磁粉探伤

磁粉探伤又称磁力探伤（MT、MPT，Magnetic Particle Testing），是一种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。

磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种，有用磁粉显示的，也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤，其设备称为磁力探伤设备。

铁磁性材料被磁化后，其内部会产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大到几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续性，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。如果在工件上撒上磁粉，漏磁场会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积（磁痕），从而显示缺陷。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。

磁粉探伤方法应用比较广泛，主要用以探测磁性材料表面或近表面的缺陷。多用于检测焊缝，铸件或锻件，如阀门，泵，压缩机部件，法兰，喷嘴及类似设备等。探测更深一层内表面的缺陷，则需应用射线检测或超声波检测。

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。

磁粉探伤的工作原理

磁粉探伤机是利用自然界中磁力线总能保持其连续性的原理。当铁磁性工件放在使其饱和的磁场中时，磁力线便会被引导通过工件。如果磁力线遇到工件材料上的不连续（即裂纹、夹渣、气孔等缺陷），而磁力线为了保持自己的连续性，则必须绕过这些缺陷，形成漏磁通。

铁磁性材料的工件被磁化后，若这些缺陷位于材料的表面或近表面，但由于工件中的磁力线已达到饱和状态，则磁力线就会绕过这些磁导率较低的（磁阻较大）区域而泄漏出工件表面形成“漏磁通”。这样在缺陷的两侧便会产生磁极，将磁粉（或磁悬液) 喷洒于有缺陷工件表面，则缺陷磁极吸引磁粉，便可形成明显可见的线状或点状堆积。从而显示出不连续性的位置、形状和大小。

磁粉探伤法可探测露出表面，用肉眼或借助于放大镜也不能直接观察到的微小缺陷，也可探测未露出表面，而是埋藏在表面下几毫米的近表面缺陷。用这种方法虽然也能探查气孔、夹杂、未焊透等体积型缺陷，但对面积型缺陷更灵敏，更适于检查因淬火、轧制、锻造、铸造、焊接、电镀、磨削、疲劳等引起的裂纹。

磁粉探伤机在管材、棒材、型材、焊接件、机加工件、锻件探伤中得到了广泛的应用，尤其是在压力容器的定检中更是发挥着独特的作用。《压力容器定期检验规则》规定，在用压力容器的检验方法以宏观检查测厚、表面无损检测为主，JB4730-94《压力容器无损检测》标准更是规定，对于铁磁性材料表面应优先选用磁粉探伤机或磁粉探伤仪。

必须说明，工件经磁化后并不是所有的缺陷都能显示。当缺陷方向平行于磁力线时，磁力线就不能泄漏出工件表面，只有当磁力线与缺陷延展方向互相垂直或成一定夹角时，缺陷才能显示出来。

如缺陷离工件表面较深，磁力线虽然也能形成弯曲，但还不致于暴露在工件表面之外，则不会产生较大的“漏磁埸”，因此此刻的缺陷显示可能较弱或完全不显示。

磁粉探伤的优缺点

磁粉探伤具有下列优点：

· 能直观的显示出缺陷的位置、大小、形状和严重成都，并可大致确定缺陷的性质。

· 具有很高的检测灵敏度，能检测出微米级宽度的缺陷。

· 能检测出铁磁性材料工件表面和近表面的开口与不开口的缺陷。

· 综合使用多种磁化方法，几乎不受工件大小和几何形状的影响，能检测出工件各个方向的缺陷。

· 检查缺陷的重复性好。

· 单个工件检测速度快，工艺简单，成本低，污染轻。

· 检验费用也较低。

磁粉探伤的局限性如下：

· 只能检测铁磁性材料。

· 只能检测工件表面和近表面缺陷，且仅能显出缺陷的长度和形状，而难以确定其深度。

· 受工件几何形状影响会产生非相关显示。

· 通电法和触头法磁化时，易产生打火烧伤。

· 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。

磁粉探伤设备的分类

磁粉探伤设备的分类，按设备重量和可移动性分为固定式、移动式和便携式三种。按设备的组合方式分为一体型和分立型两种。一体型磁粉探伤机，是将磁化电源、螺管线圈、工件夹持装置、磁悬液喷洒装置、照明装置和退磁装置等部分，按功能制成单独分立的装置，在探伤时组合成系统使用的探伤机。固定式探伤机属于一体型的，使用操作方便。移动式和便携式探伤仪属于分立型的，便于移动和在现场组合使用。

1、固定式磁粉探伤机：固定式磁粉探伤机的体积和重量大，额定周向磁化电流一般从1000~10000A。能进行通电法、中心导体法、感应电流法、线圈法、磁轨法整体磁化或复合磁化等，带有照明装置，退磁装置和磁悬液搅拌、喷洒装置，有夹持工件的磁化夹头和放至工件的工作台及格栅，适用于对中小工件的探伤。还常常备有触头和电缆。以便对搬上工作台有困难大型工件进行探伤。

2、移动式磁粉探伤仪：移动式磁粉探伤仪额定周向磁化电流一般从500~800A。主体是磁化电源，可提供交流和单向半波整流电的磁化电流、附件有触头、夹钳、开合和闭合式磁化线圈及软电缆等，能进行触头法、夹钳通电法和线圈法磁化。这类设备一般装有滚轮可推动，或吊装在车上拉到检验现场。对大型工件探伤。

3、便携式探伤仪：便携式探伤仪具有体积小、重量轻和携带方便的特点，额定周向磁化电流一般从500A~2000A。适用于现场、高空和野外探伤，一般用于检验锅炉压力容器和压力管道焊接。以及对飞机、火车、轮船的原位探伤或对大型工件的局部探伤。常用的仪器有带触头的小型磁粉探伤机、电磁轨、交叉磁轨或永久磁铁等。

磁粉探伤的方法

磁粉探伤是以工件缺陷处的磁痕堆积来反应缺陷的大小和性质。要使缺陷处的磁痕显示最清晰，必须使缺陷处有足够大的漏磁场，也就是说，为了获得良好的探伤效果，应该对磁粉探伤时的技术参数进行选择，即确定工件磁化时的方向（通过选择磁化方法实现）和确定工件磁化时所需的磁场强度（通过选择磁化电流规范确定）。

除了磁化方向和磁化电流外，磁粉探伤的检验方法也是影响磁痕堆积的重要因素。

磁粉探伤是以磁粉作为显示介质对缺陷进行观察的方法，根据施加磁粉介质的种类及施加磁粉的时间，检验方法可分为湿法和干法、连续法和剩磁法。

1、湿法和干法：湿法又叫磁悬液法。它是在工件探伤过程中，将磁悬液（一种磁粉和分散剂均匀混合液体）浇到工件表面上，利用分散剂的流动和漏磁场对磁粉的吸引，显示出缺陷的形状和大小。对于湿法用的黑磁粉和红磁粉，采用粒度范围为1－10微米效果较好，灵敏度随着粒度的减小而提高。由于施加磁粉的时间不同，湿法又有连续法和剩磁法之分。

干法又叫干粉法。在不能用湿法进行探伤的特殊场合下使用。这里采用特制的干磁粉在空气中直接施加在磁化的工件上，工件的缺陷处即显示出磁痕。对于干法用的干式磁粉，一般采用粒度范围为10－60微米效果较好；干粉法对于铸钢、锻钢或焊等表面粗糙的工件上的大裂纹，由于能产生较大的漏磁场，因而能吸附较粗的磁粉并形成较大的磁痕显示。如果采用直流磁场磁化，结合使用干磁粉，有利发现工件表明下较深的缺陷，但它发现工件表明微小缺陷的灵敏度低。使用干粉法时零件不但要洁净，还必须干燥，磁粉的粒度均匀，也要求磁粉干燥，因此，磁粉在使用前应加以烘焙。

2、连续法和剩磁法：连续法是在工件磁化的同时施加磁粉或磁悬液，当磁痕形成后，立即观察和判定。连续法适用任何铁磁性材料的探伤，能进行复合磁化，并具有最高的检测灵敏度；但是，检测效率相对较低，磁痕容易出现杂乱现象，影响缺陷的观察和判定。

磁粉探伤的注意事项

磁粉探伤的适用对象：

· 磁粉检测适用于检测铁磁性材料工件表面和近表面尺寸很小，间隙狭窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级）的裂纹和目视难以看出的缺陷。

· 适用于检测马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料，但不适用于检测奥氏体不锈钢材料（如1Cr18Ni9）和用奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不适用于检测铜、铝、镁、钛合金等非磁性材料。

· 适用于检测钢管、棒材、板材、型材和锻钢件、铸钢件及焊接件。

· 适用于检测为加工的原材料（如钢坯）和加工的半成品、成品件及在役与使用过的工件。

· 适用于检测工件表面和近表面的裂纹、白点、发纹、折叠、疏松、冷隔、气孔和夹杂等缺陷，但不适用于检测工件表面浅而宽的划伤、针孔状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁力线方向夹角小于20°的缺陷。

磁粉探伤后需要退磁的原因：

· 工件上的剩磁会影响安装在工件附近的罗盘、仪表等计量装置的精度和正确使用；

· 轴承等运转工件上如果剩磁大，会吸附铁屑或铁磁性粉末，造成轴承磨损，使运转困难；

· 油路系统如果剩磁大，会吸附铁屑或铁磁性粉末，影响供油回路畅通；

· 需要继续加工的工件，剩磁将使铁屑吸附在刀具或工件表面上，会影响加工表面的光洁度；

· 对剩磁很大的工件进行电弧焊接时，剩磁会引起电弧的偏转，造成焊位偏离；

· 工件上剩磁大会给清除磁粉带来困难；

· 当工件进行两个以上方向磁化时，若后道工序磁化不能克服前道工序的剩磁影响时，会造成磁粉探伤效果不佳，中间需要退磁。

磁粉探伤中所用的磁粉分类及性能

磁粉探伤机在磁粉探伤中所检测出来裂纹的最终效果，除跟磁粉探伤仪，磁粉探伤机设备本身性能有关，还跟磁粉探伤所用磁粉的质量、磁悬液的浓度、黑光灯或白光灯的强度及磁粉探伤的工艺有关。

磁粉的种类：

1，荧光磁粉是由磁性氧化铁粉、工业纯铁粉或羰基铁粉为核心，在铁粉外面用树脂粘附一层荧光染料而制成。荧光磁粉发出510—550nm黄绿荧光，人眼最敏感的光。因而其对比度很高，从而可见度也高。纯白和纯黑在明亮环境中对比系数为：25：1，而黑暗中荧光的对比系数可达1000：1。 荧光磁粉一般只适于湿法（在磁粉探伤中应用最为广泛）。荧光磁粉适用用任何颜色的工件的磁粉探伤，需配置荧光灯。荧光磁粉的价格较高。

2，非荧光磁粉是由四氧化三铁黑磁粉、三氧化二铁红磁粉、工业纯铁粉为原料粘附其它颜料的有色磁粉（如白磁粉等）、空心磁粉（铁铬铝的复合氧化物，用于高温）共四种。前两种既适于湿法也适于干法，后两种只用于干法。非荧光磁粉有黑磁粉、红磁粉等需要根据探伤工件的颜色来选择反差较大的磁粉

磁粉的性能：

· 密度：对磁吸附性、悬浮性、流动性有影响。湿磁粉（黑、红）密度约4.5g/cm3,干磁粉8g/cm3，空心0.71-2.3g/cm3 。

· 流动性：探伤时，磁粉的流动性要好。直流电不利于磁粉的流动，故直流电不适于干法检验；湿法时，磁粉的流动靠载液带动。

· 粒度：即磁粉颗粒的大小，影响悬浮性、吸附力。粗磁粉的磁导率较细磁粉的高。对干磁粉，粒度范围10-50μm，最大不超过150 μm；对湿磁粉，粒度范围5-10μm，最大不超过50 μm。探伤中，湿法常用磁粉300目以上细磁粉，即15 μm以下。

· 识别度：指磁粉的光学性能，包括颜色、荧光亮度、工件表面颜色的对比度。

· 形状：保证好的磁吸附性能和流动性能。条形、椭圆形、球形。条形容易磁化形成磁极，易被吸附，但流动性不好。球形流动性好但不易被磁化（退磁场的影响）。理想的磁粉应由一定比例的条形、球形和其他形状的磁粉混合。

· 磁特性：高磁导率（易被吸附）、低矫顽力（易分散流动）、低剩磁（易分散流动）。为度量磁性，采用磁性称量法（磁粉称量仪），湿法普通磁粉不低于7g，干法磁粉不低于10g，荧光磁粉不低于5g。

以上六条是影响是磁粉性能的主要因素，此性能的好坏直接影响磁粉探伤仪及磁粉探伤机的探伤效果。衡量磁粉性能的最根本的办法还是通过综合性能灵敏度试验的结果确定。

常见表面缺陷无损检测方法的比较

磁粉检测、渗透检测和涡流检测都属于表面缺陷无损检测方法，但其方法原理和适用范围区别很大。并且有各自独特的优点和局限性。所以无损检测人员应熟悉掌握这三种检测方法，并能根据工件材料、状态和检测要求，选择合理的方法进行检测。如磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度，可发现微米级宽度的小缺陷，所以对铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜有限选择磁粉检测，确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时，方可使用渗透检测和涡流检测。