浅析无损检测中的磁粉检测技术

李强

摘 要：磁粉检测是目前无损检测常用的检测方法之一，该方法在无损检测中已经有了上百年的历史，随着现代无损检测方法的进步，磁粉检测方法也有了明显的改进。本文对磁粉检测法的分类和磁粉的种类以及磁化的方式等进行了介绍，阐明了磁粉检测技术是无损检测的重要方法。

关键词：无损检测；磁粉检测；技术

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0057-02

无损检测技术是指在不损害被检测对象性能和内部组织的前提下，通过检测对象内部的结构变化或者缺陷引起的声、光、电、磁等反映变化，利用现代化的技术手段、借助科学的检测设备来对被检测对象的表面或者内部的结构、特点以及缺陷的类型、种类、分布、数量和形状等进行检测的方法。现阶段无损检测技术方法很多，而磁粉检测是目前比较成熟的检测方法之一，利用磁粉检测几乎包含了航空、铁路以及机械等各个领域，是一种通过磁现象来检测铁磁材料表面裂纹和其他缺陷的一种检测技术。由于磁粉检测技术直观便利、而且成本低廉，很多仪器设备都能用来进行检测，因此在无损检测中得到了广泛的应用。

1 磁粉检测技术的原理

磁粉检测技术利用的是磁现象来对铁磁材料的表面进行无损检测的一种方法，如果被检测材料材质不均匀或者存在缺陷，就会改变磁感应线的方向，在强磁感应的作用下，被检测材料存在缺陷的部位会在磁通的作用下形成磁极，这时在被检测材料表面喷洒磁粉就会显示缺陷部位的磁痕，通过此方法就能判断被检测材料是否存在缺陷。

2 磁粉检测技术的类别

利用磁粉检测技术，一般需要对被检查材料进行磁化操作，然后喷洒磁粉，最后进行观察和最后的消磁工作。如果不要求也可以不做退磁处理，通常需要根据被检测材料的种类、材质和缺陷的位置和方向适当的对检测装置进行调整，已到达良好的检测效果。磁粉检测技术的类别很多，通常根据喷洒磁粉的过程可以分为连续法和剩磁法，根据磁粉的种类可以分为荧光磁粉和非荧光磁粉，根据磁粉的分散介质可以分为干式法和磁悬液法，根据磁化电流种类可以分为直流、交流和冲击电流法，根据磁化的方法可以分为周向磁化、纵向磁化和复合磁化法。

2.1 连续法和剩磁法

连续法是在被检测材料磁化时对材料进行喷洒磁粉的过程，一般是采用通电磁化的方法，等磁粉喷洒完毕以后才开始断开磁场，然后观察被检测材料表面流动的分散介质形成的还没有消失的磁痕。采用连续法要设定好完成整个被检测材料喷洒磁粉所需要的时间，如果磁化电流采用的是交流电，则只能使用连续法，而如果磁化电流使用的是直流电和脉动电流也可以使用该方法，一般来说连续磁化法的通电时间是1-3秒；剩磁法是在完成被检测材料的磁化操作后将磁场切断后再施加磁粉的方法。剩磁法对材料的检测效率要比连续法高，一般可以对但各部件和多个中小型部件同時进行检测。利用剩磁法需要注意在施加磁粉时要确保被检查材料的表面不能与其他强磁体接触。如果磁化电流采用的是冲击电流，则只能使用剩磁法，直流和脉冲电流磁化方法也可使用剩磁法，一般来说剩磁法的通电时间是0.25-1秒。

2.2 磁粉检测的种类和介质

2.2.1 荧光磁粉检测法和非荧光磁粉检测法

荧光磁粉检测法利用的是荧光磁粉作为检测的显示材料的检测方法，该方法需要利用磁粉探伤机在暗室里进行操作，该方法被公认为是检测表面裂纹最灵敏的方法之一，适用于对精密零部件的检测。利用荧光式磁粉探伤机检查材料时，应该确保紫外线照度计量检测机器发射的紫外线强度符合规定的要求，如果不符合或者有水银灯泄露现象，应该立即更换。非荧光粉检测法利用的是普通的磁粉作为显示材料，是通过普通自然光照来进行检测的方法，相比较荧光磁粉检测法，非荧光磁粉检测方法要求没有那么严格，不受光照条件的影响，因此非荧光磁粉检测法在无损检测中的应用范围更广泛。

2.2.2 干式磁粉和磁悬液法

在利用磁粉进行无损检测时，根据喷洒磁粉时不同的分散介质可以分为干式磁粉和磁悬液两种。干式磁粉法的选择必须保证磁粉和被检查材料表面充分的干燥，利用干式磁粉进行材料检测时，要将被检测材料的表面轻轻吹拂让干磁粉均匀的分布在材料表面，确保已喷洒的磁粉模态完整。为了能够在被检测材料表面形成磁痕，可以对测试面轻轻的振动或者先喷洒足够的干磁粉后通过静态的气流将多余的磁粉去除。磁悬液利用的分散介质主要是水和煤油等，必要时还可以添加活性剂或者防腐剂。要按照被检测材料的形状、尺寸、表面状态以及材料可能存在缺陷的性质和检测环境等来对磁粉和介质以及磁悬液的浓度以及喷洒的方法进行选择。由于被检测材料的表面和缺陷性质决定了喷洒磁悬液应该缓慢以确保适当的磁性、粒度、悬浊性和色调等，确保被检查材料的缺陷部分能够吸附磁粉，如果被检测材料表面和磁悬液都比较干净则能够出现比较清楚的磁痕。磁悬液的浓度是由无损检测装置搅拌槽内的磁悬液每百毫升所含磁粉沉淀的毫升数来表示，可以利用长玻璃试管来对磁悬液的浓度进行检测，将搅拌均匀的磁悬液倒入长玻璃试管中，静待30分钟后，试管内会出现明显的分层。一般来说荧光磁悬液的浓度为每百毫升0.1-0.5毫升，而非荧光磁粉悬浮液的浓度每百毫升为1.2-3毫升。尤其是在利用荧光粉做磁粉检测时，为了确定磁悬液的浓度，一般除了磁粉的粒度需要考虑外，还有磁粉喷洒的方式和时间也是需要考虑的，这样是为了确保磁悬液的浓度符合规定的标准，避免在判断被检查材料缺陷时的判断失误。在无损检测装置使用期间，应该要确保喷洒磁悬液的的设备不出现堵塞现象。需要说明的是，由于检测环境的限制，一般来说干式磁粉检测法的适用范围要远远小于磁悬液检测法。

3 磁化方法的选择

在对被检测材料进行磁化时，磁场方向要符合物理学中关于电磁场的右手螺旋定律。一般磁化方法分为纵向磁化、周向磁化和复合磁化等方法。

（1）纵向磁化是指磁化电流的流通方向与被检测材料的轴线垂直或者形成磁场的磁力线与被检测材料的轴线相对平行，磁场的方向最好是与被检测材料预测有缺陷的方向垂直。常用的方法是单向磁轭法，将材料的被检测位置放置在电磁轭和两个磁极之间，磁化电流通过电磁轭的激磁线圈时，磁轭铁芯的两个磁极与检测件之间形成闭合的磁场，两个磁极间中心连线的垂直方向是磁场最强的地方，而且随着磁极距离的增加磁场会变得越来越小。因为磁轭法磁化时与被检测件之间形成的是闭合电磁场，因此可以不用考虑退磁场。

（2）周向磁化是指磁化电流的方向与被检测材料的轴线互相平行并形成一个圆周方向的磁场，被检测材料放置在磁粉探伤机的两个电极之间，磁化电流通过轴向并在被检测材料表面形成闭合的周向磁场。一般来说工业上主要利用周向磁化来进行棒材和管材的无损检测。

（3）复合磁化是对被检测材料在几个不同的方向来施加磁场，利用不同方向的磁场同时对工件进行磁化。复合磁化相对于纵向磁化和周向磁化这种单向磁化方法相比，由于磁场方向众多，因此检测效率很高，而且由于检测成本低廉，操作也比较简单，因此在目前的无损检测中得到了广泛的应用。

4 被检测材料退磁的处理

在对被检测材料进行磁粉无损检测时，为了避免连续检测会让材料之间受磁化作用的影响以及被检测材料的剩磁会对今后的机械加工和测量装置产生不良的影响等现象，需要对被检测材料进行退磁处理，退磁的方法和施加磁场的方法正好相反，让磁场一边反向移动一边减弱磁场，直到达到退磁的要求。如果利用的直流磁化法，由于该方法的磁场渗透性好，因此剩磁难以清除，必须利用专门的退磁工具，然后利用磁计量计来确定退磁的效果。

总之，对于被检测材料进行磁粉无损检测是无损检测技术中的常用的方法之一，只有确保被检测材料的正常才能进行设备的生产和组装，同时对于无损检测技术人员也要具有一定的专业资质和经验，确保无损检测结果的准确性。

参考文献

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