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必读好文:深度解析磁粉检测中的常见问题
发布:kittyll   时间:2016/5/13 14:50:36   阅读:1387 
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图片来源:网络
 
磁粉检测技术在很早之前就被视为一种非常可靠的无损检测技术,尤其是用于检测材料表面及近表面上的缺陷时,这种技术更是具有自己独特的优势。例如:检测设备易于携带且能够实行自动化;迹象显示(磁痕)能够直接体现在被检材料表面;对于材料表面及近表面的不连续性检测结果非常可靠,灵敏度高;相比于渗透检测,不需要过多的表面处理工作;与其他无损检测技术相比,所使用的设备器材相对便宜等。
 
尽管这种技术经受住了时间的考验并被大多数人所采纳,但仍然存在滥用及错用的现象,主要原因就是人们目前对于磁粉检测中的一些基本原理还缺乏一定的理解。
 

图片来源:网络
 
成功进行磁粉检测的五个基本要素
 
有效的磁粉检测通常需要以下这五个基本要素:
 
1、深入理解相关标准、规范、准则或者客户合同里所提的检测要求;
 
2、基于这些标准或者检测要求制定出一个详细的实施方案;
 
3、对于实施方案进行验证:具体是由相关检测人员,利用经校正过的磁粉检测设备,在已知缺陷的实验样品上进行验证;
 
4、由合格的有检测资质的专业检测人员执行检测操作过程;
 
5、完成详细而清晰的检测报告。
 
技术变量
 
在磁粉检测技术种存在很多技术变量,为了得到最好的、最可靠的检测结果,应当对所有的变量进行筛选和优化。

1 连续法VS剩磁法
 
许多规范及标准都要求使用连续法,即在施加电流的同时施加磁粉(干粉或者悬浮液形式);连续法的优势主要在于会在检测样品的表面产生最强的磁通量密度,因此在表面不连续处会产生最大的磁漏,有助于产生更明显的磁痕。
 

磁通量试纸 图片来源:Magnaflux Corp.
 
但是,必须小心的是,当使用悬浮液形式的磁粉时,在停止施加电流时,要防止吸附在缺陷或者不连续处的磁粉由于悬浮液的流动而发生流失现象;当使用干磁粉时,在去除多余磁粉颗粒时,同样需要注意防止由于疏忽而清理掉了粘附在缺陷上形成磁痕的磁粉;对于测试件表面上多余的干磁粉,应当在停止施加电流前小心除去。
 
那么,剩磁法有哪些优势呢?这种方法极其适用于检测那些具有高保磁性的金属材料,例如硬化工具钢等,因为一旦这类金属材料被磁化,磁场会一直存在,但磁通量密度较连续法要小。
 
这种方法对于确定不连续处是否位于表面极其有效;只需要在待检测制件被磁化后并且电流停止后,在其表面施加磁粉颗粒,就能够轻易的发现表面缺陷等不连续处。
 
一般而言,利用剩磁法,典型的近表面缺陷不会显现出任何的指示痕迹。
 

磁强计 图片来源:Magnaflux Corp.
 
2 可见磁粉VS荧光磁粉
 
对于可见磁粉与荧光磁粉的主要区别的理解一般是“灵敏度”与“对比度”的不同。
 
使用带有颜色的干粉可以使之与检测表面形成鲜明的对比,但是当利用荧光磁粉时,荧光磁粉会发出荧光,就像一个小型的光发射器,在黑光灯照射下观察检测表面时背景一般为黑色或暗紫色,荧光磁粉的强烈光芒与黑色或暗紫色背景的鲜明对照使得磁痕更为明显,观察也更为轻松。
 
但是,需要用到黑光灯这一条件也限制了荧光磁粉的一些应用,例如在一些现场检测或者野外检测等。不过在自动或者半自动化的磁粉检测过程中,荧光磁粉要远远优于可见磁粉。
 
使用荧光磁粉的一个大问题在于荧光磁粉可能会污染测试件表面;尤其是当测试面不太平整时,这些细微的荧光颗粒会依附在表面上的不平整处,形成一个整体的荧光背景,减弱与磁痕的对比度,不利于观察。当使用干荧光粉时这种现象更为明显。干荧光粉上的荧光颜料往往会逐渐转移到测试表面上,不仅污染测试件,还会影响到观察对比度。因此,磁粉检测中很少使用到干荧光磁粉。
 
3 干磁粉VS悬浮液磁粉
 
对于磁粉颗粒形式的选择主要取决于该检测是利用便携式设备进行现场检测,还是利用固定式设备在车间环境进行检测。当然,也并不绝对,两种形式的磁粉也都能应用于不同的场合。但无论如何,检测灵敏度才是最主要考虑因素。
 
干粉通常比较粗糙,但具有许多不同的颜色可供选择,颜色种类繁多可以使得检测人员从中选取一种与测试件表面对比度最大的以利于观察。
 
而湿法悬浮液磁粉一般更加精细,并且由于有液体作为载体,其流动性能更好。当磁粉颗粒依附在材料表面缺陷上时,湿法悬浮液磁粉由于其颗粒精细能够提供更好的分辨率和更精密的细节判断——特别是检测那些特别光滑的表面时。
 

湿法卧式磁粉检测设备 图片来源:Magnaflux Corp.
 
4 交流电VS直流电,表面VS近表面
 
人们普遍认为,如果将交流电作为磁化电流,只能检测出那些位于表面上的一些缺陷,而需要检测近表面上的缺陷则需要用到直流电。虽然这是真的,但这只是一般性的理解,磁粉检测技术应当被视作一种在适宜的条件下能够检测出材料表面及较浅次表面不连续性的无损检测技术。至于次表面多深处的不连续性能够被可靠有效的检测出来则取决于很多因素,主要有不连续处的取向、大小、形状、垂直距离以及待检测材料的磁性等。
 
事实上,利用交流电也能够检测出某些材料的较浅近表面缺陷。交流电的一个好处是在使用过程中会伴随着正常的振动效应,这种振动会提高磁粉颗粒的流动性,进而有助于磁痕的形成。
 
那么如果利用直流电检测近表面上的缺陷会怎样呢?直流电具有很大的渗透性和很小的脉动性,剩磁稳定;但直流电退磁困难,退磁场较大,并不适合干法检测。
 

磁场指示器(八角试块) 图片来源:Magnaflux Corp.
 
5 表面状况及涂层
 
尽管材料的表面状况对于磁粉检测的重要性不如渗透检测那么关键,但是仍然需要加以注意。粗糙的表面通常会造成磁粉颗粒聚集,形成错误的指示(磁痕),在缺陷评估过程中这会给检测人员带来很大的错觉和混淆。
 
和渗透检测一样,一般待检测材料表面越为光滑、平整,越有利于缺陷的评估、分析。因此在执行磁粉检测操作前,非常有必要先对测试件表面进行一次基本的外观检查。对于不规则或者粗糙的表面状况应当格外留心,在进行检测前做好相应的处理工作。相比匆忙的进行检测试验,事后才发现表面特殊状况而不得不重新进行检测,先进行外观检查能够省去不少的麻烦,而且更加划算。
 
表面涂层,例如通过电镀、喷漆等其他表面处理技术在测试件表面施加的一些涂层,如果它们比较轻薄而且较均匀,则通常不会对磁粉检测引起太大的干扰。一些标准、规范(例如ASME Section V)通常会要求有一套额外的鉴定过程,来证实表面涂层不会影响到材料表面缺陷的检测及评估。
 
检测结果的评估——指示?缺陷?还是不连续性?
 
在磁粉检测领域,甚至可以说是整个无损检测领域内,在评估和解释测试结果的时候,存在着大量的术语误用现象。其中最常见也最为严重的当属于“defect(缺陷)”一词的误用。无损检测领域中最常见的一些定义如下:
 
Indication(指示)
——通过无损检测技术显露出的一个响应或者证据,为了确定其完整意义,需要做进一步的评估工作。
 
例如,在执行磁粉检测时,磁粉颗粒在测试件表面上形成某种形状的聚集态,这就是一种指示;而且,检测人员需要做进一步的评估工作以判定该指示是否属于假指示、非关联指示或者是有意义的指示。
 
False Indication(假指示)
——磁粉检测中的假指示指的是磁粉颗粒在测试件表面某种聚集态的形成并不是由于漏磁场引起的。
 
这些磁粉颗粒的汇集可能是由于自身重力或者是表面不平整,甚至表面污染等因素造成的。为了确认某种指示是否属于假指示,应当在解决颗粒聚集问题后,清理掉该指示,并对测试件表面进行重新检测。一旦按照相应步骤进行,假指示则不会再次出现,因此可以说,假指示是一种难以预测并且不会重复的指示。
 
Nonrelevant Indication(非相关指示)
——非相关指示主要是指磁通量的泄露是由于已知的条件引起的,而并非是由实际的不连续性所导致的。
 
非相关指示很可能是由于测试件的几何结构(例如某个尖角)发生的变化而引起的。此外,测试件的透磁率发生变化也可能会引起一些其它的非相关指示。
 
Relevant Indication(相关指示)——相关指示通常都是由于测试件表面的实际不连续性所引起的。
 
这种指示被认为是缺陷、不完善处或其他不属于测试对象的正常结构等。
 
材料表面或近表面上的不连续性包含很多类型,大致可以分为以下几种:
 
★固有的(材料最开始的时候变形生成的)
★初加工造成的(在一些粗制过程中形成的,例如铸造、锻造等)
★二次加工造成的(在最后完成步骤中形成的,例如机械加工、表面研磨以及热处理等)
★服役过程造成的(材料在使用过程中形成的,例如疲劳断裂、腐蚀、侵蚀等)
★焊接过程形成的(孔隙、裂缝、未焊透以及夹杂物等)
 
磁粉检测技术对于材料表面或者较浅近表面上的线性不连续性非常敏感,检测灵敏度非常高。但对于一些圆形不连续性,例如孔隙,磁粉检测技术则并不十分高效,因为这些形状并不是都会产生磁通泄漏场。
 
磁场验证
 
由于磁场是看不见,摸不着的,因此需要用到一些额外的设备对磁场进行验证以确认磁场的存在、强度以及磁通线的方向等信息。这些设备主要包括但并不局限于以下这些:
 
剩余磁场指示器——该设备能够指示出测试件上的剩余磁性信息。
 
高斯计或者霍尔效应计——搭配霍尔效应探针的高斯计经常被用来测量磁化部分表面的切向磁场强度等。
 

高斯计 图片来源:Magnaflux Corp.
 
磁粉检测的关键所在
 
总之,磁粉检测是一种非常有效的无损检测技术,主要用于检测材料的表面及近表面上的不连续性。但与其他所有的无损检测技术一样,要想成功获得有效的、有意义的测试结果,主要还是取决于检测操作人员。操作人员的从业资历、经验等对于无损检测结果的准确性至关重要。虽然在对材料进行检测的过程中需要考虑到许多变量因素的影响,但只要该检测过程是由一名合格的操作人员,使用合理的仪器设备,按照严格的程序进行操作,就能够获得准确的磁粉检测结果。


译自:qualitymag
来源:材料与测试
译者:vince

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