磁粉基础知识Word版.doc

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1、磁 粉 检 测第一章绪论1.1磁粉检测的发展简史和现状1.2漏磁场检测分类磁粉检测是利用漏磁场原理进行检测的。漏磁场：铁磁材料被磁化后，在不连续性处或磁路截面变化处，磁感应先离开和进入工件表面形成的磁场称为漏磁场。所谓不连续性，就是工件正常组织结构或外形的任何间断，这种间断可能也可能不影响工件的使用性能。缺陷：通常把影响工件使用性能的不连续性称为缺陷。缺陷包含于不连续性，所有不连续性并不一定是缺陷，只有影响工件使用性能的不连续性才是缺陷。漏磁场检测：利用某种传感器件，直接对漏磁场进行检测的方法。漏磁场检测分为磁粉检测与检测元件检测。二者的区别就是磁场的传感器不同。磁粉检测-磁粉（铁磁性粉末）检

2、测元件检测-磁带、霍尔元件、磁敏二极管或感应线圈1、 磁粉检测（MT）磁粉检测法：用磁粉作为漏磁场的检测介质，利用磁化后工件缺陷处漏磁场吸引磁粉形成的磁痕显示，从而确定缺陷存在的一种检测方法。1 / 53（1） 磁粉检测原理 （条件）铁磁材料被磁化后，(原因)由于不连续性的存在，(后果)在工件表面和近表面的磁力线发生畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，(现象)在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。（2） 磁粉检测的适用范围1） 适用于铁磁材料。不适用于非铁磁材料和奥氏体不锈钢。2） 适用于检测表面和近表面缺陷，如裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、

3、冷隔和疏松等缺陷，缺陷显现直观，可以一目了然地观察到它的形状、大小和位置。根据缺陷的形态及加工特点，还可以大致确定缺陷是什么性质（裂纹、非金属夹杂、气孔等）。不适用于检测宽而浅的划痕、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。？3）适用于未加工的原材料（ 如钢坯），加工后的半成品、成品及在役或使用中的零部件。4）适用于管材、棒材、板材、型材和锻钢件、铸钢件和焊接件。所以标准规定的适用范围1 范围JB/T 4730的本部分规定了承压设备磁粉检测方法及质量分级要求。本部分适用于铁磁性材料制承压设备的原材料、零部件和焊接接头表面、近表面缺陷的检测，不适用于奥氏体不锈钢和

4、其它非铁磁性材料的检测。与承压设备有关的支承件和结构件，如有要求也可参照本部分进行磁粉检测。（3） 磁粉检测程序3.2 磁粉检测程序磁粉检测程序如下：1）预处理；2）磁化；3）施加磁粉或磁悬液；4）磁痕的观察与记录；5）缺陷评级；6）退磁；7）后处理。（4） 磁粉检测的优点和局限性磁粉检测的优点：1） 检测铁磁材料的表面和近表面（开口或不开口）缺陷。2） 能直观地显示缺陷的位置、形状、大小和严重程度。3） 具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷。所以标准规定4.1.3 铁磁性材料表面检测时，宜采用磁粉检测。 4）单个工件检测速度快，工艺简单，成本低廉，污染少。 5）采用合适的磁化方法，几

5、乎可以检测到工件表面的各个部位，基本上不受工件大小和几何形状的限制。 6）缺陷检测重复性好。 7）可检测受腐蚀的表面。磁粉检测的局限性1） 只适用于铁磁性材料，不适用于非铁磁材料和奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢焊缝。2） 适用于检测表面和近表面缺陷，不适用于埋藏较深的内部缺陷。3） 检测时的灵敏度与磁力线的方向有很大关系、若缺陷延伸方向与磁力线方向夹角小于20，缺陷就很难发现。另外，宽而浅的划痕、针孔状缺陷、锻造邹折也不易发现。4） 受几何形状影响，易产生非相关显示。？5） 若工件表面有覆盖层，将对磁粉检测有影响。用通电法和触头法磁化时，易产生电弧，烧伤工件。因此，电接触部位的非导电覆盖层必须打磨

6、掉。所以标准规定3.8.4 触头法3.8.4.2 采用触头法时，电极间距应控制在75mm200mm之间。磁场的有效宽度为触头中心线两侧1/4极距，通电时间不应太长，电极与工件之间应保持良好的接触，以免烧伤工件。6）部分磁化后具有较大剩磁的工件需进行退磁处理。1.3表面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无损检测方法，但其方法原理和适用范围区别很大，有各自的优点和局限性，在使用时互相补充。应该很好掌握各种检测方法，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。对于钢铁材料制成的工件，磁粉检测不管是在灵敏度还是在检测方法及检测成本上都占有相当的优势，只有在因材料或工

7、件形状等原因不能采用磁粉检测时，方使用渗透检测或涡流检测。表1-1 表面无损检测方法的比较第2章 磁粉检测物理基础2.1磁现象和磁场2.1.1磁的基本现象没有磁性的物体得到磁性的现象叫磁化采用什么方法能够使物体磁化？2.1.2磁场与磁感应线2.7.3影响漏磁场的因素真实的缺陷具有复杂的几何形状，计算其漏磁场是困难的。但这并不是说漏磁场是不可以认识的。可以对影响缺陷漏磁场的一般规律进行探讨。影响缺陷漏磁场的主要因素有：1、 外加磁化场的影响从钢铁的磁化曲线中可知，外加磁场的大小和方向直接影响磁感应强度的变化。而缺陷的漏磁场大小与工件材料的磁化程度有关。一般说来，在材料未达到近饱和前，漏磁场的反应

8、是不充分的。这时磁路中的磁导率一般都比较大，磁化不充分，则磁感应线多数向下部材料处“ 压缩”。而当材料接近磁饱和时，磁导率已呈下降趋势，此时漏磁场将迅速增加，如图 所示。2、缺陷位置及形状的影响钢铁材料表面和近表面的缺陷都会产生漏磁场。同样的缺陷在不同的位置及不同形状的缺陷在相同磁化条件下漏磁场的反映是不同的。表面缺陷产生的漏磁场较大，表面下的缺陷（ 近表面缺陷）漏磁场较小，埋藏深度过深时，被弯曲的磁感应线难以逸出表面，很难形成漏磁场。缺陷埋藏深度对漏磁场的影响见图缺陷方向同样对漏磁场大小有影响。当缺陷倾角方向与磁化场方向垂直时，缺陷所阻挡的磁通最多，漏磁场最强也最有利于缺陷的检出。而缺陷方向

9、与磁化场成某一角度时，漏磁场主要由磁感应强度的法线分量决定。缺陷倾角方向与磁化场方向平行时，所产生的漏磁场最小，接近于零。其下降曲线类似于正弦波曲线（图中虚线）。图表示了缺陷倾角与漏磁场大小的关系。同样宽度的表面缺陷，如果深度不同，产生的漏磁场也不一样。在一定范围内，缺陷深度与漏磁场增加成正比关系。同样深度缺陷，缺陷宽度较小时，则漏磁场易于表现。缺陷深度与宽度之比值（深宽比）是影响漏磁场的重要因素。深宽比愈大，漏磁场也愈强，缺陷也易于被发现。若宽度过大时，漏磁通反而会有所减小，并且在缺陷两侧各出现一条磁痕。一般要求缺陷深宽比应大于5。表面下的缺陷也是一样，气孔比横向裂纹产生的漏磁场小。球孔、柱

10、孔、链孔等形状都不利于产生大的漏磁场。图表示了剩磁法时缺陷深宽比与检出的所需磁场的关系。3、钢材表面覆盖层的影响 工件表面覆盖层会导致漏磁场在表面上的减小，如图为漆层厚度对漏磁场的影响。若工件表面进行了喷丸强化处理，由于处理层的缺陷被强化处理所掩盖，漏磁场的强度也将大大降低，有时甚至影响缺陷的检出。4、工件材料磁性的影响不同钢铁材料的磁性是不同的。在同样磁化场条件下，它们的磁性各不相同，磁路中的磁阻也不一样。一般说来，易于磁化的材料容易产生漏磁场。5、磁化电流类型的影响不同种类的电流对工件磁化的效果不同。交流电磁化时，由于集肤效应的影响，表面磁场最大，表面缺陷反映灵敏，但随着表面向里延伸，漏磁

11、场显著减弱。直流电磁化时渗透深度最深，能发现一些埋藏较深的缺陷。因此，对表面下的缺陷，直流电产生的漏磁场比交流电产生的漏磁场要大。第3章磁化电流、磁化方法与磁化规范 3.1磁化电流在磁粉检测中是用电流来产生磁场的，常用不同的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。由于不同电流随时间变化的特性不同，在磁化时所表现出的性质也不一样，因此在选择磁化设备与确定工艺参数时，应该考虑不同电流种类的影响。常用的磁化电流有交流电流、直流电流、整流电流（单项半波整流电、单相全波整流电、三项半波整流电和三相全波整流），在一些特殊的地方，还使用高压脉冲电流。3.1.1交流电流（AC）

12、交流电具有大小和方向的周期变化，在磁场特性上也是随时间作有规律变化。交流电具有集肤效应，其表面附近的磁场较为显著，可以提高工件表面缺陷检查的灵敏度，而且工件磁化后也容易退磁。交流电具有集肤效应的原因是由于导体在变化的磁场里因电磁感应而产生涡流。材料的电导率和相对磁导率增加时，或交流电的频率提高时，都会使集肤效应更加明显。50Hz交流电的集肤深度，大约2mm。3、交流电的优点和局限性P52(6)对截面变化的工件磁化时易用交流电。（9）对在用设备用交流电好于直流电。4、交流电断电相位的影响3.3.3 断电相位控制器 采用剩磁法检测时，交流探伤机应配备断电相位控制器。目的得到最大的剩磁。3.1.5如

13、何选择磁化电流对于钢铁的磁化来说，起作用的不是磁化电流的有效值或平均值，而是峰值。由于探伤机上的电流表多用有效值（交流）和平均值（直流）进行计算，因此存在一个峰值与其它值间的转换关系P561） 表面缺陷-交流电2） 铸造工件干法-单项半波整流电3） 表面或近表面缺陷-三相全波整流3.2 磁化方法目的是使工件得到什么样的磁场，最好的方法是缺陷与磁场垂直，也就是最佳的方法。3.2.1缺陷磁粉显示和检测灵敏度磁粉检测效果是用磁粉的堆积来显示的，是以工件上不允许存在的表面和近表面缺陷能否得到充分的显示来评定的。而这种显示又与缺陷处的漏磁场的大小和方向有密切关系。检测时被检材料表面细小缺陷磁粉显现的程度

14、叫做检测灵敏度，或叫做磁粉检测灵敏度。根据工件上缺陷显现的情况，磁粉的显示可分为四种情况：（1）显示不清。磁粉聚集微弱，磁痕浅而淡，不能显示缺陷全部情况，重复性不好，容易漏检，其检测灵敏度也是最低，不能作为判断缺陷的依据。（2）基本显示。磁粉聚集细而弱，能显示缺陷全部形状和性质，重复性一般。其检测灵敏度表现亦欠佳，做为缺陷判断依据效果不佳。（3）清晰显示。磁粉聚集紧密、集中、鲜明，能显示全部缺陷形状和性质，重复性良好，能达到需要的检测灵敏度。这是磁粉检测判断的标准。（4）假显示。缺陷处磁粉聚集过密，在没有缺陷的表面上有较明显的磁粉片或点状附着物。有时金属流线、组织及成分偏析、应力集中、局部冷作

15、硬化等成分组织的不均匀现象也有所显示。伪显示影响缺陷的正常判断，是检测灵敏度显示过度的反映，应该注意排除。以上四种显示并不是孤立的，在不同的检测条件下各种缺陷显现的情况并不一致，检测灵敏度也不一样。一般情况下较大的缺陷显示较为清晰，而细微缺陷磁痕则较模糊或不能显示。应该根据产品设计要求及工艺制度等来确定磁粉检测的检测灵敏度，使在工艺许可的条件下规定检查的缺陷的磁痕能够清晰显示。影响磁粉检测灵敏度的主要因素有： 正确的磁化参数（包括工件磁化的方向和磁场大小的确定）； 合适的检测时机； 适当的磁化方法和检验方法； 磁粉的性能和磁悬液浓度及质量； 检测设备的性能； 工件形状与表面粗糙度； 缺陷的性质

16、、形状和埋藏深度； 正确的工艺操作； 检测人员的素质； 照明条件等。 其中，合理地选择磁化方法和磁化规范的工艺参数是保证磁粉检测灵敏度的关键因素。即是说，要保证磁粉检测灵敏度，必须选择能够显示缺陷的最佳磁化方向的方法，以及能够在这种方法下清晰显示缺陷的磁化电流规范。3.2.2最佳磁化方向的选择1）磁场方向与发现缺陷的关系 工件磁化时，与磁场方向垂直的缺陷最容易产生足够的漏磁场，也就最容易吸附磁粉而显现缺陷的形状。当缺陷方向与磁场方向大于45角时，磁化仍然有效；当缺陷方向平行于或接近平行于磁场方向时，缺陷漏磁场很少或没有，发现不了缺陷造成漏检。必须对工件的磁化最佳方向进行选择，使缺陷方向与磁场方

17、向垂直或接近垂直，以获得最大的漏磁场。但是，工件中的缺陷方向是不确定的，可能有各种取向。这些方向有时难于预计。为了发现所有的缺陷，于是发展了各种不同的磁化方法，以便在工件上建立各种不同方向的磁场。磁粉探伤时，应该根据工件的加工工艺和使用历史对缺陷作一个预计，以寻找合适的磁化方向，即在工件上建立适合的工作磁路，以得到需要的磁化场。2）选择磁化方法应考虑的因素 选择工件磁化方法实际就是选择工件的最佳磁化方向。一般说来，选择工件磁化方法主要应考虑的因素有：（1）工件的尺寸大小。对于尺寸较小的工件，通常选用整体磁化的方法；而对于尺寸较大的工件，则选择局部磁化方法。（2）工件的外形结构。外形结构简单的工

18、件，通常采用单一的磁化方法。而形状比较复杂的工件，往往采用一种磁化方法缺陷难于完全显示，有必要采用多种磁化方法或多向磁化的方法。特别是一些体积较大而形状又较复杂的工件更是如此。（3）工件的表面状态。工件表面比较粗糙的工件可以采用直接通电的磁化方法。但有的工件直接通电会影响工件表面形态或使用效果，则只能采用感应磁化的方法。（4）工件检查的数量。对于数量较少的工件，可采用一般规定的磁化方法（ 如分两次或多次磁化）；但对于大批量的检查，则往往采用多向磁化或半自动化检查方法。（5）预计工件可能产生缺陷的方向。如原材料缺陷多采用周向磁化，使用中的工件多考虑应力集中处的疲劳裂纹常采用纵向磁化或多向磁化等。

19、对于以上因素，其基本要求都是要根据工件设计要求和过去使用中断裂的情况，结合材料应力和加工中容易出现的缺陷方向，选择适当的磁化方法。3.2.3磁化方法的分类根据工件磁化时磁场的方向，可以分为周向磁化、纵向磁化、多向磁化和辅助通电法。如图所示的是周向磁化主要磁化方法。纵向磁化的纵向磁场可由磁化线圈（螺线管）产生，也可由电磁轭或永久磁铁产生，其主要磁化方式如图 所示。为了能够一次磁化发现工件各个方向上的缺陷，根据磁场叠加的原理，可以采用两个或两个以上变化的磁场对工件同时进行磁化。当叠加的合成磁场方向不断变化时，工件中产生了一个大小及方向随时间成圆形、椭圆形或其它形状轨迹的多向组合磁场。因此可以发现多

20、于一个方向上的缺陷。多向磁化方法又称组合磁化法或复合磁化法。主要有螺旋形摆动磁场磁化法、十字交叉磁轭旋转磁场磁化法以及线圈交叉旋转磁场磁化法等。周向磁化和纵向磁化是指磁化时磁场的方向，通电磁化和间接磁化（通磁磁化）是指工件磁化时电流磁场产生的方式。所谓通电磁化，是指工件在磁化时自身全部或局部通过电流，工件的磁化是由通过工件电流的磁场完成的。这种磁化的方法有轴向通电磁化法、直角通电磁化法、触头通电磁化法以及感应电流磁化法等。前三种方法中工件作为电路的一部分由专门电极磁化；后一种则是利用电磁感应的原理在工件上感应出电流，使工件得到磁化。间接磁化是利用磁场感应原理将铁磁工件磁化，所以也叫通磁磁化。这

21、种磁化磁场可以是周向磁场（中心导体法），也可以是纵向磁场（ 线圈或磁轭），可能是由电流导体产生，也可由永久磁铁所产生。当工件置于这种磁场中，工件本身将被磁化。磁化工件的磁场又叫磁化场，它是外加的，不管有无工件这种磁化场都存在，除非人为取消它；而通电磁化的磁场在电流通过工件时产生，电流消失就没有了。这是二者的差别。通电磁化的磁场多属周向磁化，而感应磁化的磁场有可能是周向磁场，也可能是纵向磁场。3.2.4、磁化规范分级及其确定原则要保证磁粉检测的灵敏度，必须要合理地选择磁化方法和磁化规范。所谓磁化规范，是在工件上建立必要的工作磁通时所选择的合适的磁化磁场或磁化电流值。实际应用时，磁化规范按照检测灵

22、敏度一般可分为三个等级：（1）标准磁化规范。在这种情况下，能清楚显示工件上所有的缺陷，如深度超过0.05mm的裂纹，表面较小的发纹及非金属夹杂物等，一般在要求较高的工件检测中采用。通常把标准磁化规范叫做标准灵敏度规范。（2）严格磁化规范。在这种规范下，可以显示出工件上深度在0.05mm 以内的微细裂纹，皮下发纹以及其它的表面与近表面缺陷。适用于特殊要求的场合，如承受高负荷、应力集中及受力状态复杂的工件，或者为了进一步了解缺陷性质而采用。这种规范下处理不好时可能会出现伪像。严格磁化规范有时也叫做高灵敏度规范。（3）放宽磁化规范。在这种规范下，能清晰地显示出各种性质的裂纹和其它较大的缺陷。适用于要

23、求不高工件的磁粉检测。由于其检测灵敏度较上两种低，故有时也叫做低灵敏度规范。根据工件磁化时磁场产生的方向，通常又将磁化规范分为周向磁化规范和纵向磁化规范两大类。而根据检测时的检验方法又有连续法磁化和剩磁法磁化规范之分，不同的方法所得到的检测灵敏度也不尽相同。以连续法与剩磁法为例，连续法是在工件磁化的同时施加磁粉介质的方法，它适用于各种磁性材料，能在工件表面获得最大的检测灵敏度，但若磁化不当时也可能产生磁粉的假显示；剩磁法是利用材料磁化后的剩余磁场进行检测的，它能得到足够的检测灵敏度，但这是在工件材料保证有充分剩磁的情况下才有可能。另外，磁粉检测中的多向磁化是在各单向磁化磁场合成的基础上进行的，

24、选取磁化规范时应注意在磁场变化周期内的各个瞬时的合成磁场矢量对工件的磁化情况。根据磁粉检测的原理可知道，工件表面下的磁感应强度是决定缺陷漏磁场大小的主要因素。换句话说，应根据工件磁化时所需要的磁感应强度（磁通密度）的数值来确定相应的外加磁化场强度的大小。在制定一个工件的磁化规范时，需要综合考虑被检测工件的材质、热处理状态、形状与几何尺寸、技术要求及磁化方法等多种因素。具体地说，制定一个工件的磁化规范时，首先要根据材料的磁特性和热处理情况，确定是采用连续法还是剩磁法进行检验，然后根据工件尺寸、形状、表面粗糙度以及缺陷可能存在的位置及形状大小确定磁化的方法，最后再根据磁化后工件表面应达到的有效磁场

25、值及检验的要求确定磁化电流类型并计算出大小。不同的工件所采用的不同的方法以及不同的技术要求检测条件所选取磁化规范是不相同的。但根本的目的都是使工件得到技术条件许可下的最充分磁化。3.3 周向磁化方法及磁场分布3.3.1通电磁化法通电法又叫直接通电法，属周向磁化。方法是将工件夹在探伤机的一对接触板（电极）之间，使低电压的较大电流通过两电极进入被检测的工件。这时，在工件表面和内部将产生周向磁场，如图所示。通电时电流可沿着工件的任何夹持方向流动。如果工件截面是圆形，便产生环状磁场；长方形截面则产生椭圆形磁场。电流和磁场在方向上遵从通电导体右手螺旋法则。工件通过电流有几种形式：沿工件轴向通过磁化电流叫

26、轴向通电法，垂直于工件轴向通电磁化叫直角通电法；还有一种工件不便于采用探伤机上的固定接触板而采用夹钳夹住工件需要通电的部位进行磁化的方法叫夹钳通电法；直角通电法如图和夹钳通电法如图。通电法主要用来发现与磁场方向垂直而与电流方向平行的缺陷。工件通电时，磁力线流经的途径全部通过工件，磁场封闭在工件的轮廓内。若表面和近表面材料连续，就没有磁极产生，也就不能形成漏磁场；若工件表面有缺陷或材料有不连续处，磁力线将产生折射而形成漏磁场。通电法是一种最常用的有效的磁化方法，这种方法在多数情况下都能使磁场与缺陷方向成一个角度，对缺陷反应灵敏，具有方便快速的特点。特别适用于批量检验。只要控制通入工件电流的大小，

27、就可以控制产生磁场的大小。通电法的磁化电流可以采用任何一种电流。如图 表示了实心圆钢件和空心圆钢件通电法磁化时磁场分布的情况。从图中可以看出，实心工件中心和空心工件内壁磁感应强度为零，随着距工件中心距离的变化，磁感应强度逐渐增大，在工件外表面达到最大值。当磁场从工件上进入到空气中时，磁感应强度急剧减少。这是由于钢铁材料和空气磁导率不一样的缘故。在空气中，磁感应强度随着距离的增加进一步减少。从图中还可以看出，交流磁场在表面附近最大，而直流磁场从中心成比例地向表面增大，即对近表面的缺陷检出能力强于交流电。从上图中还可知，直接通电的空心工件内表面不存在磁场分布，因此直接通电方法不适用于工件内表面的磁

28、粉检测。通电法能对各种工件实施有效的磁化。它磁场集中，无退磁场，能对工件整体全长实施磁化；且操作方便，工艺简单，只要电流足够，短时间可进行大面积磁化，检测效率较高；同时，通电法的检测灵敏度也较高，磁化电流的计算也较容易，是最常使用的磁化方法之一。但该方法接触不良时会产生烧伤工件，也不能检测空心工件内表面的不连续性，夹持细长工件时，容易使工件变形。由于电流直接通过工件，通电时间过长时，工件发热现象严重。通电法常用于实心和空心工件如焊接件、机加工件、轴类、钢管、铸钢件和锻钢件的磁粉探伤。3.3.2 中心导体法中心导体法是将导体（心棒或电缆）穿入空心钢件的孔中，并置于孔的中心使电流从导体上通过，利用

29、导体产生的周向磁场来使工件得到感应磁化。这种方法又叫穿棒法或心棒法，也叫电流贯通法，如图所示。心棒通过电流时，在心棒周围产生的磁场在工件上形成了闭合的工作磁通。其磁场分布见图从图中可以看出，磁场在工件内表面具有最大值。随着距心棒中心距离的增加，工件中的磁感应强度值有所降低。在工件外表面以外急剧下降到磁场强度值，然后与距离成反比减少。心棒材料一般用导电良好的非铁磁材料，常采用铜或铝棒。中心导体法主要用来检查工件沿轴向（平行于电流方向或小于45范围内）的缺陷。由于它是感应磁化，工件内外表面的轴向缺陷及两端面的径向缺陷都可以发现。中心导体法在中空工件检查中广泛使用，如钢管、空心圆柱、轴承圈、齿轮、螺

30、帽、环形件、管接头以及较大法兰盘的孔等的检查中。它的最大优点是采用感应磁化，工件中无电流直接通过，不会产生电弧烧伤工件的情况；在磁化过程中，工件内外表面和端面都能得到周向磁化；对小型工件，可在心棒上一次穿上多个进行磁化以提高效率；工艺简单、检测效率高并且有较高的检测灵敏度。其不足处在于只能检查中空的零件，并且内外表面的检测灵敏度不一致，对于管壁较厚的工件更是如此。如果管状工件的直径过大或有某些特殊形状，在采用中心导体法时应作适当调整，如：1）大直径工件时可采用偏置心棒分段进行磁化。由于大直径工件整体磁化时需要电流过大，普通检测设备难于达到。这时可采用偏置心棒法进行磁化。方法是将导电心棒置于工件

31、孔中并贴近内壁放置，电流从心棒流过并在工件上形成局部周向磁场（见图），该磁场能够检测出空心工件心棒附近内外表面与电流方向平行和端面径向的不连续性。检查时，应采用适当的电流值对工件进行磁化，有效检查范围约为心棒直径的4倍。为了全面检查工件，使用中应转动工件或移动心棒，以检查整个圆周。为防止漏检，每次检查区域间应有10%的覆盖。2）一端有封头的工件，用心棒穿入作为一端，封头作为另一端，通电磁化，如图所示。3）大型工件的螺钉孔、法兰盘的固定孔等可用电缆穿过对孔周围实施检查。4）弯曲内孔的工件可用柔性电缆代替刚性心棒检查。5）小型空心环件，可将数个工件穿在心棒上一次磁化，如图所示。此外，还可以采用立式

32、磁化（工件和心棒直立），以检查内壁等。3.3.3 触头通电法触头通电法又叫支杆法、尖锥法或手持电极法。它是直接通电磁化的又一形式，它与轴向通电法的不同之处是将一对固定的接触板电极换成了一对可移动的支杆式触头电极，以便对大工件进行局部磁化，用来发现与两触头连线平行的不连续性。如图运用触头法可用较小的电流值在局部得到必要的磁化场强度。方法是调节两触头电极间的距离。一般间距可取150-200mm，特殊时可至300mm，但最短不宜小于50mm。下图是用触头法检查时两触头间的磁场分布和电流分布。3.8.4.2 采用触头法时，电极间距应控制在75mm200mm之间。磁场的有效宽度为触头中心线两侧1/4极距

33、，通电时间不应太长，电极与工件之间应保持良好的接触，以免烧伤工件。两次磁化区域间应有不小于10%的磁化重叠区。检测时磁化电流应根据标准试片实测结果来校正。触头法探伤时可用各种电流对工件进行磁化。采用半波整流电磁化效果更好。3.3.4 感应电流法感应电流法也是一种工件中通过电流的磁化方法。不过它不是直接用电极从电网（或设备）中得到电流，而是运用变压器原理，把环形工件作为变压器的次级线圈，当工件中磁通发生变化时就可能在工件上感应产生出大的周向电流，形成一个闭合的工作磁路。感应电流法原理如图所示。感应电流法又叫磁通贯通法。由于电流沿工件环形方向闭合流动，适合于检查工件内外壁及侧面上沿截面边缘圆周方向

34、分布的缺陷。这种方法工件不与电源装置直接接触，也不受机械压力，可以避免工件端部烧伤和变形。在一些环状薄壁工件（如轴承环）检查时经常用到。对一些较小的环状工件也可以采用另一种感应电流磁化的方法。即工件放在线圈中，线圈中心插入一根铁心，利用其交变磁通在工件上感应出电流。如图所示。采用感应电流方法磁化工件时，工件上的感应电流与磁通量的变化率成正比。为此，激磁线圈的磁势应足够大，才能产生合适的感应电流。感应电流法一般用交流电产生磁场，工件上产生的电流结合连续法可运用于检查软磁或剩磁小的工件。如果工件材料具有较大的剩磁时，也可以用快速切断电路的方法使电流迅速中断，其结果是磁通量也迅速变化消失。于是在工件

35、中可感应出一个沿工件圆周方向的、安培值很高的单脉冲电流。这样，工件就被环形磁场磁化，具有剩磁，即可采用剩磁法检验。这时，磁化用的电流为直流电流。3.3.5 环形件绕电缆法为了发现环形工件内外壁上沿圆周方向上缺陷，可以采用绕电缆的方式进行磁化，如图所示。由于磁路是一闭合铁磁体，无退磁场产生，工件易于磁化。但由于线圈绕制不方便，该法仅适用于检查批量不大的地方。环形件绕电缆法发现的缺陷正好与感应电流法相垂直，故可将两种方法结合成多向磁化方法进行检查。3.4 纵向磁化方法及磁场分布3.4.1 线圈法线圈法有固定线圈和柔性电缆缠绕线圈两种方法。固定线圈是指线圈外形、匝数、使用条件都确定的线圈，在磁粉探伤

36、中多采用短螺管线圈。柔性电缆缠绕线圈是指根据工件形状的不同而临时缠绕电缆形成的磁化线圈。如图所示。当电流通过线圈时，线圈中产生的纵向磁场将使线圈中的工件感应磁化。能发现工件上沿圆周方向上的缺陷，即与线圈轴垂直方向上的横向缺陷。采用快速断电方法还可以检查工件端面的横向不连续性。线圈法磁化时工件上无电流通过，操作方法也比较简单，有较高的检测灵敏度，是磁粉检测的基本方法之一。磁粉检测中多用短螺管线圈，它的磁场是一个不均匀的纵向磁场，工件在磁场中得到的是不均匀磁化。在线圈中部磁场最强，并向端部进行发散，离线圈愈远，其磁场发散愈严重，有效磁场也愈小。因此，对于长度远大于线圈直径的工件，其有效磁化范围仅在

37、距线圈端部约为线圈直径1/2的地方。线圈磁化方法在工件两端产生了磁极，形成了退磁场。工件在线圈中是否容易被磁化，除与工件的材料特性相关外，更与工件的长度和直径之比（ L/D）有密切关系。L/D 值愈小退磁场越强，工件也就愈难于磁化。另外，工件与线圈的截面积大小的比值也影响磁化效果。这是由于工件对激磁线圈的反射阻抗和工件表面退磁场增大的缘故。这个比值（S工作/ S线圈）叫填充系数，用表示。一般说来， 0.1时，这种影响可以忽略不计。在线圈法中，由于使用电流的不同，有交流线圈和直流线圈之分。交流线圈受电感的影响，通常匝数较少，磁化电流也较大，多采用大导线或铜条单层绕制（ 间绕或密绕）。这样线圈阻抗

38、较小，激磁磁场可以较大。直流线圈由于只有电阻，线圈匝数相对较多，为了保持短线圈的形状，通常采用多层密绕方式。在采用三相全波整流线圈磁化长条形工件时，工件两端的磁力线可能垂直于工件表面，工件两端表面的缺陷可能出现漏检。为了克服这一不足，通常采用快速断电方式切断线圈中的三相全波整流电流，使通过工件的磁场迅速为零，在工件内部形成非常大的低频涡流，同时在工作表面建立一种封闭的环形磁场，使工件端面的横向缺陷得以显现。快速断电效应可采用快速断电试验器测量验证。另外，为了适应一些较大工件的批量检查，也有将交流线圈作成间绕开合方式。但应注意间绕方式磁场的不均匀性。3.4.2 磁轭法磁轭法是纵向磁化的又一种形式

39、。它利用电磁轭或永久磁铁对工件感应磁化。在磁轭法中，工件是闭合磁路的一部分，在两个磁极之间磁化。根据设备装置的不同，又有固定式磁轭和便携式磁轭之分。固定式磁轭又叫做极间法。它是将工件夹在电磁轭的两个磁极之间。两个磁极的位置可作相对调整，工件就在这两个磁极间被整体磁化。在固定式磁轭中，磁路是在铁心中闭合的，除微小的空气隙外，磁路中磁通的损失较小。在磁化时，工件上的磁力线大体平行于两磁极间的连线，如图所示。固定式磁轭的磁化线圈多装在磁极两端（ 也有装在中部的）。这样可以提高磁极间的磁压使工件得到较高的磁感应强度。磁轭的铁心一般作得较大并选用软磁材料，以减少其中的磁阻。在检测中，如果工件长度较长，工

40、件中部由于离磁极较远，有可能得不到合适的磁化。有时将工件夹持在两极间，并在工件中心放上线圈，如果此时已形成闭合磁路，则也是一种极间式磁轭检测。在固定式磁轭中，一般多采用整流电流磁化方式。这是由于铁轭在交流电磁化容易受磁滞影响并产生磁滞损耗和涡流损耗，且交流磁化电流较大，线圈制作困难及散热不容易控制。便携式磁轭是一种轻便的适用于野外工作操作的电磁铁，主要用于对工件施行局部磁化。有直流和交流两种供电形式，其外形如图所示。便携式磁轭由一个专用的磁化线圈产生磁场，形磁轭形成两极。两极间的磁力线不是均匀的，如图表示了这种不均匀磁场。利用便携式电磁轭检测时，检测的有效范围取决于检测装置的性能、检测条件以及

41、工件的形状。一般是以两极间的连线为短轴的椭圆形所包围的面积，如图所示。工件上的磁场分布取决于磁极间的距离（ 极间距）。在磁路上总磁势一定的情况下，工件表面的磁场强度随着两极距离的增大而降低，图 表明了这种情况。便携式磁轭的间距有固定式和可调式两种。可调关节越多，关节间的间距越大，则磁轭上的磁阻也越大，工件上得到的磁化场强度越弱。为了防止磁化不足的情况产生，通常采用规定电磁吸力的方法来限制磁场，以保证检测工作的正常进行。3.8.5 磁轭法3.8.5.1 磁轭的磁极间距应控制在75mm200mm之间，检测的有效区域为两极连线两侧各50mm的范围内，磁化区域每次应有不少于15mm的重叠。3.8.5.

42、2 采用磁轭法磁化工件时，其磁化电流应根据标准试片实测结果来选择；如果采用固定式磁轭磁化工件时，应根据标准试片实测结果来校验灵敏度是否满足要求。3.4.3多向磁化及其它磁化方法多向磁化法是一种能在工件上获得多个方向磁场进行磁化的方法，它能在一次磁化过程中在工件上显现出多个磁化方向使工件得到磁化。它是根据磁场强度叠加的原理，使被磁化工件某一点同时受到几个不同方向和大小的磁场作用，在该点产生了磁场的矢量相加，磁场方向和大小随合成磁场周期性改变而在工件上磁化。多向磁化的磁化方向和大小在整个磁化时间内是变化的，但在某一个具体瞬时却是固定的。它的磁化轨迹在磁化周期内是一个固定的平面或空间的图形，在某一时

43、刻却是一个确定方向上的直线。3.4.3.1螺旋形摆动磁场磁化法该方法是一个固定方向的磁场与一个或多个成一定角度的变化磁场的叠加。这种磁化有多种方式，最常用的是对工件同时进行直流磁轭纵向磁化和交流通电周向磁化。其磁化装置如图所示。磁化时，工件上纵向磁场不变，周向磁场大小和方向随时间而变化。二者合成了一个连续不断地沿工件轴向摆动的螺旋状磁场。调节交流电流值就能调整合成磁场的摆动角度。直流磁场固定后，交流磁场越大，磁场的摆动范围也越大。在一般固定式磁粉探伤机里都装有直流线圈和交流通电磁化装置，可以形成摆动磁场对工件进行磁化。摆动磁场多向磁化装置中的纵向磁场也可以用其它电流（如交流）产生，不过此时磁场

44、不再是一个方向连续摆动的磁场。如果纵向和横向都采用交变电流产生的磁场，由于交流电相位的影响，中间可能会产生磁场过弱现象，即出现磁化轨迹的不连续现象，这是在选择探伤工艺时应加以注意的。3.4.3.2 旋转磁场磁化法旋转磁场是由两个或多个不同方向的变化磁场所产生，它的磁场变化轨迹是一个椭圆。旋转磁场磁化方法有多种，其中应用最多的是交叉磁轭磁化和交叉线圈磁化两种。交叉磁轭多用于对平面工件进行多向磁化，如对平板对接焊缝；交叉线圈则多用于对小型工件整体多向磁化，如对一些机加工零件进行检查等。（1）交叉磁轭旋转磁场% 交叉磁轭旋转磁场是将两个电磁轭以一定的角度进行交叉（如十字交叉），并各通以有一定相位差的

45、交流电流（如/2），由于各磁轭磁场在工件上的叠加，其合成磁场便成了一个方向随时间变化的旋转磁场。图是交叉磁轭外形图。交叉磁轭旋转磁场的强度大小决定于两个不同相位电流的大小和相位差。若通入的两个电流大小一样，相位角差/2时，其旋转磁场是一个平面上的正圆，如图 所示。（2）交叉线圈旋转磁场 用一组相交成一定角度的两只线圈，分别通入一定相位差的交流电流，由于各线圈磁场的变化，合成磁场将是空间上某一个方位上的旋转磁场。工件在线圈中通过时，就受到旋转磁场的磁化。若将线圈按不同的方位（如X、Y、Z轴向）交叉组合并相应通以合适的电流，就形成了空间任一方向上的旋转磁场。交叉线圈旋转磁场能一次发现工件上各个方向

46、的材料不连续性，但由于工件磁化时各个方向上的退磁场并不一致，因此旋转磁场所产生的椭圆轨迹的长短轴也不相同。下图是一组交叉线圈组成的旋转磁场的示意图。通入线圈的磁化电流的大小和相位差以及交叉线圈的交叉角度决定了旋转磁场的形状。若交叉角为/3，而相位角为2/3时，多向磁场为一椭圆，如图。3.5周向磁化规范的选择3.5.1、周向磁化规范选择计算式圆形工件周向磁化（通电法或中心导体法）时，工件表面上的磁感应强度用下式表示此时，使工件磁化的外加磁化电流为式中:I通过工件的电流强度(A）；D被磁化工件的直径（m）；H外磁场强度（A/m）。在实际计算中，D往往采用mm计算，则上式应为 友情提示：方案范本是经验性极强的领域，本范文无法思考和涵盖全面，供参考!最好找专业人士起草或审核后使用。