磁粉检测技术应用及发展

磁粉检测技术应用及发展

赵永康,闫崇志,王芬莹

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东 青岛 266111

摘要：磁粉检测技术是利用铁磁性材料或产品工件进行磁化，不发生连续的电磁泄漏和磁粉检测相互作用，在适当的阳光下产生可见的磁痕，然后显示缺陷的位置、外观和大小的检测方法。磁粉检测对表面或近表面具有较高的检测灵敏度、准确度和稳定性。与其他表面检测方法相比，该方法具有成本低、速度快、使用方便等优点。合理使用几种磁化方法可以检测出产品工件不同方向的缺陷。磁粉检测在制造业中的应用已有近百年的历史，其方法也越来越完善。现阶段，它被广泛应用于航空、航天、机械装备、军事、造船、冶金、城市轨道等领域。它在设备制造、维护、运营、产品质量保证、生产率提高、成本控制等行业发挥着越来越大的促进作用。

关键词：磁粉检测技术；应用；发展策略

1 磁粉检测技术原理

当铁磁原料或预制构件在另一个电磁场中磁化时，感应线圈导线可根据预制构件形成等效电路。预制构件表面因缺陷而不连续，导致感应线圈线基因突变，促使预制构件表面产生“漏磁场”，然后在预制构件缺陷部位产生磁场。磁粉检测技术可以根据预制构件表面的“漏磁场”确定缺陷的位置和外观。试样被一个没有裂纹那么垂直的电磁场磁化。裂纹处气体物质的渗透率离不锈钢板很远，感应线圈线在裂纹处生成映射，映射分为三部分：一部分感应线圈线可立即从试件中提取；此外，一部分感应线圈导线出现裂纹；一些感应线圈导线也穿过裂纹的上边缘，然后进入不锈钢板，造成漏磁场。感应线圈导线在裂纹两侧产生新的磁场。

在使用磁粉检测试件的损坏之前，应向试件施加额外的电磁场使其磁化。然后，一些磁粉散落在试件表面进行探伤，磁粉将被试件缺陷位置的“漏磁场”吸引并粘附在其表面。在一定色度的直射光作用下，洒在试件表面的磁粉探伤会在磁场作用下沿电磁场沉积，产生一定形式的“磁痕”，根据“磁痕”可以区分试件表面的缺陷情况。“磁痕”可以扩大缺陷指示。试件缺陷和原材料不连续处会出现磁痕。

磁粉探伤受试件缺陷处产生的漏磁场中的磁场吸引力。试样被平行于其表面的电磁场磁化。该缺陷将导致漏磁场。漏磁场的空间布局如下图中的斜线所示。磁粉探伤是一项带有磁铁的主题活动。它的两个方面将与漏磁场的两个方面相互作用。同性相互排斥，产生扭矩。同时，在转矩作用下，磁粉探伤转向漏磁场强的区域，沿感应线圈线产生磁痕。漏磁场的方向可以指示缺陷的位置。

2磁粉检测技术应用及发展策略

2.1压力管道的磁粉检测

新开工的工作压力管道安装组装工程在我国基础工程中占有很大比例。为了更好地保证II类压力容器的正常稳定使用，有必要对II类压力容器进行全面检查。现有数据统计表明，在原材料生产和应用的全过程中产生的缺陷大多是表面缺陷或近表面缺陷。磁粉检测因其灵敏度高、精度高、经济发展迅速，已成为二级压力容器检测中最常用的检测方法。

对于二级压力容器焊接的检验，通过对试验数据的分析，得出以下结论：焊接磁粉检验一般采用磁轭法或断路器法，可根据实际需要选择交流电流、直流电源或整流电流；由于二级压力容器系统软件结构复杂，实际操作难度系数大，针对二级压力容器系统软件中的一些难点提出了明确的解决方案：法兰处小总面积检测采用通用轭法，法兰和弯头的电焊部分采用复合磁化法，管道弯曲部分采用电磁线圈法磁化，管道连接部分采用电磁线圈法缠绕，施加轴向力。

2.2齿轮的磁粉检测

齿轮作为工业设备中最重要的旋转部件之一，承担着传递动力的作用。在其生产、加工和应用过程中，很容易产生制造裂纹和疲劳裂纹。为了保证传动齿轮的长期可靠运行，有必要快速有效地检测此类裂纹。磁粉检测是一种合理的检测方法。

根据分析和具体经典案例发现，利用磁轭荧光磁粉检测技术检测变速器齿轮表面缺陷，可以合理、快速地检测出变速器齿轮的疲劳裂纹，检测灵敏度高，能有效保证设备的安全稳定运行；为了更好地解决地铁车站从动传动齿轮设备故障率增加的问题，将芯线法和电磁线圈法相结合，采用磁化法。通过分析和试验，验证了该方法的可行性分析。检测灵敏度高，传动齿轮各位置磁感应强度均能满足检测要求，可多方向检测，无检测盲点；为了更好地检测变速器齿轮的缺陷，特别是轮齿各位置任意角度的缺陷，根据多等效电路复合磁化的基本原理，制作了一套多等效电路复合磁化轭。选择相角为120°的双向电磁场在传动齿轮表面产生电磁振荡，从而可以检测出任意角度的缺陷。同时，多等效电路磁轭的复合磁化也为磁粉检测自动化技术的建立和变速器齿轮自动检测机设备的研发带来了思路；由于传统的磁粉探伤仪存在一些缺点，不能保证探伤质量。关键部件为主动齿轮的放置和旋转驱动机构、磁悬浮全自动喷涂机构、活动磁轭和夹紧机构。通过测试和几个具体应用的结果，完全满足探伤要求。

2.3其他零件的磁粉检测

对一些长短轴进行磁粉检测时，基本磁粉探伤机对杆件中部的实际磁化效果较差，磁痕显示不明确。为了解决这一问题，对原cew-4000型射线机进行了改造。将通信交流垂直磁化电磁线圈组装在磁化夹头芯轴上，通信交流垂直磁化变压器，通信交流垂直磁化和退磁及其磁化功能主芯片电源电路，对原X光机的设计方案进行了基本改进。通过对通信交流电缆数字电视磁轭磁化方法的选择，提高了长短部件的实际磁化效果，降低了退磁困难系数，成功地解决了这一问题。

在海上技术钢上进行磁粉检测时，工程量很大，磁悬液消耗相对严重，配备人力的磁悬液浓度对检测灵敏度有很大的危害。为了找到海洋工程项目焊接磁粉检测用磁悬液的最佳浓度值，通过6种不同浓度磁悬液对检测试块的模拟检测，得出水基磁悬液的最佳浓度为1.6ml/100ml～2.0ml/100ml,以便于工作中应用。此方法实用性强、操作简单，提高了工作效率。

大多数铸钢件外观复杂，在生产过程中容易产生各种类型的缺陷。为了确保其质量，有必要清除有缺陷的货物。为了检测一批铸钢阀门，采用环形缠绕电缆法进行磁粉检测，这也是一种无磁感应线泄漏的磁化试验方法。采用电缆缠绕法对闸阀外表面进行径向铅磁化，如图4所示，在闸门中采用电缆缠绕法对有线数字电视进行轴向磁化，完成了闸阀内外表面的垂直和轴向磁化，然后检测各个方向的表面缺陷。检测效率高，结论准确。

3磁粉检测技术的发展趋势

磁粉检测能更直观地显示裂纹、杂质等缺陷的外观、大小和位置。检测灵敏度高，适应性强。该试验方法几乎不受试件尺寸和形状的限制。试验机和设备简单，实际操作方便、高效、成本低。

然而，磁粉检测技术也存在一些缺陷：只能检测到试样表面的缺陷，而与深层内部结构缺陷无关；无法完成定量分析检测；试验前，应使用相对较大的电流对试件进行磁化。有磁环境污染，试验后需退磁；检验的准确性取决于检验人员的技术工作经验。使用观察法很容易误判缺陷。

因此，现阶段磁粉检测的技术性质仅停留在钢框架结构试件损伤的基本判断和筛选水平。今后，钢框架结构损伤的定性分析可以根据改进实验仪器的方法来完成，也可以与其他高质量的检测方法相结合，以减少误判。

结论

特种设备的安全性一直受到人们的关注，磁粉检测技术对保证其安全稳定运行起着重要作用。根据新方案的制定、检测仪器设备的改进和新的科研方法，专业技术人员可以通过磁粉检测快速、准确地对特种设备进行安全检测。机械零部件的质量直接影响到机械设备的正常运行。缺陷检测应在零件的生产和使用过程中进行。由于机械零件外观复杂，在整个检验过程中，通常根据实际情况制定检验计划和检验仪器设备，以提高检验效率和精度。随着现代科学技术和高端装备制造业的快速发展，许多优秀的工艺与磁粉检测技术相结合，产生了许多方便快捷的新技术应用，这使得磁粉检测技术朝着高自动化技术、智能化和智能化系统的方向发展。

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，2019,40(S2):34-36.