn)生的磁力線是在鋼件軸線垂直平面內(nèi),常用來檢驗(yàn)
鋼件上如縱焊縫等與軸線平行的缺陷。
2) 縱向磁化法 焊件磁化后產(chǎn)生的磁力線與工件軸線平行。用來檢驗(yàn)與鋼件或焊縫軸線垂直的缺陷。常用的磁化方法有:螺線管線圈法、磁軛磁化法等。
3) 復(fù)合磁化法 復(fù)合磁化法是一種采用直流電使磁軛產(chǎn)生縱向磁場(chǎng),用交流直接向工件直接通電產(chǎn)生周向磁場(chǎng), 使工件得到合成磁場(chǎng)的方法,探傷時(shí),必須進(jìn)行直流縱向磁化,然后進(jìn)行交流周向磁化,在不同的時(shí)間里,得到大小和方向都在變化的, 從而能發(fā)現(xiàn)工件表面上任意方向的缺陷。
4、旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)磁化法 旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)化法是采用相位不同的交流電對(duì)工件進(jìn)行周向和縱向磁化,在工件中就可以產(chǎn)生交流周向磁場(chǎng)和交流縱向磁場(chǎng)。
(二)磁化方法的選擇 各類鋼件在磁粉探傷時(shí),應(yīng)選擇合適磁化方法對(duì)鋼件進(jìn)行磁化。
(三)磁化規(guī)范的選擇
磁化規(guī)范時(shí)指在確定磁化方法以后對(duì)采用的磁化電流值的選擇。通過變化磁化電流來調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小。在確定磁場(chǎng)(磁化電流)大小時(shí),應(yīng)考慮到充磁方式,焊件本身材料的特點(diǎn),焊件形狀,表面粗糙度情況以及技術(shù)條件要求等多方面因素來確定。
1、周向磁化規(guī)范 對(duì)于圓棒、圓筒及類似焊件在直接通電時(shí),由于在探傷焊件表面的磁場(chǎng)強(qiáng)度要求連續(xù)法時(shí)為2500~5000A/m。采用剩磁法時(shí)約為8000~14A/m。
2、縱向磁場(chǎng)磁化規(guī)范 縱向磁場(chǎng)化一般采用線圈使焊件磁化。焊件磁化范用線圈匝數(shù)和通電電流的乘機(jī),即安匝數(shù)來表示。
對(duì)于棒、管類焊件進(jìn)行縱向磁化時(shí),線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到如下規(guī)定:
1) L/D時(shí),線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)大于1.2A/m
2)2L/D時(shí),線圈中心磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)大于1.2A/m
3、磁錐磁化規(guī)范 磁錐磁化規(guī)范按觸頭間距的大小進(jìn)行選擇,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)的推薦,觸頭間距與磁化電流值之間的關(guān)系為:當(dāng)焊件厚度<19mm時(shí),3.5~4.5A/mm;焊件厚度>19mm時(shí),4~5A/mm.
4、磁軛磁化規(guī)范 磁軛磁化范的選擇主要時(shí)對(duì)磁軛提升的選擇。一般情況下,當(dāng)使用磁軛至少應(yīng)有177N 的提升力,交流電磁軛至少應(yīng)有44N 的提升力。且磁軛的磁極間距應(yīng)控制在50~200mm之間,磁軛每次移動(dòng)應(yīng)有不少于25mm 的覆蓋區(qū)。
(四)磁粉探傷工藝卡的編制 磁粉探傷工藝卡的編制主要考慮并合理選擇磁粉探傷法
(二)磁粉探傷工藝守則
1、適用范圍:本作業(yè)指導(dǎo)書適用于鐵磁性材料制成的船舶結(jié)構(gòu)及其零部件表面、近表面缺陷的無損檢測(cè)。2、編制依據(jù)JB/T4730.4-2005;3、人員要求:
1磁粉探傷人員應(yīng)取得國家有關(guān)部門頒發(fā)的等級(jí)資格證書,并從事與其等級(jí)相適應(yīng)的工作。
2探傷人員應(yīng)無色盲、色弱。近距離視力或矯正后近距離視力不低于1.0,并一年檢查一次。
4、檢測(cè)要求與工藝1按委托檢測(cè)單或驗(yàn)收規(guī)范確定執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。2設(shè)備和磁粉
磁粉探傷設(shè)備和磁粉必須符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。3檢測(cè)時(shí)機(jī):1磁粉探傷應(yīng)在容易產(chǎn)生缺陷的各道工序(如焊接、熱處理、機(jī)加工、磨削、矯正和加載試驗(yàn))以后進(jìn)行。.2對(duì)于有產(chǎn)生延遲裂紋傾向的材料,磁粉探傷應(yīng)安排焊接后24h 進(jìn)行, 對(duì)有再熱裂紋傾向的焊縫,應(yīng)在焊后及熱處理后各探傷一次。
4.4表面準(zhǔn)備 1被檢工件的表面粗糙度Ra 不大于12.5um 。2被檢工件表面不得有油脂或其它粘附磁粉的物質(zhì)。3被檢工件上的孔隙在檢測(cè)后難于清除磁粉時(shí),則應(yīng)在檢測(cè)前用無害物質(zhì)堵塞。4為了防止電弧燒傷工件表現(xiàn)和提高導(dǎo)電性能,必須將工件和電極接觸部分清除干凈,必要時(shí)應(yīng)在電極上安裝接觸墊。
4.5磁化規(guī)范 根據(jù)工件的材料、熱處理狀態(tài)、磁特性、尺寸、形狀、表面狀態(tài)和欲檢出缺陷的種類、位置、大小,按標(biāo)準(zhǔn)確定采用連續(xù)法還是剩磁法,以及磁化方法、磁化電流種類,有效探傷范圍等相關(guān)的磁化規(guī)范。
4.6施加磁粉
根據(jù)工件的磁特性、形狀、尺寸、表面狀態(tài),磁化方法及探傷環(huán)境,按標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的磁粉和分散劑種類、磁懸液濃度以及施工方法,施加時(shí)機(jī)。
4.7磁痕的觀察1磁痕的觀察,必須在磁痕形成后立即進(jìn)行。2按標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,對(duì)缺陷磁痕進(jìn)行觀察、評(píng)定記錄。
4.8缺陷等級(jí)評(píng)定.1按標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定,對(duì)缺陷進(jìn)行評(píng)級(jí)。2不合格缺陷應(yīng)寫出返修通知單通知施工方返修。
4.9退磁1當(dāng)有要求時(shí),工件在檢查后應(yīng)進(jìn)行退磁。2根據(jù)工件的形狀、大小按標(biāo)準(zhǔn)選用正確的方法退磁。
4.10復(fù)檢 當(dāng)出現(xiàn)下列情況之一時(shí),應(yīng)進(jìn)行復(fù)檢:1檢測(cè)時(shí),用靈敏度試片驗(yàn)證,檢測(cè)靈敏度不符合要求。2發(fā)現(xiàn)檢測(cè)過程中操作有誤。
(三)靈敏度試片
用它可以考核磁化方法與磁化規(guī)范、磁粉和磁懸液的性能、操作方法正確與否等綜合指標(biāo)。
靈敏度試片有A 、B 、C 三種類型。
A 型 特點(diǎn): 試片用于磁粉顯示,圖象直觀,使用簡便。對(duì)各類零件所有方向的磁場(chǎng),尤其檢查形狀復(fù)雜的零件時(shí),表現(xiàn)其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。
(四)磁粉探傷過程 包括:預(yù)處理、磁化、施加磁粉、檢驗(yàn)、記錄及退磁。
1、焊件表面的預(yù)處理 2、焊件磁化(比較通電法、接觸法、中心導(dǎo)體法、線圈法、磁軛法的應(yīng)用差別)分析錨的磁化方法 3、焊件表面施加磁粉 把磁粉或磁懸液均勻地噴灑在焊件表面上。它可分為連續(xù)法和剩磁法兩種。
4、檢驗(yàn)對(duì)磁痕進(jìn)行觀察和分析,非熒光磁粉在明亮的光線下觀察,熒光磁粉可在紫外線燈照射下觀察。
5、退磁 使焊件的剩磁為零的過程叫退磁。 1)交流線圈退磁法 2)直流退磁法
6、磁粉探傷報(bào)告
六、焊接缺陷的判斷和焊縫等級(jí)的確定
(一)焊接缺陷的判斷 1、裂紋 2、發(fā)紋 3、條狀?yuàn)A雜 4、氣孔和點(diǎn)狀?yuàn)A雜
(二)焊縫等級(jí)的確定及驗(yàn)收
七、磁粉檢驗(yàn)安全操作規(guī)程
磁粉檢驗(yàn)系帶電作業(yè),操作時(shí)必須穿上絕緣鞋,同時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1、操作前認(rèn)真檢查電氣設(shè)備、元件及電源線的接觸和絕緣等,確認(rèn)完好才能操作;
2、室內(nèi)保持干燥清潔,連接電線和導(dǎo)電板的螺栓必須牢固可靠;
3、零件在電極頭之間必須緊固,夾持或拿下零件時(shí)必須停電;
4、充電、充磁時(shí),電源不準(zhǔn)超過允許負(fù)荷,在進(jìn)行上述工作或啟閉總電源開關(guān)時(shí),操作者應(yīng)站在絕緣墊上;
5、干粉探傷時(shí)應(yīng)戴上口罩;
6、熒光磁粉探傷時(shí),應(yīng)避免紫外線燈直接照射眼睛;
7、防止探傷裝置和電纜漏電,避免引起漏電事故;
8、噴灑油懸液時(shí),不許抽煙、不許明火靠近;
9、觸頭或工件表面上由于接觸電阻發(fā)熱會(huì)引起燒傷。