磁粉检测物理基础
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磁粉检测(1~2)
1 磁粉检测基础知识
2磁粉检测的物理基础
2.1磁现象和磁场
2.1.1 磁的基本现象 通常称磁针指向北的一端为北极（N），指向南的一端为 南极（S） 同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引。 地球的南极是地磁场的北极（N），地球的北极是地磁场 的南极(S) 磁极间相互排斥和相互吸引的力称为磁力。 使原来没有磁性的物体得到磁性的过程叫磁化
磁 粉 检 测
武汉信正检测技术有限公司 刘 平 RT-Ⅲ UT-Ⅲ MT-Ⅲ PT-Ⅲ TOFD-Ⅱ
TSG Z8001-2013
1 磁粉检测基础知识
1.1 漏磁场检测分类 漏磁场检测：是利用铁磁性材料或工件被磁化后，在表面和近表面 如有不连续性（材料的均质状态即致密性受到破坏）存在 则在不连续性处磁力线离开工件和进入工件表面发生局部畸变产生磁 极，并形成可检测的漏磁场进行检测的方法。 漏磁场检测包括：磁粉检测和利用检测元件探测漏磁场。 其区别在于，磁粉检测是利用铁磁性粉末－磁粉，作为磁场的传感器， 即利用漏磁场吸附施加在不连续性处的磁粉聚集形成磁痕，从而显示 出不连续性的位置、形状和大小。 利用检测元件探测漏磁场的磁场传感器有磁带、霍尔元件、磁敏二极 管和感应线圈等。
2.3.3磁化曲线
磁化曲线是表征铁磁性材料磁特性的曲线，用以表示外加磁场强度H与 磁感应强度B的变化关系。
2.3.4磁滞回线 剩余磁感应强度 BR 矫顽力 HC
铁磁性材料的特性：
高导磁性 磁饱和性 磁滞性
根据矫顽力HC大小分为软磁材料（HC<100A/M）和硬磁材 料（HC≥100A/M）。
软磁材料与硬磁材料的特征
2磁粉检测的物理基础
磁感应强度：
将原来不具有磁性的铁磁性材料放入外加磁场内，便得到磁化 ，它除了原来的外加磁场外，在磁化状态下铁磁性材料本身还产 生一个感应磁场，这两个磁场叠加起来的总磁场，称为磁感应强 度B。 单位是T （SI）和Gs （CGS）(1T=10000Gs)。 磁感应强度是矢量，有大小和方向，可用磁感应线来表示，磁 感应强度的大小等于穿过与磁感应线垂直的单位面积上的磁通量 ，所以磁感应强度又称为磁通密度。 磁感应强度不仅与外加磁场有关，还与被磁化的铁磁性材料的性 质有关，B＝μH。
磁粉探伤
3.磁化电流
目前磁粉探伤常用的磁化电流：交流电、直 流电、整流电和冲击电流等几种。
3.磁化规范
3.1磁化电流大小的确定 磁化电流的大小对磁粉探伤灵敏度有决定性的影响。确定 磁化电流的原则是使工件表面或近表面规定深度和大小的缺 陷得到清晰显示。具体确定方法有几种：一是根据工件材料 的磁化曲线来确定，一般以使工件表面的磁感应强度达到饱 和磁感应的80%为宜。这样既可防止磁化不足引起漏检；又 可防止过渡磁化，产生杂乱显示。二是利用灵敏度试片进行 试验来确定所需的磁化电流值，这种方法较可靠。三是利用 一些成功的经验公式或理论公式来确定磁化电流值，这种方 法简便可行。
2. 引用标准与依据
检验依据： GB 50205-2001《钢结构工程施工质量验收 规范》 引用标准：
JB/T 6061-2007《焊缝磁粉检测方法和缺陷磁痕的 分级》 JB4730.4-2005 《承压设备无损检测 磁粉检测》
3. 作业准备
3.1 仪器准备 3.2 磁粉准备 按使用方法分类为：a按磁痕的观察方法分：荧光磁 粉和非荧光磁粉；b按分散介质不同分：干磁粉和湿磁粉。 3.3 探伤面准备 在探伤前必须准备好要探伤的探伤面，清除工件表面 的油污、铁锈、毛刺、氧化皮、金属和砂粒等；使用水磁 悬液，表面要认真除油；使用油磁悬液时，工件表面不应 有水分；干法检验时，工件表面应干净和干燥。有非导电 覆盖层的工件，在电磁化时，必须将与电极接触部位的非 导电覆盖层打磨掉。装配件一般应分解后探伤。若工件有 盲孔和内腔，磁粉液流进后难以清洗，探伤者应将孔洞用 费研磨性材料封堵。如果磁痕和工件表面颜色对比度小， 可在探伤前先在工件表面涂敷一层反差增强剂。
无
损
探
伤
磁 粉 探 伤
磁粉检测全部+讲解学习
磁粉检测全部+讲解学习第⼀章绪论1.1、能形成磁粉显⽰的零件结构或形状上的间断叫做---------不连续性1.2、磁粉检测与渗透检测元件检测主要区别是---------检测原理不同1.3、以下关于磁敏元件检测法的叙述中，正确的是--------- 磁敏元件检测法获得不连续性（包括缺陷）深度的信息。
1.4、磁粉检测在下列哪种缺陷的检测不可靠--------埋藏的很深的⽓孔，⼯件表⾯浅⽽宽的划伤，针孔状的缺陷和延伸⽅向与磁感应线⽅向夹⾓⼩于20度⾓的缺陷。
1.5、磁粉检测优于涡流检测的地⽅--------能直观的显⽰出缺陷的位置、形状、⼤⼩和严重程度-。
1.6、磁粉检测优于渗透检测的地⽅---------能检出表⾯夹有外来材料的表⾯不连续性；对单个零件检测快，可检出近表⾯的不连续性。
1.7、承压设备对铁磁性材料⼯件表⾯和近表⾯缺陷的检测宜优先选择磁粉检测，主要是因为---------磁粉检测对铁磁性材料攻坚的表⾯和近表⾯缺陷具有很⾼的灵敏度，可发现微⽶级宽度的⼩缺陷。
1.8、对检测有⾊⾦属管⼦表⾯缺陷最合适的⽅法是---------涡流法。
1.9、被磁化的⼯件表⾯有⼀裂纹，使裂纹吸引磁粉的原因是------漏磁场。
1.10、漏磁场检测的试件必须具备的条件是--------- 试件有磁性。
1.15、通常把影响⼯件使⽤的不连续性称为缺陷，所以不连续性和缺陷的概念不是不同的。
1.16、磁粉检测和检测元件检测都属于漏磁场检测。
1.17、磁粉检测的基础是不连续性处漏磁场与磁粉的磁相互作⽤。
1.18、磁粉检测可以检测沉淀硬化不锈钢材料，不能检测奥⽒体不锈钢材料1.19、采⽤磁敏元件检测⼯件表⾯的漏磁场时，探测的灵敏度和检查速度及⼯件⼤⼩⽆关。
1.20、如果被磁化的试件表⾯存在裂纹，使裂纹产⽣漏磁场的原因是磁⼒线的不连续性导致磁⼒线发⽣弯曲。
1.21、磁粉检测对铁磁性材料表⾯开⼝⽓孔的检测灵敏度要低于渗透检测。
第四章 磁粉检测 无损检测技术及缺陷评价
磁粉检测方法视频
,如材料存在不 连续性(或缺陷), 则会在材料表面产生 漏磁场,利用漏磁场对 磁粉的吸附,可显 示漏磁场的存在 ,从而实现对材料表面 及近表面缺陷的无损检测。
1.1 磁粉探伤原理
磁力线
磁粉
漏磁
裂纹
1.2 实现磁粉探伤的条件 1.2.1 材料--铁磁性介质；
The magnetic field distribution in and around a hollow conductor of a magnetic material carrying alternating current
横向通电磁化
穿棒法
用于检查中空零件内外表面的纵向缺陷 和端面的径向缺陷。
磁介质的分类 1) 顺磁性材料 χm>0； μr> 1。 2) 抗磁性材料 χm<0； μr< 1。 3) 铁磁性材料 χm=102-103； μr ≥1。
1.2 实现磁粉探伤的条件
1.2.1 材料--铁磁性介质； 1.2.2 磁化装置
(装置类型,激磁电流,H--I 的关系)； 1.2.3 磁粉
显示介质(干法,湿法，荧光非荧光 ) Fe3O4， Fe2O3。
MT 历史： 磨削加工裂纹 ,特征网状或细条状裂纹。
1.3 MT 特点(适用性和局限性)
检查 铁磁性材料 的表面和近表面 (取 决于方法,一般1~2mm) 缺陷；
显示直观 ,灵敏度高 (磁痕有放大作 用)；
设备简单 ,操作方便 ,费用低 ,效率高 (大型设备与要求有关)。
2.磁粉检测的物理基础
高。 磁化电流与工件直径成正比。 （H=I/2 πR，I=πDH，H=B/μ）
直接通电磁化
通电圆柱体内外磁场
磁粉检测-第一章 物理基础-3
B1 图1－24 磁场的合成
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
磁路和磁路定理 铁磁性材料磁化后不仅产生附加磁场，而且能把大部分磁 通(磁感应线)约束在一定的闭合路径上，路径周围空间由于磁 导率太小而磁通很少。这种磁感应线通过的闭合路径叫磁路。 如图1－25所示。在磁粉检测中，使工件在适当的磁路中得到 必要的磁化，是磁粉检测工作的一个主要内容。
磁场。 如果在材料中出现了
不连续，将引起磁场的畸 变，形成磁感应线的折射 形成磁极，产生漏磁场， 如图1－31所示，这也是 磁粉检测的基础。
漏磁场 图1－31 缺陷形成的漏磁场
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
在实际检测中，材料不连续 处的漏磁场形成的磁痕显示的宽 度要比缺陷的实际宽度大数倍至 数十倍，也就是说磁痕对缺陷有 放大作用，从而将目视不可见的 缺陷变成可见的磁痕显示。
是与试件轴向一致（或平行）的磁场
条形磁铁、U形磁铁的磁场以及螺管线圈的磁场都是纵向磁 场。磁场方向遵循螺管线圈右手法则，沿试件轴线通过。
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
试件被周向磁场磁化叫周向磁化；被纵向磁场磁化叫纵
向磁化。周向磁化一般无磁极产生，即没有退磁场，而纵向
磁化一般都有磁极产生。
这种折射现象与光或声波的传播现 象相似，遵从折射定律：
tan 1 1 tan 2 2
μ1、μ2分别为两种介质的磁导率。
β1 μ1 μ2
β2
图1－30 磁感应线的折射
第一章 磁粉检测的物理基础 2020年11月1日
星期日
漏磁场 在磁路中，如果出现两种以上磁导率差异很大的介质时，
磁粉检测物理基础
这温40K（769℃），硅钢为963K，钴为
1393K， 镍为 631K
要使得铁磁质的剩磁去掉,，还有两个办法 1、利用退磁原理 2、外界的冲击和振动
在磁场中， 铁磁体的磁 感应强度与 磁场强度的 关系可用曲 线来表示， 曲线的斜率 是材料的
永久磁铁中的磁畴，在一个方向上占优势，因而形成N和 S极，能显示出很强的磁性。
磁化机理
(1)未加外加磁场时，磁畴磁矩杂乱无章，对外不显示宏观磁性，如图 (a) (2)在较小的磁场作用下，磁矩方向与外加磁场方向一致或接近的磁畴体积
增大，而磁矩方向与外加磁场方向相反的磁畴体积减小，畴壁发生位移， 如图 (b)。 (3)增大外加磁场时，磁矩转动畴壁继续位移， 最后只剩下与外加磁场方向 比较 接近的磁畴，如图 (c)。 (4)继续增大外加磁场，磁矩方向转动，与外加磁场方向接近，如图 (d)。 (5)当外加磁场增大到一定值时，所有磁畴的磁矩都沿外加磁场方向有序排 列， 达到磁化饱和，相当于一个微小磁铁或磁偶极子，产生N极和S极，宏观上 呈现 磁性，如图 (e)。
设管内外半径分别为R1和R2，通直流电 磁化，由安培环路定律得
H 0
rR
H I(r2 R12)
2r(R22 R12)
R1 rR2
钢管中心导体法磁化
钢管中心导体法磁化时，在通电中 心导体内、外磁场分布与实心棒 相同，由于中心导体为铜棒， 其 r 1 ，所以只存在H。在钢 管上由于 r 1，所以能感应 产生较大的磁感应强度。并且钢 管内壁的磁场强度和磁感应强度 都比外壁大。
二、磁感应强度和磁通量 1、磁感应强度
铁磁性材料置于磁场中，能够被强烈地磁 化，除了外加磁场外还产生很强的附加磁 场，这两个磁场叠加起来的总磁场就是工 件得到的真正的磁场，这个磁场称为磁感 应强度。
磁粉检测技术概述
磁粉检测
南昌航空大学
1
磁粉检测
目录
3 磁粉检测基础理论
3.1 概述 3.2 物理基础 3.3 磁化方法和规范
4 设备与器材
5 检测工艺与应用
南昌航空大学
2
磁粉检测
§3.1 概述
南昌航空大学
3
磁粉检测
一、磁粉检测检测原理
铁磁材料被磁化后，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形成漏磁场，吸 附施加在工件表面的磁粉，在适当的光照下形成目视 可见的磁痕，从而显示不连续性的位置、大小、形状 和严重程度。
9
南昌航空大学
磁粉检测
南昌航空大学
10
磁粉检测
陶旺斌，宋凯，标准环形试块的漏磁场和磁粉受 力分析，无损检测，2007.6 康宜华， 数字化磁性无损检测技术，机械工业出 版社，2006.10. 徐章遂，裂纹漏磁定量检测原理与应用，国防工 业出版社，2005.9
南昌航空大学
11
磁粉检测
南昌航空大学
4
磁粉检测
部分检测结果
非荧光法
非荧光法
南昌航空大学
荧光法
5
荧光法
磁粉检测
二、磁粉检测的发展简史
早在春秋战国时期，我国劳动人民就发现了磁 石吸铁现象，并在此基础上发明了指南针，最 早应用于航海业。
南昌航空大学
6
磁粉检测
1922年，美国人Hoke发现被磨削下来的铁屑经 常在工件（磁性夹具夹持）上形成一定的花样 ，花样总是与工件上的表面裂纹形状一致。他 提出了利用这一现象检验工件表面裂纹。 左图为1928年英国 Equipment and Engineering 公司设计的检测设备
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3 磁粉检测基础理论
3.1 概述 3.2 物理基础 3.3 磁化方法和规范
4 设备与器材
5 检测工艺与应用
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§3.1 概述
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磁粉检测
一、磁粉检测检测原理
铁磁材料被磁化后，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形成漏磁场，吸 附施加在工件表面的磁粉，在适当的光照下形成目视 可见的磁痕，从而显示不连续性的位置、大小、形状 和严重程度。
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磁粉检测
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磁粉检测
陶旺斌，宋凯，标准环形试块的漏磁场和磁粉受 力分析，无损检测，2007.6 康宜华， 数字化磁性无损检测技术，机械工业出 版社，2006.10. 徐章遂，裂纹漏磁定量检测原理与应用，国防工 业出版社，2005.9
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部分检测结果
非荧光法
非荧光法
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荧光法
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二、磁粉检测的发展简史
早在春秋战国时期，我国劳动人民就发现了磁 石吸铁现象，并在此基础上发明了指南针，最 早应用于航海业。
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磁粉检测
1922年，美国人Hoke发现被磨削下来的铁屑经 常在工件（磁性夹具夹持）上形成一定的花样 ，花样总是与工件上的表面裂纹形状一致。他 提出了利用这一现象检验工件表面裂纹。 左图为1928年英国 Equipment and Engineering 公司设计的检测设备
磁粉检测的物理基础副本_OK
2.2.2 磁畴
铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基本均匀一致的小区域称 为磁畴，其体积约为10-5cm3 ，在这个小区域内，含有大约 1012～1015个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈现磁性。
15
铁磁性材料的磁畴方向 a）不显示磁性； b）磁化 c）保留一定剩磁
当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的 作用，一是使磁畴磁矩转动，二是使畴壁发生位移，最后全部磁畴 的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，显示出 很强的磁性。
23
2.3电流的磁场
2.3.1通电圆柱导体的磁场
磁场方向：与电流方向有关，用右手定则确定。
磁场大小：安培环路定律计算
H dl I
根据上式，通电直长导体表面的磁场强度为：
H
I
2R
24
H－－磁强强度（A/m）
I－－电流强度（A）
R－－圆柱导体半径（m）
导体外r处（r>R）和导体内部r处（r<R）磁场强度：
磁场强度H A/m Oe
磁通量 Φ
Wb Mx
磁感应强度 B T Gs
1Oe
1
4
103 A / m 80A / m
1Wb 108 Mx
1T 104 Gs
5
2 磁粉探伤的物理基础
2.1 磁粉探伤中的相关物理量
2.1.1 磁的基本现象
磁性、磁体、磁极、磁化
磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。
尔元件检测法、磁敏二极管探测法。
2
1.2 磁粉探伤
Magnetic Particle Testing，简称 MT
基本原理是：
铁磁性材料和工件被磁化后，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，形 成在合适光照下目视可见的磁痕，从 而显示出不连续性的位置、形状和大
铁磁性材料内部自发磁化的大小和方向基本均匀一致的小区域称 为磁畴，其体积约为10-5cm3 ，在这个小区域内，含有大约 1012～1015个原子，各原子的磁化方向一致，对外呈现磁性。
15
铁磁性材料的磁畴方向 a）不显示磁性； b）磁化 c）保留一定剩磁
当把铁磁性材料放到外加磁场中去时，磁畴就会受到外加磁场的 作用，一是使磁畴磁矩转动，二是使畴壁发生位移，最后全部磁畴 的磁矩方向转向与外加磁场方向一致，铁磁性材料被磁化，显示出 很强的磁性。
23
2.3电流的磁场
2.3.1通电圆柱导体的磁场
磁场方向：与电流方向有关，用右手定则确定。
磁场大小：安培环路定律计算
H dl I
根据上式，通电直长导体表面的磁场强度为：
H
I
2R
24
H－－磁强强度（A/m）
I－－电流强度（A）
R－－圆柱导体半径（m）
导体外r处（r>R）和导体内部r处（r<R）磁场强度：
磁场强度H A/m Oe
磁通量 Φ
Wb Mx
磁感应强度 B T Gs
1Oe
1
4
103 A / m 80A / m
1Wb 108 Mx
1T 104 Gs
5
2 磁粉探伤的物理基础
2.1 磁粉探伤中的相关物理量
2.1.1 磁的基本现象
磁性、磁体、磁极、磁化
磁性：磁铁能够吸引铁磁性材料的性质叫磁性。
尔元件检测法、磁敏二极管探测法。
2
1.2 磁粉探伤
Magnetic Particle Testing，简称 MT
基本原理是：
铁磁性材料和工件被磁化后，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，形 成在合适光照下目视可见的磁痕，从 而显示出不连续性的位置、形状和大