淺析無損檢測中的磁粉檢測技術

李強

摘 要：磁粉檢測是目前無損檢測常用的檢測方法之一，該方法在無損檢測中已經有了上百年的歷史，隨著現代無損檢測方法的進步，磁粉檢測方法也有了明顯的改進。本文對磁粉檢測法的分類和磁粉的種類以及磁化的方式等進行了介紹，闡明了磁粉檢測技術是無損檢測的重要方法。

關鍵詞：無損檢測；磁粉檢測；技術

中圖分類號：TU198 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0057-02

無損檢測技術是指在不損害被檢測對象性能和內部組織的前提下，通過檢測對象內部的結構變化或者缺陷引起的聲、光、電、磁等反映變化，利用現代化的技術手段、借助科學的檢測設備來對被檢測對象的表面或者內部的結構、特點以及缺陷的類型、種類、分布、數量和形狀等進行檢測的方法。現階段無損檢測技術方法很多，而磁粉檢測是目前比較成熟的檢測方法之一，利用磁粉檢測幾乎包含了航空、鐵路以及機械等各個領域，是一種通過磁現象來檢測鐵磁材料表面裂紋和其他缺陷的一種檢測技術。由于磁粉檢測技術直觀便利、而且成本低廉，很多儀器設備都能用來進行檢測，因此在無損檢測中得到了廣泛的應用。

1 磁粉檢測技術的原理

磁粉檢測技術利用的是磁現象來對鐵磁材料的表面進行無損檢測的一種方法，如果被檢測材料材質不均勻或者存在缺陷，就會改變磁感應線的方向，在強磁感應的作用下，被檢測材料存在缺陷的部位會在磁通的作用下形成磁極，這時在被檢測材料表面噴灑磁粉就會顯示缺陷部位的磁痕，通過此方法就能判斷被檢測材料是否存在缺陷。

2 磁粉檢測技術的類別

利用磁粉檢測技術，一般需要對被檢查材料進行磁化操作，然后噴灑磁粉，最后進行觀察和最后的消磁工作。如果不要求也可以不做退磁處理，通常需要根據被檢測材料的種類、材質和缺陷的位置和方向適當的對檢測裝置進行調整，已到達良好的檢測效果。磁粉檢測技術的類別很多，通常根據噴灑磁粉的過程可以分為連續法和剩磁法，根據磁粉的種類可以分為熒光磁粉和非熒光磁粉，根據磁粉的分散介質可以分為干式法和磁懸液法，根據磁化電流種類可以分為直流、交流和沖擊電流法，根據磁化的方法可以分為周向磁化、縱向磁化和復合磁化法。

2.1 連續法和剩磁法

連續法是在被檢測材料磁化時對材料進行噴灑磁粉的過程，一般是采用通電磁化的方法，等磁粉噴灑完畢以后才開始斷開磁場，然后觀察被檢測材料表面流動的分散介質形成的還沒有消失的磁痕。采用連續法要設定好完成整個被檢測材料噴灑磁粉所需要的時間，如果磁化電流采用的是交流電，則只能使用連續法，而如果磁化電流使用的是直流電和脈動電流也可以使用該方法，一般來說連續磁化法的通電時間是1-3秒；剩磁法是在完成被檢測材料的磁化操作后將磁場切斷后再施加磁粉的方法。剩磁法對材料的檢測效率要比連續法高，一般可以對但各部件和多個中小型部件同時進行檢測。利用剩磁法需要注意在施加磁粉時要確保被檢查材料的表面不能與其他強磁體接觸。如果磁化電流采用的是沖擊電流，則只能使用剩磁法，直流和脈沖電流磁化方法也可使用剩磁法，一般來說剩磁法的通電時間是0.25-1秒。

2.2 磁粉檢測的種類和介質

2.2.1 熒光磁粉檢測法和非熒光磁粉檢測法

熒光磁粉檢測法利用的是熒光磁粉作為檢測的顯示材料的檢測方法，該方法需要利用磁粉探傷機在暗室里進行操作，該方法被公認為是檢測表面裂紋最靈敏的方法之一，適用于對精密零部件的檢測。利用熒光式磁粉探傷機檢查材料時，應該確保紫外線照度計量檢測機器發射的紫外線強度符合規定的要求，如果不符合或者有水銀燈泄露現象，應該立即更換。非熒光粉檢測法利用的是普通的磁粉作為顯示材料，是通過普通自然光照來進行檢測的方法，相比較熒光磁粉檢測法，非熒光磁粉檢測方法要求沒有那么嚴格，不受光照條件的影響，因此非熒光磁粉檢測法在無損檢測中的應用范圍更廣泛。

2.2.2 干式磁粉和磁懸液法

在利用磁粉進行無損檢測時，根據噴灑磁粉時不同的分散介質可以分為干式磁粉和磁懸液兩種。干式磁粉法的選擇必須保證磁粉和被檢查材料表面充分的干燥，利用干式磁粉進行材料檢測時，要將被檢測材料的表面輕輕吹拂讓干磁粉均勻的分布在材料表面，確保已噴灑的磁粉模態完整。為了能夠在被檢測材料表面形成磁痕，可以對測試面輕輕的振動或者先噴灑足夠的干磁粉后通過靜態的氣流將多余的磁粉去除。磁懸液利用的分散介質主要是水和煤油等，必要時還可以添加活性劑或者防腐劑。要按照被檢測材料的形狀、尺寸、表面狀態以及材料可能存在缺陷的性質和檢測環境等來對磁粉和介質以及磁懸液的濃度以及噴灑的方法進行選擇。由于被檢測材料的表面和缺陷性質決定了噴灑磁懸液應該緩慢以確保適當的磁性、粒度、懸濁性和色調等，確保被檢查材料的缺陷部分能夠吸附磁粉，如果被檢測材料表面和磁懸液都比較干凈則能夠出現比較清楚的磁痕。磁懸液的濃度是由無損檢測裝置攪拌槽內的磁懸液每百毫升所含磁粉沉淀的毫升數來表示，可以利用長玻璃試管來對磁懸液的濃度進行檢測，將攪拌均勻的磁懸液倒入長玻璃試管中，靜待30分鐘后，試管內會出現明顯的分層。一般來說熒光磁懸液的濃度為每百毫升0.1-0.5毫升，而非熒光磁粉懸浮液的濃度每百毫升為1.2-3毫升。尤其是在利用熒光粉做磁粉檢測時，為了確定磁懸液的濃度，一般除了磁粉的粒度需要考慮外，還有磁粉噴灑的方式和時間也是需要考慮的，這樣是為了確保磁懸液的濃度符合規定的標準，避免在判斷被檢查材料缺陷時的判斷失誤。在無損檢測裝置使用期間，應該要確保噴灑磁懸液的的設備不出現堵塞現象。需要說明的是，由于檢測環境的限制，一般來說干式磁粉檢測法的適用范圍要遠遠小于磁懸液檢測法。

3 磁化方法的選擇

在對被檢測材料進行磁化時，磁場方向要符合物理學中關于電磁場的右手螺旋定律。一般磁化方法分為縱向磁化、周向磁化和復合磁化等方法。

（1）縱向磁化是指磁化電流的流通方向與被檢測材料的軸線垂直或者形成磁場的磁力線與被檢測材料的軸線相對平行，磁場的方向最好是與被檢測材料預測有缺陷的方向垂直。常用的方法是單向磁軛法，將材料的被檢測位置放置在電磁軛和兩個磁極之間，磁化電流通過電磁軛的激磁線圈時，磁軛鐵芯的兩個磁極與檢測件之間形成閉合的磁場，兩個磁極間中心連線的垂直方向是磁場最強的地方，而且隨著磁極距離的增加磁場會變得越來越小。因為磁軛法磁化時與被檢測件之間形成的是閉合電磁場，因此可以不用考慮退磁場。

（2）周向磁化是指磁化電流的方向與被檢測材料的軸線互相平行并形成一個圓周方向的磁場，被檢測材料放置在磁粉探傷機的兩個電極之間，磁化電流通過軸向并在被檢測材料表面形成閉合的周向磁場。一般來說工業上主要利用周向磁化來進行棒材和管材的無損檢測。

（3）復合磁化是對被檢測材料在幾個不同的方向來施加磁場，利用不同方向的磁場同時對工件進行磁化。復合磁化相對于縱向磁化和周向磁化這種單向磁化方法相比，由于磁場方向眾多，因此檢測效率很高，而且由于檢測成本低廉，操作也比較簡單，因此在目前的無損檢測中得到了廣泛的應用。

4 被檢測材料退磁的處理

在對被檢測材料進行磁粉無損檢測時，為了避免連續檢測會讓材料之間受磁化作用的影響以及被檢測材料的剩磁會對今后的機械加工和測量裝置產生不良的影響等現象，需要對被檢測材料進行退磁處理，退磁的方法和施加磁場的方法正好相反，讓磁場一邊反向移動一邊減弱磁場，直到達到退磁的要求。如果利用的直流磁化法，由于該方法的磁場滲透性好，因此剩磁難以清除，必須利用專門的退磁工具，然后利用磁計量計來確定退磁的效果。

總之，對于被檢測材料進行磁粉無損檢測是無損檢測技術中的常用的方法之一，只有確保被檢測材料的正常才能進行設備的生產和組裝，同時對于無損檢測技術人員也要具有一定的專業資質和經驗，確保無損檢測結果的準確性。

參考文獻

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