[科普中國]-磁粉探傷法

磁粉探傷法是利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用的方法，它利用了鋼鐵制品表面和近表面缺陷（如裂紋，夾渣，發(fā)紋等）磁導(dǎo)率和鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場將發(fā)生崎變，形成部分磁通泄漏處工件表面產(chǎn)生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積--磁痕，在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷位置和形狀。

簡介磁粉探傷法用磁粉探傷方法對試樣進(jìn)行測定，方法簡便。但易于把皮下缺陷也顯示出來1。磁粉探傷用磁粉進(jìn)行檢測的方法。當(dāng)材料或工件被磁化后，若材料表面或近表面存在缺陷，便會在該處形成一漏磁場。此漏磁場將吸引、聚集檢驗(yàn)過程中施加的磁粉，而形成缺陷顯示。由于集膚效應(yīng)，磁粉檢測深度只有1～2mm，直流磁化時為3～4mm2。

磁粉探傷是表面探傷法之一。它是以對導(dǎo)磁金屬的電磁感應(yīng)或被磁化等的物理現(xiàn)象為基礎(chǔ)。當(dāng)磁性金屬制成的工件被磁化后，若金屬內(nèi)部組織非常均勻，則在它的內(nèi)部就產(chǎn)生均勻分布的磁力線，倘若其中存在氣孔、裂紋、夾渣等缺陷時，磁力線的均勻分布遭到破壞，產(chǎn)生散亂的磁場，如果缺陷位于工件表面或離表面不深的地方（1～1.5mm）。在工件表面撒上磁粉時，缺陷邊緣就會吸附磁粉，這樣缺陷便顯示了出來3。

特征（1）磁粉探傷的分類方法較多，按采用磁化電流的不同可分為直流磁化和交流磁化法兩種。

（2）電磁探傷的靈敏度是指在工件表面或附近表面所發(fā)現(xiàn)缺陷的實(shí)際尺度。檢驗(yàn)缺陷靈敏度除表明探傷方法是否靈敏可靠外，還應(yīng)與被檢驗(yàn)工件的技術(shù)條件有密切的關(guān)系。磁化靈敏度，還受磁粉性能的影響。因此在選用磁粉時，必需選擇高導(dǎo)磁率的磁粉。

（3）凡是經(jīng)過電磁探傷后的工件都有剩磁，除非此工件還需進(jìn)行熱處理外，一般均需進(jìn)行退磁。簡單而實(shí)用的基本退磁方法是將磁化探傷后的工件慢慢地從通有交流電的螺旋線圈中抽出，或者逐漸地減小直接通過工件的交流電流來達(dá)到退磁的目的。

（4）在磁粉探傷中通?？蓹z驗(yàn)的缺陷，有大小不等，形狀不一，分布不規(guī)則的裂紋，發(fā)紋夾雜、白點(diǎn)、折疊、夾層等。這些缺陷如果存在于工件表面或近表面，經(jīng)磁粉探傷后均會使磁粉聚集成一定的圖像，這樣可根據(jù)磁粉聚集形成的特征，判斷缺陷的性質(zhì)，作出正確的探傷結(jié)果。

總之，磁粉探傷法操作簡便，成本低廉，在對導(dǎo)磁性金屬的表面探傷方面得到了廣泛的應(yīng)用。

板材，板材周邊磁粉探傷：即對板材或板材周邊進(jìn)行磁粉探傷，其探傷法過程見磁粉探傷3。

分類磁粉探傷種類：1、按工件磁化方向的不同，可分為周向磁化法、縱向磁化法、復(fù)合磁化法和旋轉(zhuǎn)磁化法。2、按采用磁化電流的不同可分為：直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化。3、按探傷所采用磁粉的配制不同，可分為干粉法和濕粉法。4、按照工件上施加磁粉的時間不同，可分為連續(xù)法和剩磁法。

無損檢測無損探傷：亦稱無損檢測。無損探傷是利用聲、光、電、磁和射線等物質(zhì)的相互作用，在不損傷被檢物使用性能的情況下，探測材料、構(gòu)件或設(shè)備的各種宏觀的內(nèi)部或表面缺陷，并判斷其位置、大小、形狀和種類的方法。主要方法有：滲透探傷法、電磁探傷法、射線探傷法、高能射線探傷法、液晶和紅外線等熱流無損探傷法、聲發(fā)射法、激光、微波全息攝影、中子射線探傷法等。

X射線探傷：利用X射線在金屬與非金屬夾雜物或空氣中被吸收程度不同的原理進(jìn)行的無損探傷。當(dāng)射線透過被檢測物體時，有缺陷部位與無缺陷部位對射線的吸引能力不同。利用通過工件后的射線強(qiáng)度的差異來判斷工件的缺陷。可檢測100mm以下厚度的鋼板內(nèi)的缺陷。通常用照相法，即用感光膠片來留有缺陷的部位和程度?？蓹z測材料中氣孔、夾渣、未焊透和裂紋等缺陷。

γ射線探傷：由放射性同位素的原子核衰變過程產(chǎn)生的γ射線探傷的無損檢測方法。有輕便、不用電能、經(jīng)濟(jì)、穿透能力強(qiáng)（可檢測300mm厚度的鋼板）以及放射源可伸入窄小部位透照等特點(diǎn)。可檢測材料中氣孔、夾渣、未焊透和裂紋等缺陷2。

超聲波探傷：用超聲波進(jìn)行探傷的一種無損檢測方法，稱超聲波探傷。利用超聲波的傳播能量大，方向性好的特性及在不同介質(zhì)的界面上具有反射的能力，進(jìn)行探測被檢測件內(nèi)部的缺陷。超聲波檢測適應(yīng)性強(qiáng)、檢測靈敏度高、對人體無害、使用靈活、設(shè)備輕巧、成本低廉、可及時得到探傷結(jié)果，適合在車間、野外和水下等環(huán)境下工作，并能對正在運(yùn)行的裝置和設(shè)備進(jìn)行檢測和診斷。

超聲波：頻率高于20000Hz的聲波，稱超聲波。其主要特征是：波長短，近似作直線傳播，在固體和液體內(nèi)衰減比電磁波小，其傳播特性與介質(zhì)的性質(zhì)密切相關(guān)；能量集中強(qiáng)度高，能產(chǎn)生激震波和空化作用，產(chǎn)生機(jī)械、熱、光、電、化學(xué)和生物等各種效應(yīng)。

熒光磁粉探傷：使用細(xì)小的熒光磁粉作磁粉探傷。當(dāng)黑光照射時，磁粉能發(fā)出熒光。從而可檢查出缺陷，此方法綜合了熒光和磁粉兩種探傷的優(yōu)點(diǎn)，靈敏度較高。

熒光滲透探傷：采用含熒光材料的滲透液的探傷方法。用一定波長的紫外線進(jìn)行照射，使缺陷顯示痕跡，發(fā)出黃綠色的光線，從而判斷缺陷的部位和大小。

渦流探傷：是無損探傷方法之一，亦稱電磁感應(yīng)檢測。進(jìn)行檢測時，將被檢測的金屬工件置于交流線圈產(chǎn)生的交流磁場中，工件會產(chǎn)生渦流。渦流碰到工件中的裂紋、空洞時，就要迂回通過，從而使渦流的分布發(fā)生紊亂，據(jù)此可檢測工件中有否裂紋、空洞缺陷。這種探傷檢測方法有靈敏度高，缺陷顯示正確的特點(diǎn)。

真空檢漏：檢測真空系統(tǒng)或其零部件的漏孔方法。檢測方法有氣壓檢漏、氨敏紙檢漏、熒光檢漏、高頻火花檢漏、放電管檢漏和儀器檢漏等方法2。

金屬罐真空檢漏法：用于金屬罐底板焊縫真空檢漏的方法。將無底的真空箱扣在表面涂上肥皂水的焊縫上，抽出箱內(nèi)空氣形成真空后，焊縫如有缺陷，會出現(xiàn)肥皂泡，可在箱頂蓋的透明窗觀察確認(rèn)。

化學(xué)檢漏法：用氨氣進(jìn)行化學(xué)檢漏時，將氨氣通入密封的罐底下，用酚酞及酒精溶液浸過的試紙檢查罐底四周。再用酚酞（體積4%）、酒精（體積56%）和水（體積40%）的混合液，涂刷罐底焊縫表面，如出現(xiàn)紅色，則表示焊縫有泄漏。

工業(yè)內(nèi)窺鏡檢查法：用工業(yè)內(nèi)窺鏡深入到小孔、縫隙、管道內(nèi)等空間進(jìn)行窺視的一種檢測方法。工業(yè)內(nèi)窺鏡可分為硬性鏡、纖維內(nèi)窺鏡和視頻內(nèi)窺鏡等三大類。廣泛用于航空、航天、能源、電力、兵器工業(yè)、汽車制造、建筑等領(lǐng)域。

直桿硬性鏡是由一組透鏡傳遞圖像，成像質(zhì)量好，價格便宜，但長度有限，又不能彎曲，受使用條件的限制。

光纖內(nèi)窺鏡可在一定彎曲角度下使用（光導(dǎo)纖維彎曲角度過大時易折斷），最長可達(dá)6m，但監(jiān)視器上圖像的清晰度一般，更適合目視觀測。

視頻內(nèi)窺鏡將微小的CCD攝像頭直接置于探頭后端，將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，用電纜線傳送圖像，通過視頻控制器在屏幕上顯示，或?qū)D像存在計算機(jī)里。因此，成像質(zhì)量較高，但受到CCD攝像頭尺寸的限制，目前，內(nèi)窺鏡直徑最小為5mm，最長可達(dá)到40m2。

鐵路系統(tǒng)磁粉探傷技術(shù)鐵片運(yùn)輸是國民經(jīng)濟(jì)的大動脈，保障鐵路安全暢通是至關(guān)重要的。我國現(xiàn)行的機(jī)車車輛檢修保養(yǎng)制度，對零部件沒有使用期限的規(guī)定，因此，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)車車輛主要零部件的疲勞裂紋和嚴(yán)重缺陷，及早修復(fù)和更換，是確保行車安全的重要措施之一。

鐵路運(yùn)輸安全是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及機(jī)械設(shè)備制造質(zhì)量、檢修保養(yǎng)質(zhì)量、人員操作水平及各項(xiàng)規(guī)章制度等。其中機(jī)械設(shè)備的制造質(zhì)量及檢修保養(yǎng)質(zhì)量是鐵路運(yùn)輸安全的基礎(chǔ)技術(shù)工作，而磁粉探傷可在不破壞原材料的條件下檢出零部件隱藏的表面、近表面缺陷和疲勞損傷，做到預(yù)先防患4。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學(xué)院工程熱物理研究所