影響磁粉檢測(cè)缺陷檢出度的因素

磁粉檢測(cè)是利用缺陷處漏磁場(chǎng)與磁粉相互作用的原理，檢測(cè)鐵磁性材料表面及近表面缺陷的一種無損檢測(cè)方法。它的基本原理是：當(dāng)工件被磁化時(shí)，若工件表面及近表面存在不連續(xù)，則在不連續(xù)的表面和近表面的磁力線就發(fā)生了變化，由于不連續(xù)內(nèi)的空氣磁導(dǎo)率遠(yuǎn)比零件的磁導(dǎo)率低，所以磁力線“被迫”從不連續(xù)的下部通過，但單位面積內(nèi)通過的磁力線條數(shù)是有限的，這就使該部分磁力線穿過不連續(xù)，部分磁力線被擠出零件再進(jìn)入零件表面。這些“穿過”和“擠出”的磁力線就在不連續(xù)的兩邊形成漏磁場(chǎng)，并構(gòu)成了N級(jí)和S級(jí)。當(dāng)把磁粉施在它上面時(shí)，此處的漏磁場(chǎng)將吸引聚集探傷過程中施加的磁粉，磁粉便在此處顯示缺陷的位置和尺寸及形狀等情況，從而判斷該處缺陷的性質(zhì)和大小。

磁粉檢測(cè)在船舶制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，船體焊縫、柴油機(jī)零部件、鋼鍛件都有大量的磁粉檢測(cè)。它具有設(shè)備簡單，操作容易，檢驗(yàn)迅速，缺陷顯示直觀，對(duì)缺陷的性質(zhì)、大小和分布易于判定，檢測(cè)費(fèi)用省，污染輕。磁粉探傷法可探測(cè)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(cè)未露出表面，而且埋藏在表面以下幾毫米近表面的缺陷，可檢測(cè)因淬火、軋制、鍛造、焊接、電鍍、磨削、疲勞等引起的裂紋，它是一種最有效的表面及近表面檢測(cè)方法，也是無損檢測(cè)中常規(guī)檢測(cè)方法之一。

為了保證磁粉檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在檢測(cè)工作中就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真考慮磁粉檢測(cè)中對(duì)缺陷檢出度影響的因素。

一、工件材料的磁特性對(duì)缺陷檢出度的影響

材料的磁特性隨著材料成分、結(jié)晶狀態(tài)以及熱處理的不同而不同。不同材料磁化后，所產(chǎn)生的磁飽和感應(yīng)強(qiáng)度也不同，即使在同一條件下進(jìn)行磁化，也不能說漏磁都是相同的。在探傷中，磁化強(qiáng)度一般大致控制在鐵磁性材料飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度的80％-90％時(shí)為最佳。又因?yàn)榇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B=μH，故試件的磁導(dǎo)率μ越大的材料，缺陷就越容易檢出。為了得到良好的磁痕顯示，對(duì)試件進(jìn)行磁化時(shí)，選擇足夠的磁化電流值，根據(jù)被檢試件的磁特性，使表面有效場(chǎng)的磁通密度達(dá)到飽和磁通密度的80％-90％，此時(shí)缺陷處產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)最強(qiáng)，缺陷的檢出度也最佳。

二、有效磁場(chǎng)強(qiáng)度與缺陷方向之間的關(guān)系對(duì)缺陷檢出度的影響

當(dāng)工件磁化時(shí)，工件的磁化強(qiáng)度對(duì)缺陷的檢出度有很大影響。并不是僅僅使工件強(qiáng)烈磁化即可。這是由于磁化到接近飽和點(diǎn)時(shí)就容易產(chǎn)生假磁痕，使得缺陷指征難以區(qū)別。因此為了檢出缺陷，需要磁化到適當(dāng)程度，磁化的最佳情況是達(dá)到飽和磁通的80％-90％時(shí)或磁導(dǎo)率μ為最大的時(shí)候。此外。被磁化的磁場(chǎng)還有方向性，因此要使從缺陷部分產(chǎn)生漏磁，就必須使缺陷切割磁場(chǎng)，也就是說磁化方向與缺陷方向垂直時(shí)，漏磁最大，因而，確定要檢測(cè)和去除沿某一方向延伸的缺陷以后，就應(yīng)盡可能把與缺陷垂直的方向作為磁化方向。當(dāng)缺陷走向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，探傷的缺陷檢出度最高。靈敏度正比于缺陷的磁場(chǎng)交角的正弦值。當(dāng)交角小于45°時(shí)，探傷靈敏度將顯著降低，因而，要完全地檢出任何取向的表面及近表面缺陷，每次探傷時(shí)必須使磁感應(yīng)線相互垂直地通過被檢表面的兩個(gè)方向。

三、磁粉的性能對(duì)缺陷檢出度的影響

磁粉的主要作用是提供顯示，它準(zhǔn)確地顯示出不連續(xù)的位置和尺寸及形狀。磁粉的粒度、比重、形狀、磁性、活動(dòng)性都可以影響磁粉檢測(cè)缺陷的檢出度。磁粉的粒度對(duì)磁粉性能影響很大。由于缺陷形成的漏磁場(chǎng)可能很小，如果磁粉粒度過大，過重漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度難以克服流經(jīng)試件表面的磁粉沖力。磁粉的活動(dòng)性能就差。若磁粉過細(xì)，會(huì)在磁懸液中結(jié)成團(tuán)而不顯懸浮狀，磁粉就不容易被漏磁場(chǎng)所吸附。磁粉的形狀對(duì)磁粉性能和效率的影響也很大。當(dāng)磁粉置于磁場(chǎng)的影響下時(shí)，便出現(xiàn)延磁場(chǎng)方向排列成行趨勢(shì)。如果磁粉南北極縱向磁化，這種趨勢(shì)便大大增強(qiáng)。因此，條狀磁粉易于極化，而球狀磁粉則不易極化。若缺陷較寬，相互作用的磁粉聯(lián)成帶狀——磁鏈。磁鏈就會(huì)跨過缺陷的開口，若是近表面缺陷，所形成的這種磁鏈便有助于缺陷產(chǎn)生的表面漏磁的良好顯示。若磁粉或磁懸液只有條狀顆粒組成，這不僅費(fèi)用大。而且由于嚴(yán)重結(jié)塊使靈敏度降低，還會(huì)導(dǎo)致磁粉活動(dòng)性不良。為了確保良好的活動(dòng)性，理想的磁粉應(yīng)由足夠的球狀顆粒與高比例的條狀顆粒組成。磁粉還應(yīng)具有高的磁導(dǎo)率和低剩磁、低矯頑力，以易于探傷后快速去除磁粉。磁懸液的濃度對(duì)不連續(xù)的顯示也非常重要。濃度太低，顯示就非常微弱，濃度過高，就會(huì)增強(qiáng)背景使不連續(xù)難以分辨。

四、缺陷的形狀和埋藏深度對(duì)缺陷檢出度的影響

表面缺陷越深(即缺陷自身高度越高)，漏磁感應(yīng)越大，缺陷的檢出度也越好。缺陷愈寬，漏磁感應(yīng)強(qiáng)度愈大，缺陷的檢出度也愈高。缺陷埋藏深度，對(duì)缺陷檢出度也有很大影響，在鐵磁性的近表層如有缺陷存在時(shí)，則試件的表面上有漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)的分布以缺陷的上端為中心呈近似的半圓形，缺陷的埋藏深度愈深，則這個(gè)圓心離表面也愈遠(yuǎn)，因此靠近試件表面的缺陷其漏磁場(chǎng)的形狀尖銳，隨著缺陷埋藏深度的增加。漏磁場(chǎng)的形狀逐漸弱小且平坦，磁痕顯示逐漸模糊，若缺陷位于距表面很深的地方，就不會(huì)出現(xiàn)磁痕顯不。

五、試件的表面狀態(tài)對(duì)缺陷檢出度的影響

被檢工件的表面應(yīng)當(dāng)清潔，干燥，工件表面有油脂、涂料、銹斑，沙、氧化皮、棉纖維、焊接飛濺物及其他異物附著時(shí)，不但會(huì)妨礙缺陷對(duì)磁粉的吸附，而且在使用磁懸液時(shí)，這些異物會(huì)污染檢查液，從而影響檢驗(yàn)效果。對(duì)于裝配件，應(yīng)分解為單個(gè)零件進(jìn)行探傷。因?yàn)檠b配件的形狀一般較復(fù)雜，難以進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拇呕?，退磁也很困難。分解后的零件，探傷操作方便，而且能觀察到所有的探傷面。檢查前。對(duì)油孔及其他孔穴等應(yīng)用軟木塞或其他對(duì)檢驗(yàn)無害物質(zhì)封堵，防止進(jìn)入磁粉。被檢工件表面的顏色，相對(duì)于磁粉顏色，應(yīng)有最好的比對(duì)度，如用黑色磁粉檢驗(yàn)暗色表面工件對(duì)比度很差時(shí)，可在表面噴涂一層很薄的白色反差增強(qiáng)劑。磁粉是吸附在缺陷處顯示缺陷磁痕堆積現(xiàn)象。假如工件表面質(zhì)量不好，有凹凸部分，則該部分也出現(xiàn)漏磁，并顯示出磁痕，這樣，往往不能與內(nèi)部缺陷加以區(qū)別。不平滑阻礙了磁粉的移動(dòng)，并使磁粉還附著在試件的健全部位，形成假缺陷。因此應(yīng)盡可能將工件表面加工平滑。

六、磁化規(guī)范對(duì)缺陷檢出度的影響

工件磁化時(shí)，磁化電流或磁場(chǎng)強(qiáng)度選擇所遵循的規(guī)律稱之為磁化規(guī)范。一旦探傷方法(剩磁法和連續(xù)法)確定之后，就可根據(jù)材料特性和熱處理狀態(tài)，工件的尺寸、形狀和表面粗糙度，以及缺陷特性，選擇合適的磁化方式和磁化電流。

周向磁化又稱環(huán)向磁化或橫向磁化，是指磁化后的試件獲得與軸向垂直的磁感應(yīng)線，能發(fā)現(xiàn)試件的縱向缺陷，但試件的橫向缺陷不能檢出。

縱向磁化是指磁化后的試件獲得與軸向平行的磁感應(yīng)線，能發(fā)現(xiàn)試件的橫向(周向)缺陷，但試件的縱向缺陷不能檢出。不同的磁化方法，對(duì)各種不同缺陷的檢出度也不同。

至于選用交流電磁化設(shè)備還是直流電磁化設(shè)備，取決于所要發(fā)現(xiàn)的缺陷的深淺程度。用交流電磁化時(shí)，交流電有一定的集膚作用，其產(chǎn)生的磁化場(chǎng)較強(qiáng)的部分集中在試件表面，對(duì)發(fā)現(xiàn)表面缺陷，檢出度比較高。但交流電的磁化場(chǎng)在試件內(nèi)部的值較小，因此不易檢出試件表面下較深的缺陷。若用直流電磁化。剛好能填補(bǔ)交流電磁化這一不足之處。

七、結(jié)論

鐵磁性材料經(jīng)外磁場(chǎng)磁化后，在缺陷處的磁通分配具有三種形式：

1，大部分磁通從缺陷下部鐵磁性母材磁導(dǎo)率。值較高部位通過。

2，磁通直接穿透缺陷。

3，受缺陷截面阻礙，因值的突變而產(chǎn)生泄露在空氣中的磁場(chǎng)，即磁粉探傷中吸附磁粉的漏磁場(chǎng)。缺陷漏磁場(chǎng)的大小取決于試件施加的有效磁化場(chǎng)。要獲得顯示缺陷有效磁化場(chǎng)數(shù)值的條件，首先，應(yīng)該掌握待測(cè)材料的磁性參數(shù)H=[Bm·Br·Hc·’(B·H)]根據(jù)磁化設(shè)備特點(diǎn)，電流性質(zhì)和工件的形狀因子(L／D)的關(guān)系，應(yīng)用狀態(tài)等因素，合理地選擇磁化規(guī)范和檢測(cè)方法，確認(rèn)物理量并使其數(shù)值滿足檢測(cè)靈敏度要求。另外磁粉檢測(cè)靈敏度取決于試件的磁特性。有效磁化場(chǎng)強(qiáng)度與缺陷之間的關(guān)系。磁粉的磁性、試件的表面狀態(tài)、磁化規(guī)范、磁粉探傷工藝等。

從上述影響缺陷檢出度的幾種因素來看，在磁粉檢測(cè)中，這些影響因素對(duì)缺陷磁痕顯示起著至關(guān)重要的作用。在一般磁粉檢測(cè)過程中，要充分發(fā)揮這些影響因素的有利一面，想方設(shè)法抑制和克服不利的一面，做到了這一切，想得到缺陷的良好顯示，是不難做到的。磁粉探傷的特點(diǎn)是利用試件上建立強(qiáng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，并在缺陷附近產(chǎn)生足以吸附鐵磁粉堆積——可見的磁痕。想得到缺陷的清晰磁痕顯示，就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真地分析，掌握對(duì)缺陷的檢出度影響的各種因素。把握好這些因素，在探傷試驗(yàn)中，根據(jù)工件的特性、形狀和表面粗糙度，根據(jù)磁粉探傷機(jī)的綜合性能，磁化場(chǎng)大小。磁懸液的濃度，根據(jù)缺陷的特性，全面地、綜合地進(jìn)行分析，選擇合適的磁化方式和磁化電流，充分合理地掌握好磁化規(guī)范和探傷工藝，使磁場(chǎng)強(qiáng)度控制在合理的范圍內(nèi)，才能有效地確定磁化合適等級(jí)，就能獲得最清晰的缺陷磁痕顯示。就能獲得最佳的缺陷檢出度，就能獲得最好的產(chǎn)品質(zhì)量。

(作者單位：東南造船廠修船分廠)