五大常規(guī)無(wú)損檢測(cè)技術(shù):射線檢測(cè)(Radiographic Testing)、超聲檢測(cè)(Ultrasonic Testing)、磁粉檢測(cè)(Magnetic Particle Testing)、滲透檢測(cè)(Penetrant Testing)、渦流檢測(cè)(Eddy Current Testing)。
一:射線檢測(cè)(RT)的原理和特點(diǎn)
射線檢測(cè)(Radiographic Testing),業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱RT,是工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Nondestructive Testing)的一個(gè)重要專業(yè)門類。
射線檢測(cè)主要的應(yīng)用是探測(cè)工件內(nèi)部的宏觀幾何缺陷。按照不同特征,可將射線檢測(cè)分為多種不同的方法,例如:X射線層析照相(X-CT)、計(jì)算機(jī)射線照相技術(shù)(CR)、射線照相法,等等。
下圖:
第一行左起一:固定式磁粉探傷機(jī);第一行左起二:射線檢測(cè)室的防護(hù)屏蔽門。
第二行左起一:便攜式X射線管;第二行左起二:A型顯示的模擬式超聲波探傷儀。
射線照相法,利用X射線管產(chǎn)生的X射線或放射性同位素產(chǎn)生的γ射線穿透工件,以膠片作為記錄信息的器材的無(wú)損檢測(cè)方法。該方法是最基本、應(yīng)用最廣泛的的一種射線檢測(cè)方法,也是射線檢測(cè)專業(yè)培訓(xùn)的主要內(nèi)容。
射線照相法的原理
射線檢測(cè),本質(zhì)上是利用電磁波或者電磁輻射(X射線和γ射線)的能量。
射線在穿透物體過(guò)程中會(huì)與物質(zhì)發(fā)生相互作用,因吸收和散射使其強(qiáng)度減弱。強(qiáng)度衰減程度取決于物質(zhì)的衰減系數(shù)和射線在物質(zhì)中穿透的厚度。
射線照相法的原理:如果被透照物體(工件)的局部存在缺陷,且構(gòu)成缺陷的物質(zhì)的衰減系數(shù)又不同于試件(例如在焊縫中,氣孔缺陷里面的空氣衰減系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼的衰減系數(shù)),該局部區(qū)域的透過(guò)射線強(qiáng)度就會(huì)與周圍產(chǎn)生差異。把膠片放在適當(dāng)位置使其在透過(guò)射線的作用下感光,經(jīng)過(guò)暗室處理后得到底片。
射線穿透工件后,由于缺陷部位和完好部位的透射射線強(qiáng)度不同,底片上相應(yīng)部位等會(huì)出現(xiàn)黑度差異。射線檢測(cè)員通過(guò)對(duì)底片的觀察,根據(jù)其黒度的差異,便能識(shí)別缺陷的位置和性質(zhì)。
以上描述的基本原理和醫(yī)院拍X光大同小異。
射線照相法的特點(diǎn)
1、適用范圍
適用于各種熔化焊接方法(電弧焊、氣體保護(hù)焊、電渣焊、氣焊等)的對(duì)接接頭,也能檢查鑄鋼件,在特殊情況下也可用于檢測(cè)角焊縫或其他一些特殊結(jié)構(gòu)工件。
2、射線照相法的優(yōu)點(diǎn)
a)缺陷顯示直觀:射線照相法用底片作為記錄介質(zhì),通過(guò)觀察底片能夠比較準(zhǔn)確地判斷出缺陷的性質(zhì)、數(shù)量、尺寸和位置。
b)容易檢出那些形成局部厚度差的缺陷:對(duì)氣孔和夾渣之類缺陷有很高的檢出率。
c)射線照相能檢出的長(zhǎng)度和寬度尺寸分別為毫米數(shù)量級(jí)和亞毫米數(shù)量級(jí),甚至更少,且?guī)缀醪淮嬖跈z測(cè)厚度下限。
d)幾乎適用于所有材料,在鋼、鈦、銅、鋁等金屬材料上使用均能得到良好的效果,該方法對(duì)試件的形狀、表面粗糙度沒(méi)有嚴(yán)格要求,材料晶粒度對(duì)其不產(chǎn)生影響。
3、射線照相法的局限
a)對(duì)裂紋類缺陷的檢出率則受透照角度的影響,且不能檢出垂直照射方向的薄層缺陷,例如鋼板的分層。
b)檢測(cè)厚度上限受射線穿透能力的限制,例如420kV的X射線機(jī)能穿透的最大鋼厚度約80mm,鈷60放射性同位素(Co60)γ射線穿透的最大鋼厚度約150mm,更大厚度的工件則需要使用特殊的設(shè)備——加速器,其最大穿透厚度可達(dá)400mm以上。
c)一般不適宜鋼板、鋼管、鍛件的檢測(cè),也較少用于釬焊、摩擦焊等焊接方法的接頭的檢測(cè)。
d)射線照相法檢測(cè)成本較高,檢測(cè)速度較慢。
e)射線對(duì)人體有傷害,需要采取防護(hù)措施。
二:超聲檢測(cè)(UT)的原理和特點(diǎn)
超聲檢測(cè)(Ultrasonic Testing),業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱UT,是工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Nondestructive Testing)中應(yīng)用最廣泛、使用頻率最高且發(fā)展較快的一種無(wú)損檢測(cè)技術(shù),可以用于產(chǎn)品制造中質(zhì)量控制、原材料檢驗(yàn)、改進(jìn)工藝等多個(gè)方面,同時(shí)也是設(shè)備維護(hù)中不可或缺的手段之一。
超聲檢測(cè)主要的應(yīng)用是檢測(cè)工件內(nèi)部宏觀缺陷和材料厚度測(cè)量。
按照不同特征,可將超聲檢測(cè)分為多種不同的方法:
(1)按原理分類:超聲波脈沖反射法、衍射時(shí)差法(Time ofFlight Diffraction,簡(jiǎn)稱TOFD)等。
(2)按顯示方式分類:A型顯示、超聲成像顯示(B、C、D、P掃描成像、雙控陣成像等)。
超聲檢測(cè)原理
超聲檢測(cè),本質(zhì)上是利用超聲波與物質(zhì)的相互作用:反射、折射和衍射。
(1)什么是超聲波?
我們把能引起聽(tīng)覺(jué)的機(jī)械波稱為聲波,頻率在20-20000Hz之間,而頻率高于20000Hz的機(jī)械波稱為超聲波,人類是聽(tīng)不到超聲波的。對(duì)于鋼等金屬材料的檢測(cè),我們常用頻率為0.5~10MHz的超聲波。(1MHz=10的六次方Hz)
(2)如何發(fā)出和接收超聲波?
超聲檢測(cè)用探頭的核心元件是壓電晶片,其具有壓電效應(yīng):在交變拉壓應(yīng)力的作用下,晶體可以產(chǎn)生交變電場(chǎng)。
當(dāng)高頻電脈沖激勵(lì)壓電晶片時(shí),發(fā)生逆壓電效應(yīng),將電能轉(zhuǎn)換成聲能(機(jī)械能),探頭以脈沖的方式間歇發(fā)射超聲波,即脈沖波。當(dāng)探頭接受超聲波時(shí),發(fā)生正壓電效應(yīng),將聲能轉(zhuǎn)換成電能。
超聲檢測(cè)所用的常規(guī)探頭,一般由壓電晶片、阻尼塊、接頭、電纜線、保護(hù)膜和外殼組成,一般分為直探頭和斜探頭兩個(gè)類別,后者的話通常還有一個(gè)使晶片與入射面成一定角度的斜鍥塊。
下圖為典型的斜探頭結(jié)構(gòu)圖
下圖為斜探頭的實(shí)物圖:
該探頭型號(hào):2.5P8*12 K2.5,其參數(shù)為:
a)2.5代表頻率f:2.5MHz;
b)P代表晶片材料為:鋯鈦酸鉛陶瓷,具有溫度穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)異、容易制造而且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn);
c)8*12代表矩形晶片尺寸為:8mm*12mm;
d)K2.5代表:斜探頭折射角的正切值為2.5,即tan(68.2°)=2.5,其折射角為68.2°。
A型顯示的超聲波脈沖反射法工作原理:
聲源產(chǎn)生的脈沖波進(jìn)入到工件中,超聲波在工件中以一定方向和速度向前傳播。當(dāng)遇到兩側(cè)聲阻抗有差異的界面時(shí)(聲阻抗存在差異往往是因?yàn)椴牧现心撤N不連續(xù)性造成,如裂紋、氣孔、夾渣等)部分聲波被反射,檢測(cè)設(shè)備接受和顯示:分析聲波幅度和位置等信息,評(píng)估缺陷是否存在或存在缺陷的大小位置等。
A型顯示的超聲波脈沖反射法的特點(diǎn)
1、適用范圍
適用于金屬、非金屬和復(fù)合材料等多種制件。
a)原材料、零部件檢測(cè):鋼板、鋼鍛件、鋁及鋁合金板材、鈦及鈦合金板材、復(fù)合板、無(wú)縫鋼管等。
b)對(duì)接焊接接頭檢測(cè):鋼制對(duì)接接頭(包括管座角焊縫、T形焊接接頭,支撐架和結(jié)構(gòu)件),鋁及鋁合金對(duì)接接頭
下圖為鋼制對(duì)接接頭:T形焊接接頭。
2、A型顯示的超聲波脈沖反射法的優(yōu)點(diǎn)
a)穿透能力強(qiáng),可對(duì)較大厚度范圍內(nèi)的工件內(nèi)部缺陷進(jìn)行檢測(cè)。如對(duì)于金屬材料,可檢測(cè)厚度為1~2mm的薄壁管材和板材,也可檢測(cè)幾米長(zhǎng)的鋼鍛件。
b)缺陷定位較準(zhǔn)確。
c)對(duì)面積型缺陷的檢出率較高。
d)靈敏度高,可檢測(cè)工件內(nèi)部尺寸很小的缺陷。超聲檢測(cè)理論靈敏度約為超聲波波長(zhǎng)的一半,當(dāng)檢測(cè)對(duì)象為鋼制件,采用2.5MHz頻率的超聲斜探頭,其靈敏度約為0.65mm。
e)檢測(cè)成本低、速度快,設(shè)備輕便,對(duì)人體及環(huán)境無(wú)害,現(xiàn)場(chǎng)使用較方便。
3、A型顯示的超聲波脈沖反射法的局限
a)對(duì)工件中的缺陷進(jìn)行精確的定性、定量仍需作深入研究。
b)對(duì)具有復(fù)雜形狀或不規(guī)則外形的工件進(jìn)行超聲檢測(cè)有困難。
c)缺陷的位置、取向和形狀對(duì)檢測(cè)結(jié)果有一定影響。
d)工件材質(zhì)、晶粒度等對(duì)檢測(cè)有較大影響。
e)檢測(cè)結(jié)果顯示不直觀,檢測(cè)結(jié)果無(wú)直接見(jiàn)證記錄。
三:滲透檢測(cè)(PT)的原理和特點(diǎn)
滲透檢測(cè)(Penetrant Testing),業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱PT,是工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Nondestructive Testing)應(yīng)用最早的無(wú)損檢測(cè)方法,由于滲透檢測(cè)簡(jiǎn)單易操作,其在現(xiàn)代工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
滲透檢測(cè)主要的應(yīng)用是檢查金屬(鋼、鋁合金、鎂合金、銅合金、耐熱合金等)和非金屬(塑料、陶瓷等)工件的表面開(kāi)口缺陷,例如表面裂紋等。
工業(yè)產(chǎn)品在制造和運(yùn)行過(guò)程中,可能在表面產(chǎn)生寬度零點(diǎn)幾微米的表面裂紋, 斷裂力學(xué)研究表明,在惡劣的工作條件下,這些微細(xì)裂紋都會(huì)是導(dǎo)致設(shè)備破壞的裂紋源。
按照不同特征,可將滲透檢測(cè)分為多種不同的方法:
按顯示材料,分為熒光法(Fluorescent)和非熒光法(Non-Fluorescent)。前者稱為“熒光滲透檢測(cè)”,后者稱為“著色滲透檢測(cè)”。
典型的熒光滲透檢測(cè)缺陷示意圖。(圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò))
肉眼無(wú)法察覺(jué)的微裂紋,經(jīng)熒光滲透檢,在紫外線燈的照射下,黃綠色熒光格外醒目,如下圖所示:
滲透檢測(cè)原理
滲透檢測(cè),本質(zhì)上是利用液體的表面能。
當(dāng)液體和固體界面接觸時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下三種現(xiàn)象,θ稱為接觸角。如下圖所示:
(a)θ=0°,全部潤(rùn)濕;(b)θ<90°,部分潤(rùn)濕;(c)θ>90°,不潤(rùn)濕。
對(duì)某一液體而言,表面張力越小,當(dāng)液體在界面鋪展時(shí)克服這個(gè)力做功越少,則潤(rùn)濕效果越好。
表面張力,是液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。
毛細(xì)現(xiàn)象:當(dāng)液體潤(rùn)濕毛細(xì)管或含有細(xì)微縫隙的物體,液體沿毛細(xì)縫隙流動(dòng)的現(xiàn)象。
如果液體能潤(rùn)濕毛細(xì)管,則液體在細(xì)管上升,管子的內(nèi)徑越小,它里面上升的水面也越高 。例如水在玻璃毛細(xì)管內(nèi),液面是上升的,相當(dāng)于水滲入毛細(xì)管內(nèi)。
如果液體不能潤(rùn)濕毛細(xì)管,則液體在細(xì)管降低。例如水銀(Hg)在玻璃毛細(xì)管內(nèi),液面是下降的。
滲透檢測(cè)基本原理:由于毛細(xì)現(xiàn)象的作用,當(dāng)人們將溶有熒光染料或著色染料的滲透劑施加于試件表面時(shí),滲透劑就會(huì)滲入到各類開(kāi)口于表面的細(xì)小缺陷中(細(xì)小的開(kāi)口缺陷相當(dāng)于毛細(xì)管,滲透劑滲入細(xì)小開(kāi)口缺陷相當(dāng)于潤(rùn)濕現(xiàn)象),然后清除依附在試件表面上多余的滲透劑,經(jīng)干燥后再施加顯像劑,缺陷中的滲透劑在毛細(xì)現(xiàn)象的作用下重新吸附到試件的表面上,形成放大的缺陷顯示。用目視檢測(cè)即可觀察出缺陷的形狀、大小及分布情況。
滲透檢測(cè)特點(diǎn)
1、適用范圍
滲透檢測(cè)可以應(yīng)用于各種金屬、非金屬、磁性及非磁性材料工件的表面開(kāi)口缺陷的檢測(cè)。除了多孔性的材料無(wú)法或難以檢測(cè)外,幾乎所有材料的表面開(kāi)口缺陷都可以使用此方法,獲得令人滿意的檢測(cè)結(jié)果。
2、滲透檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)
(a)不受被檢工件磁性、形狀、大小、組織結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及缺陷方位的限制,一次操作能檢查出各個(gè)方向的缺陷。
(b)操作簡(jiǎn)便,設(shè)備簡(jiǎn)單。
(c)缺陷顯示直觀,靈敏度高。
3、滲透檢測(cè)局限
(a)只能檢測(cè)出材料的表面開(kāi)口缺陷,對(duì)于埋藏在材料內(nèi)部的缺陷,滲透檢測(cè)就無(wú)能為力了。必須指出,由于多孔性材料的缺陷圖像顯示難以判斷,所以滲透檢測(cè)并不適合多孔性材料表面缺陷。
(b)滲透劑成分對(duì)被檢工件具有一定腐蝕性,必須嚴(yán)格控制硫、鈉等微量元素的存在。
(c)滲透劑所用的有機(jī)溶劑具有揮發(fā)性,工業(yè)染料對(duì)人體有毒性,必須注意吸入防護(hù)。
四:渦流檢測(cè)(ET)的原理和特點(diǎn)
渦流檢測(cè)(Eddy CurrentTesting),業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱ET,在工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Nondestructive Testing)領(lǐng)域中具有重要的地位,在航空航天、冶金、機(jī)械、電力、化工、核能等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
渦流檢測(cè)主要的應(yīng)用是檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料表面及近表面的宏觀幾何缺陷和涂層測(cè)厚。
按照不同特征,可將渦流檢測(cè)分為多種不同的方法:
(1)按檢測(cè)線圈的形式分類:
a)外穿式:將被檢試樣放在線圈內(nèi)進(jìn)行檢測(cè),適用于管、棒、線材的外壁缺陷。
b)內(nèi)穿式:放在管子內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè),專門用來(lái)檢查厚壁管子內(nèi)壁或鉆孔內(nèi)壁的缺陷。
c)探頭式:放置在試樣表面進(jìn)行檢測(cè),不僅適用于形狀簡(jiǎn)單的板材、棒材及大直徑管材的表面掃查檢測(cè),也適用于形狀福州的機(jī)械零件的檢測(cè)。
(2)按檢測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)分類:
a)絕對(duì)方式:線圈由一只線圈組成。
b)差動(dòng)方式:由兩只反相連接的線圈組成。
c)自比較方式:多個(gè)線圈繞在一個(gè)骨架上。
d)標(biāo)準(zhǔn)比較方式:繞在兩個(gè)骨架上,其中一個(gè)線圈中放入已經(jīng)樣品,另一個(gè)用來(lái)進(jìn)行實(shí)際檢測(cè)。
(3)按檢測(cè)線圈的電氣連接分類:
a)自感方式:檢測(cè)線圈使用一個(gè)繞組,既起激勵(lì)作用又起檢測(cè)作用。
b)互感方式:激勵(lì)繞組和檢測(cè)繞組分開(kāi)。
c)參數(shù)型式:線圈本身是電路的一個(gè)組成部分。
渦流檢測(cè)原理
渦流檢測(cè),本質(zhì)上是利用電磁感應(yīng)原理。
無(wú)論什么原因,只要穿過(guò)閉合回路所包圍曲面的磁通量發(fā)生變化,回路中就會(huì)有電流產(chǎn)生,這種由于回路磁通量變化而激發(fā)電流的現(xiàn)象叫做電磁感應(yīng)現(xiàn)象,回路中所產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
電路中含有兩個(gè)相互耦合的線圈,若在原邊線圈通以交流電,在電磁感應(yīng)的作用下,在副邊線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流;反過(guò)來(lái),感應(yīng)電流又會(huì)影響原邊線圈中的電流和電壓的關(guān)系。如下圖所示:
渦流檢測(cè)的基本工作原理:
當(dāng)載有交變電流的試驗(yàn)線圈靠近導(dǎo)體工件時(shí),由于線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)會(huì)使導(dǎo)體感生出電流(即渦流)。渦流的大小、相位及流動(dòng)形式受到工件性質(zhì)(電導(dǎo)率、磁導(dǎo)率、形狀、尺寸)及有無(wú)缺陷的影響產(chǎn)生變化,反作用于磁場(chǎng)使線圈的電壓和阻抗發(fā)生變化。
因此通過(guò)儀器測(cè)出試驗(yàn)線圈電壓或阻抗的變化,就可以判斷被檢工件的性質(zhì)、狀態(tài)及有無(wú)缺陷。
渦流檢測(cè)特點(diǎn)
1、適用范圍
a)工藝檢查和最終產(chǎn)品檢測(cè):在制造工藝過(guò)程中進(jìn)行質(zhì)量控制,或在成品剔除不合格品。
b)在役檢測(cè):為機(jī)械零部件及熱交換管等設(shè)施進(jìn)行定期檢驗(yàn)。
c)其他應(yīng)用:金屬薄板及涂層的測(cè)厚、材質(zhì)分選、電導(dǎo)率測(cè)量等。
2、渦流檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)
a)檢測(cè)時(shí)既不需要接觸工件也不需要耦合劑,可在高溫下進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)探頭可延伸至遠(yuǎn)處檢測(cè),可有效對(duì)工件的狹窄區(qū)域及深孔壁等進(jìn)行檢測(cè)。
b)對(duì)表面和近表面缺陷的檢測(cè)靈敏度很高。
c)對(duì)管、棒、線材的檢測(cè)易于實(shí)現(xiàn)高速、高效率的自動(dòng)化檢測(cè),可對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行數(shù)字化處理,然后儲(chǔ)存、再現(xiàn)及數(shù)據(jù)處理。
3、渦流檢測(cè)的局限
a)只適用于導(dǎo)電金屬材料或能感生渦流的非金屬材料的檢測(cè)。
b)只適用于檢測(cè)工件表面及近表面缺陷,不能檢測(cè)工件深層的內(nèi)部缺陷。
c)渦流效應(yīng)的影響因素多,目前對(duì)缺陷的定性和定量還比較困難。
五:磁粉檢測(cè)(MT)的原理和特點(diǎn)
磁粉檢測(cè)(Magnetic ParticleTesting),業(yè)內(nèi)人士簡(jiǎn)稱MT,是工業(yè)無(wú)損檢測(cè)(Nondestructive Testing)的一種成熟的無(wú)損檢測(cè)方法,在航空航天、兵器、船舶、火車、汽車、石油、化工、鍋爐壓力容器、壓力管道等各個(gè)領(lǐng)域都得到廣泛應(yīng)用。
磁粉檢測(cè)主要的應(yīng)用是探測(cè)鐵磁性工件表面和近表面的宏觀幾何缺陷,例如表面氣孔、裂紋等。
按照不同特征,可將磁粉檢測(cè)分為多種不同的方法:
(1)按施加磁粉的時(shí)間分為:連續(xù)法和剩磁法。
a)連續(xù)法:磁化工件的同時(shí),施加磁粉。
b)剩磁法:先磁化工件,停止磁化后利用工件的剩磁,然后再施加磁粉。
(2)按顯示材料,分為熒光法(Fluorescent)和非熒光法(Non-Fluorescent)。
a)熒光法:采用熒光磁粉,在黑光燈下觀察磁痕。
b)非熒光法:采用普通黑色磁粉或者紅色磁粉,在正常光照條件下觀察磁痕。
(3)按磁粉的載體,分為濕法和干法。
a)濕法:磁粉的載體為液體(油或水)。
b)干法:直接以干粉的形式噴涂在工件上,只有特殊情況下才會(huì)采用這種方法。
舉個(gè)例子,一般壓力容器焊縫的磁粉檢測(cè)會(huì)采用:濕法+非熒光法+連續(xù)法,這意味著我們將在正常的光照條件下,把黑色或者紅色的磁粉分散在以水或者油的載體(即磁懸液),然后磁化焊縫的同時(shí)施加磁懸液,一邊磁化一邊觀察是否有磁痕形成。
下面就是典型的濕法+非熒光法+連續(xù)法的磁粉檢測(cè),工藝為:交叉磁軛機(jī)磁化,配合黑色磁粉。
磁粉檢測(cè)裂紋缺陷示意圖,球罐的環(huán)形對(duì)接焊縫,磁痕粗大明顯。
下圖為一條對(duì)接焊縫管,圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò),磁痕沒(méi)有上圖那么明顯,大家還能找到磁痕嗎?
磁粉檢測(cè)原理
磁粉檢測(cè),本質(zhì)上是利用材料磁性變化。
當(dāng)鐵磁性工件被磁化時(shí),若工件材質(zhì)是連續(xù)、均勻的,則工件中的磁感應(yīng)線將基本被約束在工件內(nèi),幾乎沒(méi)有磁感應(yīng)線從被檢表面穿出或進(jìn)入工件,被檢表面不會(huì)形成明顯的泄漏磁場(chǎng)。如下圖所示:
無(wú)泄漏磁場(chǎng)
但當(dāng)工件的表面存在著切割磁力線的不連續(xù)性時(shí),由于不連續(xù)性部位的磁導(dǎo)率低,磁阻很大,磁感應(yīng)線將會(huì)改變途徑。
大部分改變途徑的磁通將優(yōu)先從磁阻較低的不連續(xù)性底部的工件內(nèi)通過(guò),當(dāng)工件磁感應(yīng)強(qiáng)度比較大,工件不連續(xù)性處底部難以接受更多的磁通,或不連續(xù)性部位的尺寸較大時(shí),部分磁通就會(huì)從不連續(xù)性部位逸出工件,越過(guò)不連續(xù)性上方然后再進(jìn)入工件,這種磁通的泄漏同時(shí)會(huì)使不連續(xù)性兩側(cè)部位產(chǎn)生了磁極化,形成所謂的漏磁場(chǎng)。如下圖所示:
存在泄磁場(chǎng)
磁粉檢測(cè)基本原理:當(dāng)工件被磁化后,若工件表面及近表面存在不連續(xù)性(如裂紋),就會(huì)在不連續(xù)性部位的表面形成泄漏磁場(chǎng)(即漏磁場(chǎng)),通過(guò)漏磁場(chǎng)吸附、聚集檢測(cè)過(guò)程施加的磁粉,最終形成磁痕,便可提供缺陷的位置、形狀、大小的顯示。
磁粉檢測(cè)特點(diǎn)
1、適用范圍
磁粉檢測(cè)可用于板材、型材、管材、鍛造毛坯等原材料和半成品的檢查,也可用于鍛鋼件、焊接件、鑄鋼件加工制造過(guò)程工序間檢查和最終加工檢查,還可用于重要設(shè)備機(jī)械、壓力容器、石油儲(chǔ)罐等工業(yè)設(shè)施在役檢查等。
2、磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)
a)能直觀顯示缺陷的形狀、位置、大小和嚴(yán)重程度,并可大致確定缺陷的性質(zhì)。
b)具有高靈敏度,磁粉在缺陷上聚集形成的磁痕有放大作用,可檢出缺陷的最小寬度約0.1μm ,能發(fā)現(xiàn)深度約10μm的微裂紋。
c)適應(yīng)性好,幾乎不受試件大小和形狀的限制,綜合采用多種磁化方法,可檢測(cè)工件上的各個(gè)方向的缺陷。
d)檢測(cè)速度快,工藝簡(jiǎn)單,操作方便,效率高,成本低。
3、磁粉檢測(cè)的局限
a)只能用于檢測(cè)鐵磁性材料,如碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等,不能用于檢測(cè)非鐵磁性材料,如鎂、鋁、銅、鈦及奧氏體不銹鋼等。
b)只能用來(lái)檢測(cè)表面和近表面缺陷,不能檢測(cè)埋藏較深的缺陷,可檢測(cè)的皮下缺陷的埋藏深度一般不超過(guò)1~2mm。
c)難于定量確定缺陷埋藏的深度和缺陷自身的高度。
d)通常采用目視法檢查缺陷,磁痕的判斷和解釋需要有技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和素質(zhì)。
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