磁粉检测基础原理及应用

张艳青陈晨周泰龙

中船重工龙江广瀚燃气轮机有限公司
黑龙江哈尔滨150001

摘要：随着工业化水平不断提高，科学技术的不断进步，磁粉检测技术有了很大进展，并广泛应用于航空航天、船舶电力等各个领域，我国比较重视磁粉检测的基础理论研究，已经取得较大进展。本文首先分析了磁粉检测基础原理，其次探讨了磁粉检测技术应用，以供参考。

关键词：磁粉检测;工业化;基础原理;技术应用

引言

磁粉检测可以检测铁磁性材料的表面或近表面存在的缺陷，具有较高的检测灵敏度,检测单一零部件时具有其成本低、速度快等优点,合理使用不同的磁化方法,几乎可以检测出工件表面或近表面各个方向的缺陷，而且磁粉检测的检验重复性较好，可以直观显示缺陷大小、位置等具体信息。磁粉检测作为五大常规无损检测方法之一，已经被广泛应用于各个领域，在未来随着材料科学与磁粉检测设备的进步，会给磁粉检测技术带来更成熟的应用[1]。

1磁粉检测技术基础原理

铁磁性零部件经过磁化后，磁感应强度增加，磁力线变得密集，如果零部件中存在缺陷，比如气孔、夹渣或裂纹等，缺陷的磁导率又与零部件本体存在较大差异，那么部分磁力线在遇到缺陷时就会改变方向，如果缺陷处于零部件的表面或近表面，部分磁力线可能会绕过缺陷，逸出零部件表面，在缺陷附近形成漏磁场，由于漏磁场具有方向性，那么在零部件的缺陷附近就会形成磁极，磁极具有吸引铁磁性物质的能力，磁粉检测中就是利用漏磁场的局部磁极吸引磁粉颗粒以达到显示缺陷的目的。一般来说，首先需要对铁磁性零部件进行磁化。然后，在零部件表面喷撒一些磁粉，如果零部件表面或近表面存在缺陷，磁粉颗粒会被缺陷位置的漏磁场所吸引而附着在其表面。在一定光照条件下可以观察到零部件表面的磁粉颗粒会在磁力作用下沿磁场进行堆积，形成具有一定形状的磁痕，根据磁痕的显示可判定试件表面的缺陷情况，磁痕具有放大缺陷显示的特点。零部件的缺陷处和不连续处（零部件的材料、结构或形状等原因形成的不连续性）均会出现磁痕。

2磁粉检测技术应用

2.1焊接件磁粉检测

焊接技术在航空航天、石油化工等多种领域广泛使用，随着工业的迅速发展，焊接技术的日益成熟，对磁粉检测方法及工艺也提出了更高的要求。裂纹作为焊接技术中常见的代表性缺陷，在零部件服役时容易成为焊缝中的疲劳源，对于承受交变载荷或处于应力腐蚀环境的焊接接头危害极大，磁粉检测焊缝时检测范围应包括金属与母材的热影响区，而热影响区在焊缝每侧的宽度约为焊缝宽度的一半。因此，通常要求检测的宽度为两倍焊缝宽度。对于不同的检测条件可选择不同的磁粉检测方法，磁轭法是焊缝检测常用方法之一，操作方便，设备简单，但能单一方向磁化焊缝，为了检出各个方向的缺陷，每个部位至少需要做两次互相垂直的检测；触头法也是磁粉检测常用方法之一，可以调节电极间距，根据检测部位结构等因素或灵敏度要求来调整电极间距和电流值；交叉磁轭法的主要优点是灵敏度高，同时检测效率也比较高，在目前的锅炉和压力容器等特种设备检测中应用较为广泛[2]。

2.2锻钢件磁粉检测

锻造工艺的生产效率较高而且节省原材料，锻钢件致密性好且强度高，因此锻钢件在我国工业生产中占有较大比重。依据一般的锻造工艺路线，锻钢件易产生如下缺陷：在锻造过程中易产生夹渣、气孔、折叠和白点等；热处理过程中假若引起应力集中等原因易产生淬火裂纹等；机械加工过程中易产生磨削裂纹等；表面处理时同热处理过程一样，也易产生淬火裂纹等缺陷。对于磁粉检测方法的选择一般要考虑铸钢件的尺寸、结构、检验部位、灵敏度要求等因素，对于尺寸比较大的锻钢件，一般采用磁轭法或触头法进行磁粉检测；对于细长结构的轴类锻钢件，通常采用通电法或中心导体法配合线圈法进行磁粉检测；对于环形锻钢件也可以采用中心导体法配合感应电流法进行磁粉检测。

2.3铸钢件磁粉检测

复杂零件易于成型是铸钢件的优点，如空心十字铸钢件或凸轮等就难以通过锻造实现。铸钢件种类繁多，既有大体积砂型铸造的铸钢件，也有小体积精密铸造的铸钢件。大体积的砂型铸钢件可使用磁轭法或触头法进行磁粉检测，小体积的精铸件可在固定磁粉探伤机至少两个方向磁化，湿法检测。需要注意的是铸钢件由于受内应力的影响，为避免漏检延迟裂纹，需要等待一两天后进行磁粉检测。

2.4锅炉磁粉检测

在锅炉的正常稳定运行过程中,定检工作对其有着十分重要的作用,能够在很大程度上保证锅炉稳定、安全地持续工作。对于水冷壁集箱部分，需要抽检吊耳与集箱连接处的焊缝，还应当对环形集箱弯头对接焊缝、管座角焊缝以及集箱封头焊缝中的铁磁性焊缝按相关标准进行磁粉检测抽检；对于安全阀管座角焊缝必要时也需进行磁粉检测或渗透检测；减温器筒体的环焊缝与封头焊缝，必要时也需要进行磁粉检测抽检或渗透检测抽检。高参数大锅炉由于制造工艺更加复杂，产生缺陷的概率增加，所以对于该类锅炉的检测要求更高，按期定检很大程度上提高了锅炉的可靠性和安全性。

2.5压力容器磁粉检测

压力容器同锅炉一样，也需要由特种设备检验机构按一定周期，在压力容器停机时进行定期检测。低合金钢或碳钢制成的低温压力容器、有再热裂纹倾向、环境开裂倾向或发生机械损伤的压力容器；标准抗拉强度下限值大于540MPa的低合金钢制压力容器；存在应力集中部位或变形部位，T型接头，接管角接接头等重点部位；对于以上压力容器中的铁磁性部位均需要进行磁粉检测。

2.6压力管道磁粉检测

压力管道应用领域极为广泛。它作为一种特殊的承压特种设备已经越来越广泛的应用在石油、化工及电力领域当中。以一套石油加工装置为例，其所包含的压力容器有数十台或百余台，但它的压力管道数量可能达到数千条。与压力容器相比，压力管道的安全管理更加复杂。工业管道定检的表面无损检测重要部位如下：宏观检测时发现裂纹或可疑情况的管道；长期承受交变载荷的管道；处于应力腐蚀环境的管道等。

3磁粉检测技术的现状

近年来，我国磁粉检测检测设备发展很快，某些型号的退磁设备已达到国外同类设备水平，磁粉检测设备智能化、半自动化和自动化已经研制成功，并进入到生产应用阶段；在磁粉检测器材方面，我国研制的磁粉检测载液性能已经与国外同类产品持平；在磁粉检测工艺方面，我国研制的橡胶铸型法比国外同类方法优越。从各方面都可以看出我国的磁粉检测水平已经走在世界前列。

结语

综上所述，在面对不同检测条件时，了解磁粉检测理论基础，就可以在满足标准和工艺的前提下灵活使用不同的磁粉检测方法，我国对磁粉检测基础理论研究比较重视，已取得较大进展，相信磁粉检测会在各行各业得到更为广泛的应用，为保证产品质量做出贡献[3]。

参考文献

[1]邱春.磁粉检测在压力容器检验中的应用研究[J].福建冶金,2020,49(6):55-56.

[2]张峥,林郡,张惠芳,等.磁粉检测技术在在役压力容器检验中的应用[J].石油化工设备,2011,40(S2):34-36.

[3]林平来,李绪丰,吴喜来.带涂层压力容器的磁粉检测[J].中国特种设备安全,2010,26(11):40-42.