浅谈磁粉探伤检测方法的发展

赵磊 丛林永

摘 要：我国近些年在磁粉探伤检测基础理论与应用技术研究、设备与器材研制、标准化等工作上均取得了显著成果，检测技术在工业产品的生产与使用中获得充分应用，磁粉探伤检测方法也在不断革新。本文首先介绍了磁粉探伤的相关内容，包括磁粉探伤的基本内涵和原理；接着重点阐述了目前磁粉探伤检测方法，分别介绍了周向磁化检测法和纵向磁化检测法；最后分析了未来磁粉探伤技术发展的最终方向应该是全自动荧光磁粉探伤技术。

关键词：磁粉探伤；方法；发展

1 磁粉探伤检测概述

磁粉探伤检测是对磁性材料表面或近表面的损伤进行探测的一种无损检测方法，通常检测的零件为耐压容器件、焊接件、返修件和半成品。随着对检测精度要求的提高，磁粉检测设备也随之不断的发展，检测灵敏度和可靠性都相应的有了提升。国家的相关学者对磁粉探伤理论的研究也在不断完善，加之国家对相关检测人员的重视，共同促进了我国磁粉探伤检测技术的发展。磁粉探伤检测是无损检测中使用广泛的一种方法，该方法的适用范围广泛，而且该方法可以检测出缺陷产生的大体原因，如裂纹、夹渣、白点、气孔、未焊接等缺陷，方便检测人员及时做后续处理。

磁粉探伤原理是首先将被检测材料通过磁粉探伤机磁化，然后材料表面吸附的磁粉会按照一定的规律排列，可以通过肉眼直接观察，我们称之为磁痕。磁痕如果出现畸变，则表示该处存在着缺陷，通过观察可确定出缺陷的位置、形状、大小，并能根據具体的磁痕规律判断缺陷产生的原因。该方法检测结果直观，检测灵敏度高，且适用于各种形状的磁性工件的检测，不足之处在于该方法仅限于检测磁性材料，而且只能检测工件表面的缺陷情况。

2 常用磁粉探伤检测方法

2.1 周向磁化检测

周向磁化检测是指磁化产生的磁力线方向与磁化电流方向垂直，并垂直于工件纵向分布，磁场方向符合右手定则。这种磁化可检测出与工件轴线基本平行的纵向存在的缺陷。周向磁化检测时首先将试件按规定夹持在探伤机两夹头上，逐渐增大磁化电流，观察磁粉探伤机周向磁化电流的指示值，应能达到规定的电流值。利用相应规格的电流互感器或分流器，将对应量程的标准电流表和标准电压表接入磁粉探伤机磁化电流的输出端。调整磁化电流，在磁粉探伤机的周向磁化电流指示表的30%、60%和100%三点记录标准电流表的指示值，得到与磁粉探伤机电流表读数相对应的测量值，重复测量3次。并根据得到的数据及以上分析的测试信号在系统中的传送过程来判断发生故障的部分。

通常情况下，一个工件所有的工位在检测时使用相同大小的电流进行采样，信号被传到计算机以后程序员会根据工件的具体参数对所得信号进行修正，这样就可以使整个工件在同一个标准下进行比较。如果修正后出现大部分工位显示不正常的现象，则可能是因为修正过程出现了偏差，需要对原始信号重新修正。另一方面，如果标准表读数与采样表值出入较大，则采样表可能出现不正常工作现象，需考虑更换采样表后重新检测。

2.2 纵向磁化检测

纵向磁化检测是指工件中产生的感应磁场方向与工件轴线平行的磁化方法。该磁化法主要检测工件表面或近表面的横向缺陷，即与工件轴线方向相垂直或成某角度的缺陷。纵向磁化电流的检测方法同周向磁化电流的检测相同，但随磁化线圈的形状、放置位置等因素变化，原则上要求略高于周向磁化的磁场强度，以安匝数计。相对误差计算方法同周向磁化电流的相对误差计算方法相同。3 磁粉探伤检测发展方向

经过几十年的发展，我国已经形成了由便携式磁轭探伤装置、移动式磁粉探伤装置、固定式磁粉探伤机、专用及半自动化磁粉探伤机构成的磁粉检测设备系列，部分产品的性能指标达到国际先进水平。我国固定式磁粉探伤机的种类较多，如CJW交流型系列、CEW交直流型系列、CXW复合磁化型系列、CZQ直流探伤-超低频退磁型系列以及CDG多功能型系列等，可满足各种中小型零件的磁粉检测需求。专用及半自动化磁粉探伤机发展迅速，数十个种类产品已面市，如螺栓磁粉探伤机、管端荧光磁粉探伤机、齿轮磁粉探伤机和轴颈磁粉探伤机等，满足了特定工件大批量生产时的半自动化检测需求。我国研制的高灵敏度荧光磁粉、油基载液以及缺陷显示膜等具有国际先进水平。自行研制的特斯拉计（CT，HT102及TYU-2000H）、JXC袖珍式磁强计、ST白光照度计、UV-A辐射照度计、磁粉性能测定装置、标准试片（A，C，D型）和标准试块（B，E型）等辅助器材的性能与国外同类产品的水平相当。

磁粉探伤技术发展的最终方向应该是全自动荧光磁粉探伤技术。该技术是在现代CCD摄像机和光学扫描等相关技术水平发展的基础上发展起来的，该技术利用荧光磁粉成像实现全自动探测，代替了人眼观察，从而可以减少人为过失造成的漏洞。该项技术研发的核心是图像的采集和处理，如今还面临着成像灰度不均、非平面工件成像、伪裂纹信号、紫外照明亮度随时间衰减及荧光磁粉磁悬液浓度的一致性及均匀性、运动模糊、有效成像区域的选择、算法的稳定性以及实时性等问题。目前的研究的重点是在缺陷的识别和原因判断方面，在未来的发展还有一段路要走。

4 结束语

几十年来，特别是近30年来，我国磁粉、渗透检测技术获得了快速的发展，全自动荧光磁粉探伤技术也在研发当中，总结过去，展望未来，有必要开展以下几个方面的工作：

一是实现多种技术的融合，提高技术的能力。如采用超声波振动-PT技术，增加渗透剂的渗透能力，提高PT检测灵敏度和检测速度；采用遥控机器人-PT技术，实行远距离PT检测，完成核反应系统等特殊条件的内部表面检测任务；采用MT/PT-内窥镜技术，完成深孔、腔内壁检测等。

二是充分利用数字化技术，进一步提高自动化水平。

三是开展微缺陷检测技术研究，提高检测灵敏度。

高推重比航空发动机等高端产品对零件表面的质量要求十分苛求，如要求发现陶瓷零件表面15μm的缺陷，飞机全寿命设计也要求发现尽可能小的萌生缺陷。因此，现阶段所采用的磁粉与渗透剂已不能胜任如此微小缺陷的检测工作，应尽快开发纳米级材料，并开展相应的检测技术研究。未来表面检测技术水平的提高，有赖于新技术的突破。唯有创新，才能实现我国从无损检测大国到无损检测强国的转变。