文档介绍：磁粉检测技术原理与应用简析
摘要:磁粉检测是无损检测的常规方法之一,从19世纪起就开始在实际中得到广泛应用。磁粉检测是利用漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示进行探伤,对铁磁性材料的近表面缺陷有较强的检测能力。根据磁化方法等差异,磁粉检测技术又可分为多种不同形式。随着现代科技的发展,磁粉检测技术在工程实践中必将发挥更大的作用。
关键词:磁粉检测,漏磁场,磁化,缺陷
无损检测技术就是利用声、光、磁和电等特性,在不损害或不影响被检对象使用性能的前提下,检测被检对象中是否存在缺陷或不均匀性,给出缺陷的大小、位置、性质和数量等信息,进而判定被检对象所处技术状态(如合格与否、剩余寿命等)的所有技术手段的总称。常用的无损检测方法有射线照相检验、超声检测、磁粉检测、液体渗透检测、涡流检测、声发射检测、热像/红外、泄漏试验、交流场测量技术、漏磁检验、远场测试检测方法等。磁粉检测是五大常规无损检测技术之一,应用十分广泛。磁粉检测的主要原理是利用铁磁性材料工件被磁化后,由于不连续性的存在,使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场,吸附施加在工件表面的磁粉,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。
磁粉检测的历史可以追溯到1868年,当时的英国人使用罗盘仪探查磁通以检测枪管上的不连续性。在1874年罗盘仪的应用获得了美国专利。1922年,美国人开始利用磁粉检测钢块表面的裂纹区域。1928年,Forest利用同向磁化法研究油井钻杆裂纹失效。1930年Forest和助手成功将干磁粉应用于焊缝及各种工件的探伤。1934年生产磁粉探伤设备和材料的美国磁通公司成立。在1941年新型的荧光磁粉开始投入使用。20世纪50年代初期,苏联科学家在大量试验的基础上,制定出了磁化规范,磁粉检测的应用步入系统化和规范化。时至今日,磁粉检测技术已经十分成熟,成为重要的检测手段之一。
研究磁粉检测技术,首先要明确它的物理基础。磁粉检测是磁场效应的一种应用。磁场就是磁体或通电导体周围具有磁力作用的空间。磁场的大小、方向和分布情况可以用磁力线表示。磁力线是闭合的曲线,在磁体内由S极到N极,在磁体外由N极穿过空气进入S极。磁力线总是由磁阻最小的路径通过。不同的材料根据其被磁化的难易程度可以分为铁磁质、顺磁质和抗磁质。铁磁性材料如铁、钴、镍等,在一定磁场强度下,会产生一定的磁力线密度。磁导率越大,材料越易被磁化,其呈现的磁性也越强。
磁粉检测是利用漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示进行探伤。所谓漏磁场,就是铁磁性材料磁化后,在不连续处或磁路截面变化处,磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。漏磁场形成的原因,是由于空气的磁导率远远小于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的工件上存在不连续性或裂纹,则磁感应线优先通过磁导率高的工件,这就迫使部分磁感应线从缺陷下面绕过,形成磁感应线的压缩。但是,工件上这部分可容纳的磁感应线数目也是有限的,又由于同性磁感应线相斥,所以部分磁感应线从不连续中穿过,另一部分磁感应线遵循折射定律几乎垂直从工件表面进入空气中绕过缺陷又折回工件,形成了漏磁场。漏磁场可分解为水平分量Bx和垂直分量By,水平分量与工件表面平行,垂直分量与工件表面垂直。假设有一矩形缺陷,则在矩形中心漏磁场的水平分量有极大值并左右对称,而垂直分量为通过中心点的曲线。如果将两个