磁粉檢測賈濤

中石化長輸油氣管道檢測有限公司

2014年8月南京1

簡介：賈濤高級工程師PMPRTⅢ、UTⅢ、MTⅢ、PTⅢ、AEⅡ

國家注冊一級建造師注冊安全工程師聯系電話：159521502360516-83453498E—mail:ndt2724@163.com2磁粉檢測第一章緒論3常規無損檢測介紹1、無損檢測簡介

無損檢測是在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，采用射線、超聲、紅外、電磁等原理技術儀器對材料、零件、設備進行缺陷、化學、物理參數的檢測技術。常見的有超聲波檢測焊縫中的裂紋等方法。1.1無損檢測原理無損檢測是利用物質的聲、光、磁和電等特性，在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下，檢測被檢對象中是否存在缺陷或不均勻性，給出缺陷大小，位置，性質和數量等信息。它與破壞性檢測相比，無損檢測有以下特點。4常規無損檢測介紹1.2無損檢測特點

①非破壞性非破壞性——是指在獲得檢測結果的同時，除了剔除不合格品外，不損失零件。因此，檢測規模不受零件多少的限制，既可抽樣檢驗，又可在必要時采用普檢。因而，更具有靈活性（普檢、抽檢均可）和可靠性。

②互容性互容性——即指檢驗方法的互容性，即：同一零件可同時或依次采用不同的檢驗方法；而且又可重復地進行同一檢驗。這也是非破壞性帶來的好處。5常規無損檢測介紹

③動態性動態性——這是說，無損探傷方法可對使用中的零件進行檢驗，而且能夠適時考察產品運行期的累計影響。因而，可查明結構的失效機理。

④嚴格性嚴格性——是指無損檢測技術的嚴格性。首先無損檢測需要專用儀器、設備；同時也需要專門訓練的檢驗人員，按照嚴格的規程和標準進行操作。6常規無損檢測介紹⑤檢驗結果的分歧性檢驗結果的分歧性——不同的檢測人員對同一試件的檢測結果可能有分歧。特別是在超聲波檢驗時，同一檢驗項目要由兩個檢驗人員來完成。需要“會診”！7常規無損檢測介紹1.3無損檢測方法無損檢測方法很多，據美國國家宇航局調研分析，其認為可分為六大類約70余種。但在實際應用中比較常見的有以下五種，也就是我們所說的常規的無損檢測方法：常規檢測方法目視檢測VisualTesting（縮寫VT）；超聲檢測UltrasonicTesting（縮寫UT）；射線檢測RadiographicTesting（縮寫RT）；8常規無損檢測介紹

磁粉檢測MagneticparticleTesting（縮寫MT）；滲透檢測PenetrantTesting（縮寫PT）；渦流檢測EddyCurrentTesting（縮寫ET）；聲發射Acousticemission（縮寫AE）；超聲波衍射時差法TimeOfFlightDiffraction（縮寫TOFD）9常規無損檢測介紹

①目視檢測（VT）

目視檢測，是國內實施的比較少，但在國際上非常重視的無損檢測第一階段首要方法。按照國際慣例，目視檢測要先做，以確認不會影響后面的檢驗，再接著做四大常規檢驗。例如BINDT的PCN認證，就有專門的VT1、2、3級考核，更有專門的持證要求。經過國際級的培訓，其VT檢測技術會比較專業，而且很受國際機構的重視。10常規無損檢測介紹

VT常常用于目視檢查焊縫，焊縫本身有工藝評定標準，都是可以通過目測和直接測量尺寸來做初步檢驗，發現咬邊等不合格的外觀缺陷，就要先打磨或者修整，之后才做其他深入的儀器檢測。例如焊接件表面和鑄件表面較多VT做的比較多，而鍛件就很少，并且其檢查標準是基本相符的。11常規無損檢測介紹

②射線照相法（RT）

是指用X射線或γ射線穿透試件，以膠片作為記錄信息的器材的無損檢測方法，該方法是最基本的，應用最廣泛的一種非破壞性檢驗方法。

射線照相檢驗法的原理：射線能穿透肉眼無法穿透的物質使膠片感光，當X射線或r射線照射膠片時，與普通光線一樣，能使膠片乳劑層中的鹵化銀產生潛影，由于不同密度的物質對射線的吸收系數不同，照射到膠片各處的射線能量也就會產生差異，便可根據暗室處理后的底片各處黑度差來判別缺陷。12常規無損檢測介紹射線照相法的特點：射線照相法的優點和局限性總結如下：

a.可以獲得缺陷的直觀圖像，定性準確，對長度、寬度尺寸的定量也比較準確；

b.檢測結果有直接記錄，可長期保存；

c.對體積型缺陷（氣孔、夾渣、夾鎢、燒穿、咬邊、焊瘤、凹坑等）檢出率很高，對面積型缺陷（未焊透、未熔合、裂紋等），如果照相角度不適當，容易漏檢；

d.適宜檢驗厚度較薄的工件而不宜較厚的工件，因為檢驗厚工件需要高能量的射線設備，而且隨著厚度的增加，其檢驗靈敏度也會下降；13常規無損檢測介紹e.適宜檢驗對接焊縫，不適宜檢驗角焊縫以及板材、棒材、鍛件等；f.對缺陷在工件中厚度方向的位置、尺寸（高度）的確定比較困難；g.檢測成本高、速度慢；h.具有輻射生物效應，無損檢測超聲波探傷儀能夠殺傷生物細胞，損害生物組織，危及生物器官的正常功能。總的來說，RT的特性是——定性更準確，有可供長期保存的直觀圖像，總體成本相對較高，而且射線對人體有害，檢驗速度會較慢。14常規無損檢測介紹

③超聲波檢測（UT）超聲波檢測的定義：通過超聲波與試件相互作用，就反射、透超聲波檢測[2]射和散射的波進行研究，對試件進行宏觀缺陷檢測、幾何特性測量、組織結構和力學性能變化的檢測和表征，并進而對其特定應用性進行評價的技術。

15常規無損檢測介紹超聲波工作的原理：主要是基于超聲波在試件中的傳播特性。

a.聲源產生超聲波，采用一定的方式使超聲波進入試件；

b.超聲波在試件中傳播并與試件材料以及其中的缺陷相互作用，使其傳播方向或特征被改變；

c.改變后的超聲波通過檢測設備被接收，并可對其進行處理和分析；

d.根據接收的超聲波的特征，評估試件本身及其內部是否存在缺陷及缺陷的特性。16常規無損檢測介紹超聲波檢測的優點：

a.適用于金屬、非金屬和復合材料等多種試件的無損檢測；

b.穿透能力強，可對較大厚度范圍內的試件內部缺陷進行檢測。如對金屬材料，可檢測厚度為1～2mm的薄壁管材和板材，也可檢測幾米長的鋼鍛件；

c.缺陷定位較準確；

d.對面積型缺陷的檢出率較高；

e.靈敏度高，可檢測試件內部尺寸很小的缺陷；

f.檢測成本低、速度快，設備輕便，對人體及環境無害，現場使用較方便。17常規無損檢測介紹超聲波檢測的局限性：

a.對試件中的缺陷進行精確的定性、定量仍須作深入研究；

b.對具有復雜形狀或不規則外形的試件進行超聲檢測有困難；

c.缺陷的位置、取向和形狀對檢測結果有一定影響；

d.材質、晶粒度等對檢測有較大影響；

e.以常用的手工A型脈沖反射法檢測時結果顯示不直觀，且檢測結果無直接見證記錄。18常規無損檢測介紹超聲檢測的適用范圍：

a.從檢測對象的材料來說，可用于金屬、非金屬和復合材料；

b.從檢測對象的制造工藝來說，可用于鍛件、鑄件、焊接件、膠結件等；

c.從檢測對象的形狀來說，可用于板材、棒材、管材等；

d.從檢測對象的尺寸來說，厚度可小至1mm，也可大至幾米；

e.從缺陷部位來說，既可以是表面缺陷，也可以是內部缺陷。19常規無損檢測介紹④滲透檢測（PT）液體滲透檢測的基本原理：零件表面被施涂含有熒光染料或著色染料的滲透劑后，在毛細管作用下，經過一段時間，滲透液可以滲透進表面開口缺陷中；經去除零件表面多余的滲透液后，再在零件表面施涂顯像劑，同樣，在毛細管的作用下，顯像劑將吸引缺陷中保留的滲透液，滲透液回滲到顯像劑中，在一定的光源下（紫外線光或白光），缺陷處的滲透液痕跡被現實，（黃綠色熒光或鮮艷紅色），從而探測出缺陷的形貌及分布狀態。20常規無損檢測介紹滲透檢測的優點：

a.可檢測各種材料，金屬、非金屬材料；磁性、非磁性材料；焊接、鍛造、軋制等加工方式；

b.具有較高的靈敏度（可發現0.1μm寬缺陷）

c.顯示直觀、操作方便、檢測費用低。21常規無損檢測介紹滲透檢測的缺點及局限性：

a.它只能檢出表面開口的缺陷；

b.不適于檢查多孔性疏松材料制成的工件和表面粗糙的工件；

c.滲透檢測只能檢出缺陷的表面分布，難以確定缺陷的實際深度，因而很難對缺陷做出定量評價。檢出結果受操作者的影響也較大。22常規無損檢測介紹⑤渦流檢測（ET）

1.渦流檢測的基本原理：將通有交流電的線圈置于待測的金屬板上或套在待測的金屬管外（見圖）。這時線圈內及其附近將產生交變磁場，使試件中產生呈旋渦狀的感應交變電流，稱為渦流。渦流的分布和大小，除與線圈的形狀和尺寸、交流電流的大小和頻率等有關外，還取決于試件的電導率、磁導率、形狀和尺寸、與線圈的距離以及表面有無裂紋缺陷等。因而，在保持其他因素相對不變的條件下，用一探測線圈測量渦流所引起的磁場變化，可推知試件中渦流的大小和相位變化，進而獲得有關電導率、缺陷、材質狀況和其他物理量（如形狀、尺寸等)的變化或缺陷存在等信息。但由于渦流是交變電流，具有集膚效應，所檢測到的信息僅能反映試件表面或近表面處的情況。23常規無損檢測介紹應用：按試件的形狀和檢測目的的不同，可采用不同形式的線圈，通常有穿過式、探頭式和插入式線圈3種。穿過式線圈用來檢測管材、棒材和線材，它的內徑略大于被檢物件，使用時使被檢物體以一定的速度在線圈內通過，可發現裂紋、夾雜、凹坑等缺陷。探頭式線圈適用于對試件進行局部探測。應用時線圈置于金屬板、管或其他零件上，可檢查飛機起落撐桿內筒上和渦輪發動機葉片上的疲勞裂紋等。插入式線圈也稱內部探頭，放在管子或零件的孔內用來作內壁檢測，可用于檢查各種管道內壁的腐蝕程度等。為了提高檢測靈敏度，探頭式和插入式線圈大多裝有磁芯。渦流法主要用于生產線上的金屬管、棒、線的快速檢測以及大批量零件如軸承鋼球、汽門等的探傷（這時除渦流儀器外尚須配備自動裝卸和傳送的機械裝置）、材質分選和硬度測量，也可用來測量鍍層和涂膜的厚度。24常規無損檢測介紹優缺點：渦流檢測時線圈不需與被測物直接接觸，可進行高速檢測，易于實現自動化，但不適用于形狀復雜的零件，而且只能檢測導電材料的表面和近表面缺陷，檢測結果也易于受到材料本身及其他因素的干擾。25磁粉檢測的發展簡史2、磁粉檢測發展簡史：磁粉檢測是利用磁現象來檢測材料和工件中缺陷的方法。磁現象:早在春秋戰國時期我國勞動人民就發現了磁現象，并制成了指南針。理論基礎:電流周圍存在磁場。創立了磁感應線的概念。1928年,研制出周向磁化法1930年,干磁粉用于焊縫及工件的探傷。26磁粉檢測的發展簡史1934年,生產磁粉探傷設備和材料的Magnaflm(美國磁通公司)創立1935年,油磁懸液在美國開始使用。1941年,熒光磁粉投入使用。磁粉檢測從理論到實踐,初步形成一種無損檢測方法。從20世紀50年代初開始,我國先后引進前蘇聯、歐美等國家的磁粉檢測技術,制定出了我國的標準規范。27磁粉檢測的發展簡史3、磁粉檢測的現狀（1）檢測設備的開發：只有設備的進步,才有成功的應用。國外磁粉檢測設備已實現了系列化和商品化。從固定式、移動式到攜帶式,從半自動、全自動到專用設備,從單向磁化到多向磁化;計算機編程的應用,智能化設備大量涌現,這些設備可以預置磁化規范和合理的工藝參數,進行熒光磁粉檢測和自動化操作。國外還成功地運用電視光電探測器的熒光磁粉掃查系統和激光飛點掃描系統,實現了磁粉檢測觀察階段的自動化,降低了勞動強度。

近年來,我國磁粉檢測設備發展也很快,已實現了系列化。磁粉檢測智能化設備和自動化、半自動化設備已經生產應用,光電掃描圖像識別的磁粉探傷機也已研制成功。28磁粉檢測的發展簡史（2）檢測的器材方面

國外在許多方面都形成了系列產品。我國研制的部分磁粉檢測器材,性能己趕上國外同類產品，在國內許多行業得到普遍使用。我國研制的YC-2型熒光磁粉,靈敏度高。磁懸液噴罐使用方便,其在特種設備磁粉檢測中普遍應用。（3）在工藝方法方面

我國發明的磁粉探傷-橡膠鑄型法,為間斷檢測小孔內壁早期疲勞裂紋的產生和擴展速率闖出了一條新路。29磁粉檢測的發展簡史（4）磁粉檢測的質量控制

對影響磁粉檢測靈敏度和檢測可靠性的諸因素加以控制。

國外非常重視,不僅制定了具體的控制項目、校驗周期和技術要求,同時通過實踐對質量控制技術要求進行持續改進。

我國借鑒國外先進經驗,磁粉檢測的質量控制也日益受到重視.JB/T4730.4-2005《承壓設備無損檢測》,將質量控制項目納入標準條文,由此可見其重要性。磁粉檢測方法日臻完善。對無損檢測人員的培訓和資格鑒定空前重視,人員素質大大提高。磁粉檢測是五大常規方法之一；是特種設備檢測發現缺陷的最重要手段之一。30磁粉檢測基礎知識4、磁粉檢測定義

磁粉檢測(MagneticParticleTesting,縮寫符號為MT），又稱磁粉檢驗或磁粉探傷，屬于無損檢測五大常規方法之一。不連續性：工件外形或正常組織結構的間斷。缺陷:影響使用性能的不連續性。31磁粉檢測基礎知識5、磁粉檢測原理鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。32磁粉檢測基礎知識6、磁粉檢測方法6.1磁粉檢測用磁粉顯示的稱為磁粉檢測，因它顯示直觀、操作簡單、人們樂于使用，故它是最常用的方法之一。6.2漏磁檢測不用磁粉顯示的，習慣上稱為漏磁探傷，它常借助于感應線圈、磁敏管、霍爾元件等來反映缺陷，它比磁粉探傷更衛生，但不如前者直觀。由于目前磁力探傷主要用磁粉來顯示缺陷，因此，人們有時把磁粉探傷直接稱為磁力探傷，其設備稱為磁力探傷設備。33磁粉檢測基礎知識

其區別在于，磁粉檢測是利用鐵磁性粉末－磁粉，作為磁場的傳感器，即利用漏磁場吸附施加在不連續性處的磁粉聚集形成磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

檢測元件檢測是利用檢測元件探測漏磁場的磁場傳感器有磁帶、霍爾元件、磁敏二極管和感應線圈等。利用檢測元件檢測漏磁場的主要方法有：錄磁探傷法、感應線圈探傷法、霍爾元件檢測法、磁敏二極管探測法。34磁粉檢測基礎知識6.3檢測元件檢測(1)錄磁探傷法適用于焊接件和軋制件的探傷,可發現裂紋、夾雜和氣孔等缺陷。(2)感應線圈探傷法應用于多種無損檢測儀器和磁性測量儀器中,能有效地對鋼管、鋼棒和鋼絲繩等進行探傷。(3)磁敏元件探測法能檢測狹縫中的磁場分布和測量極其微弱的磁場,并能直接顯示磁場強度的大小和方向,因而已被廣泛應用。35磁粉檢測基礎知識7、磁粉檢測適用范圍

7.1適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面缺陷，例如：表面和近表面間隙極窄的裂紋和目視難以看出的其他缺陷。不適合檢測埋藏較深的內部缺陷。

7.2適用于檢測鐵鎳基鐵磁性材料，例如：馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料，不適用于檢測非磁性材料，例如：奧氏體不銹鋼材料。

7.3適用于檢測未加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及在役與使用過的工件。36磁粉檢測基礎知識7.4適用于檢測管材棒材板材形材和鍛鋼件鑄鋼件及焊接件。

7.5適用于檢測工件表面和近表面的延伸方向與磁力線方向盡量垂直的缺陷，但不適用于檢測延伸方向與磁力線方向夾角小于20度的缺陷。

7.6適用于檢測工件表面和近表面較小的缺陷，不適合檢測淺而寬的缺陷。7.7可發現裂紋、夾雜、發紋、白點、折疊、冷隔和疏松等缺陷。37磁粉檢測基礎知識8、優缺點8.1優點：無損，操作簡單方便，檢測成本低。(1)可檢測鐵磁性材料表面和近表面的開口和不開口缺陷。

(2)檢測靈敏度高，能檢測出微米級寬度的缺陷。

(3)直觀顯示缺陷大小、位置、形狀和嚴重程度,及大致缺陷性質。

(4)重復性好。

(5)單個工件檢測速度快，工藝簡單，成本低，污染小。

(6)綜合使用多種磁化方法，可檢測出工件各方向的缺陷。

(7)利用磁粉探傷的橡膠鑄型法，可間斷檢測小孔內壁早期疲勞裂紋的產生和擴展速率。（8）可檢測受腐蝕的表面。

38磁粉檢測基礎知識8.2缺點：（1）對被檢測件的表面光滑度要求高，對檢測人員的技術和經驗要求高，檢測范圍小檢測速度慢。（2）磁粉檢測不能檢測奧氏體不銹鋼材料和用奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不能檢測銅、鋁、鎂、鈦等非磁性材料。對于表面淺的劃傷、埋藏較深的孔洞和與工件表面夾角小于20°的分層和折疊難以發現。（3）對被檢測件的表面光滑度要求高，對檢測人員的技術和經驗要求高，檢測范圍小檢測速度慢。39磁粉檢測基礎知識（4）單一的磁化方法檢測受工件幾何形狀影響(如鍵槽)，會產生非相關顯示。（5）通電法和觸頭法磁化時，易產生打火燒傷。（6）通常都用目視法檢查缺陷，磁痕的判斷和解釋需要有技術經驗和素質。缺陷深度難以定量。（7）部分剩磁較大的工件磁化后需要退磁。40磁粉檢測基礎知識9、磁粉檢測程序承壓設備磁粉檢測的七個程序是：

(1)預處理；

(2)磁化；

(3)施加磁粉或磁懸液；

(4)磁痕的觀察與記錄；

(5)缺陷評級；

(6)退磁；

(7)后處理。41磁粉檢測基礎知識10、磁粉探傷方法與其他表面探傷方法的比較42磁粉檢測基礎知識10.1磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測都屬于表面無損檢測方法,但其原理和適用范圍區別很大,并且有各自獨特的優點和局限性。所以無損檢測人員應熟練掌握這三種檢測方法,并能根據工件材料、狀態和檢測要求,選擇合理的方法進行檢測。10.2磁粉檢測對鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測靈敏度,可發現微米級寬度的小缺陷；所以特種設備對鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測宜優先選擇磁粉檢測（JB/T4730.1-2005：4.1.3條）,確因工件結構形狀等原因不能使用磁粉檢測時,方可使用滲透檢測或渦流檢測。43練習題：一、是非題1.1磁粉檢測中所謂的不連續性與缺陷，兩者的概念是相同的。()1.2磁粉檢測與檢測元件檢測都屬于漏磁場檢測。()1.3工件正常組織結構或外形的任何間斷稱為不連續性，所有不連續性都會影響工件的使用性能。()1.4磁粉檢測不能檢測各種不銹鋼材料，也不能檢測銅、鋁等非磁性材料。()1.5磁粉檢測方法只能探測表面開口的缺陷，而不能探測表面閉口缺陷。()44

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×練習題：1.6磁粉檢測難以發現埋藏較深的孔洞，以及與工件表面夾角小于20°的分層。()1.7采用磁敏元件探測工件表面漏磁場時，檢測靈敏度與檢查速度有關，與工件大小無關。()1.8如果被磁化的試件表面存在裂紋，使裂紋產生漏磁場的原因是裂紋具有高應力。()1.9磁粉檢測對鐵磁性材料表面開口氣孔的檢測靈敏度要高于滲透檢測。()1.10一般認為對表面陽極化和有腐蝕工件的表面檢測，磁粉檢測通常優于滲透檢測。()45

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○二、選擇題1.1能形成磁粉顯示的零件結構或形狀上的間斷叫做：（）A.不連續性B.缺陷