磁粉检测方法应用实践.pdf

第40卷第2期
现代冶金
Vol 40 No. 2
2012年4月
Modern Metallurgy
Apr.2012
磁粉检测方法应用实践
赵成明,陶亮,张晓丽
国家钢铁及制品质量监督检验中心,安徽马鞍山243000)
摘要:通过对几种类型磁化电流、反差增加剂以及常见非相关显示的分析,介绍了磁粉检测中应注意的问題。
关键词:磁粉检测;磁化电流;反差增强剂;非相关显示
中图分类号:TG115.28
也就是所谓的阻抗影响;另外,交流电随频率的提
高,会出现明显的集肤效应,通常50Hz交流电的集
肤深度(渗入深度)大约为2mm,即电流在导体表面
磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺2mm的密度较为集中,导体内部则很弱。
陷具有很高的检测灵敏度,选择合适的磁化电流规
综合以上特点可知,由于交流电方向的不断变
范、正确使用反差增强剂、正确辨别分析非相关显化,所产生的磁场方向也会不断变化,它有利于牵动
示,对实际检测工作具有指导意义。
磁粉向有漏磁场处迁移形成磁痕显示。交流电方向
的不断变化亦使得后续工艺需要退磁处理的工件容
1磁化电流类型
易实现退磁;由于集肤效应的影响,工件表面电流密
度最大,磁通密度也最大,有助于表面缺陷产生漏磁
在磁粉检测中,采用电流产生磁场,常用不同的场,可以提高工件表面缺陷的检测灵敏度。
电流对工件进行磁化。这种为在工件上形成磁化磁
场而采用的电流叫做磁化电流。磁粉检测中,常用
1.2单相半波整流电
到的磁化电流类型有交流电、单相半波整流电、三相
整流电实际上是将交流电通过一种单向导电的
全波整流电和直流电。由于各自的特点不同,产生的装置,使工件上的磁化电流变成方向恒定但大小随
磁场特性也有所差异。这些差异会对工件的磁化造时间变化的电流。磁粉检测中常用的是单相半波整
成影响
流电和三相全波整流电。
1.1交流电
单相半波电是利用电网中的单相交流电整流而
成的,将正弦交流电的负向部分去掉,只保留正向电
交流电是一种方向随时间变化的电流。工业上流,形成直流脉冲,每个脉冲持续半周,在各脉冲的
使用的交流电称为工频正弦交流电。它有几个特点:时间间隔里没有电流流动。这种电流呈现出较大的
(1)电流大小和方向按正弦规律变化,有极大脉动性,兼有直流电透入深度较大和交流电的脉动
值、频率(周期)和相位,工业上使用的交流电频率多跳跃性特点。这种电流一般不用于电感性负载(如磁
为50Hz或60Hz;
化线圈),因为电感负载会形成滤波电路,对电流产
(2)采用有效值来对电流值进行计量(电流表指生削波作用,即降低了电流峰值,使电流变得较为平
示值),而有效值又是以交流电与相同直流电的热效滑[】。由于电脉冲宽度的降低,对一些缺陷检测的灵
应比较进行确定的
敏度可能会降低,这是实际检测中应该予以注意的。
(3)交流电对不同性质的负载存在不同反映,若因此,半波整流电流的采用,最好采用平均值而不用
负载为纯电阻,则主要存在电阻效应,而若负载为电峰值进行计量。由于电流方向恒定,工件中的磁场方
感或电容,则除了电阻效应外,还存在感抗或容抗,向也是一定的,无论何时断电,获得的剩磁稳定,但
收稿日期:201-07-25
作者简介:赵成明(1987-),男,助理工程师。电话:15861034730
第2期
赵成明,等:磁粉检测方法应用实践
退磁也相应地较困难;由于单方向脉冲电流形成氧化后颜色或铁锈颜色很难区分],这时使用白色
的磁场能够搅动磁粉促进迁移,加上电流渗人深度的反差剂明显提高了对比度,使人眼辮别能力增强,
较大,所以对近表面气孔、夹杂和裂纹等缺陷检测效缺陷检出率便大大提高
果较好
磁粉检测的原理是铁磁性材料的工件被磁化
后,由于不连续性的存在,使工件表面和近表面的磁
1.3三相全波整流电
力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在工件
三相全波电是采用三相交流电经整流而成的,表面的磁粉,形成在合适光照下目视可见的磁痕,
使每相正弦曲线的负向部分都全倒转为正向。在三从而显示出不连续性的位置、形状和尺寸。根据磁粉
相正弦波经整流后,它的峰值与平均值间仅相差检测的原理,缺陷处的磁力线发生崎变后形成漏磁
0.05倍,波纹跳跃幅度很小,接近于纯直流水平。场,而漏磁场分布在空间的一定范围内,如果施加反
由于电流变化不大,电感的影响也随之减小,起主要差剂使得表面覆盖层过厚,如图1中c所示,就可能
影响的是电阻。由于具有很大的渗入性和很小的脉会掩盖住相关缺陷的磁痕显示,对检测结果造成影
动性,可检测近表面埋疲较深的缺陷;同样地由于电响。图1中b的情况既能保证缺陷处有足够的磁粉迁
流方向恒定,具有剩磁稳定和退磁困难的特点;由于移形成磁痕显示,又能提高背景与磁痕显示的对比
未及交流电在工件表面磁场分布均匀,对于工件截度,便于观察,从而检出缺陷。
面变化处,会产生磁化不足或过量磁化的现象,从而
磁痕
表面裂益层
掩盖该部位的缺陷显示。
磁力线
4直流电
裂纹
直流电是磁粉检测应用最早的磁化电流,它的
大小和方向都不变,一般通过蓄电池组或直流发电
机供电获得,由于直流电磁化磁场渗入深度最大,是
图1反差剂表面覆盖层厚度
所有类型磁化电流中检测缺陷深度最大的;电流方
向恒定不变,决定了剩磁稳定、退磁场大和退磁困难
漏磁场形成的原因是由于缺陷的磁导率远远低
的应用特点;由于不具有交流电的脉动跳跃性,从而于铁磁性材料的磁导率,不同性质的缺陷其磁导率
对磁粉在工件表面的搅动迁移不利,故不适用于干亦不同,检出效果也不同,磁导率越低越容易检出
法
比如裂纹比金属夹杂容易发现,是因为裂纹中空气
的磁导率远低于金属夹杂。
2反差增强剂的正确使用
由表1反差增加剂成分可知,当喷涂层薄而均
匀时,由于丙酮的挥发性较好,短时间内喷过即干
在表面粗糙的工件上进行磁粉检测时,由于工反差效果很好,有利于人眼对缺陷识别,可提高检出
件表面凹凸不平,或磁粉颜色与工件表面颜色的对灵敏度。但若是厚度过大,反差剂干燥时间长,在重
比度低,会使磁痕显示难以识别,容易造成漏检。为力和毛细管作用下,反差剂可能会渗入到表面开口
了提高缺陷磁痕与工件表面颜色的对比度,JB/缺陷中,从雨导致裂纹的磁导率变高,漏磁场减弱,
T4730.4-2005中规定:为增强对比度,可以使用反降低了缺陷检出灵敏度。
差增强剂门。在检测前,可先在工件表面涂上一层反
表1反差增强剂配方
差增加剂白色薄膜,厚度约为25~45m,干燥后
エ业丙酮稀释剂火棉胶氧化锌粉
再磁化工件,喷酒磁粉或磁悬液,其磁痕就会清晰可
X-1/ml /ml
每100mL含量6
15
某个显示和围绕这个显示的表面背景之间的亮
度和颜色之差称为对比度。若工件经表面处理后,表3非相关显示分析
面光亮且能与磁痕显示形成明显对比,此种情况下
可不用反差剂;若工件表面在清理表面覆盖层后,由
由漏磁场吸附磁粉产生的磁痕非缺陷显示叫做
于长期的腐蚀氧化仍然不能提供明显的对比度,通非相关显示其形成原因很复杂,一般与工件本身
常使用的磁粉有黑色和红褐色,这两种颜色与工件的材料、工件的外形结构、采用的磁化规