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磁粉探傷簡介

關於磁粉探傷/磁檢/磁探(Magnetic Particle Testing/MT/MPI)

磁粉探傷利用工件缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用,其利用了鋼鐵製品表面和近表面缺陷(如裂紋,夾渣,發紋等)磁導率和鋼鐵磁導率的差異,磁化後這些材料不連續處的磁場將發生畸變,形成部分磁通泄漏處工件表面產生了漏磁場,從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕,在適當的光照條件下,顯現出缺陷位置和形狀,對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋,就實現了磁粉探傷。

在工業中,磁粉探傷可用來作最後的成品檢驗,以保證工件在經過各道加工工序(如焊接、 金屬熱處理、磨削)後,在表面上不產生有害的缺陷。其也能用於半成品和原材料如棒材、鋼坯、鍛件、鑄件等的檢驗,以發現原來就存在的表面缺陷。鐵道、航空等運輸部門、冶煉、化工、動力和各種機械製造廠等,在設備定期檢修時對重要的鋼製零部件也常採用磁粉探傷,以發現使用中所產生的疲勞裂紋等缺陷,防止設備在繼續使用中發生災害性事故。

由於必須將物件適當地磁化,方能實施,因此磁粒檢測只適用於鐵磁性材料的試件,如碳鋼等,其他非鐵磁性材料如沃斯田鐵不銹鋼、鋁、銅等由於無法強烈磁化,因此不適用磁粒檢測,然而其操作簡便,迅速且溫度範圍較廣,通常善後清理容易,這是磁粉探傷/Magnetic Particle Testing/Magnetic Particle Inspection(MT/MPI)廣泛採用的原因。

磁粉探傷因為名稱用法以及產業使用屬性,一般又可稱作磁檢,磁粒探傷檢測,磁氣探傷,磁檢等。

磁粉探傷原理

磁粉探傷是一種表面探傷方法。適用於探測鋼鐵等磁性材料製成的被檢物表面和近表面缺陷(亦稱為次表層/次表面缺陷瑕疵)。

其基本原理是鐵磁性材料和工件被磁化後,由於不連續性的存在,使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場,吸附施加在工件表面的磁粉,形成在合適光照下目視可見的磁痕,從而顯示出不連續性的位置、形狀和大小。

磁粉探傷的種類

  • 按工件磁化方向的不同,可分為周向磁化法、縱向磁化法、複合磁化法和旋轉磁化法。
  • 按採用磁化電流的不同,可分為直流磁化法、半波直流磁化法、和交流磁化法。
  • 按探傷所採用磁粉的配製不同,可分為乾粉法和濕粉法。
  • 按照工件上施加磁粉的時間不同,可分為連續法和剩磁法。

磁粉探傷的缺陷檢測

磁粉探傷設備簡單且操作容易、檢驗迅速、對於零部件的表面與次表面具有較高的探傷靈敏度,可用來發現鐵磁材料鎳、鈷及其合金、碳素鋼及某些合金鋼的表面或近表面的缺陷;磁檢方法適用於薄壁件或焊縫表面的裂紋檢驗,汽機車鍛造,鑄造粉末冶金與精加工之零部件也能有效顯露出一定深度和大小的疊裂缺陷(現場亦稱為包夾,包料)。

磁粉探傷的特點

磁粉檢測是五大常規之一。它的檢測對象時鐵磁性材料,包括未加工的原材料,加工後的半成品等。磁粉檢測的基礎是缺陷處漏磁場與磁粉間的相互作用。該檢測有如下特點:

  • 可以發現裂紋、夾雜、發紋、白點等缺陷,缺陷顯現直觀;
  • 可以一目了然地觀察到它的形狀、大小和位置;
  • 具有較高的檢測靈敏度,對工件表面的細小缺陷也能檢查出來;(一些缺陷如發紋,寬度很小,用磁粉檢測也能發現。但是太寬的缺陷將使檢測靈敏度降低,甚至不能吸附磁粉。)
  • 只要採用合適的磁化方法幾乎可以檢測到工件表面的各個部位,幾乎不受工件大小和形狀的限制;
  • 檢測成本比較低廉。

磁粉探傷技術的優勢

  • 對於材料表面及近表面上的不連續性檢測結果非常可靠,靈敏度高;
  • 磁檢設備與磁檢儀器易於使用,便於攜且能夠實行省力化與自動化;(自動磁檢探傷檢測缺陷辨識系統可參考建昌設計之iCheck AIRIS Identification System)
  • 磁檢顯示之不連續間斷(磁痕)直接體現在檢測材料表面上;
  • 能夠通過在材料表面塗上塗層(如油漆)的方法進行更加明顯的觀察;
  • 相比於液滲探傷檢測,磁檢不需要過多的表面處理工作;
  • 與其他無損檢測技術相比,所使用的設備器材相對便宜;
  • 相對其他無損檢測技術,更加易於操作使用,且需要的培訓量最少。

磁粉探傷技術的優勢

  • 非導磁性金屬,如鋁、鎂,以及大多數的不鏽鋼不能利用該方法進行檢測;
  • 只能用來檢測材料表面和近表面缺陷,不能檢測埋藏較深的缺陷;
  • 磁檢後需要退磁作業;
  • 根據測試樣品的尺寸、數量、結構等因素,需要花費一定的作業執行與檢測判斷時間;
  • 通常多採目視法檢查缺陷,磁痕瑕疵的判斷和解釋需要有專業磁檢授證資格技師人員進行檢測。(自動磁檢探傷檢測缺陷辨識系統可參考建昌設計之iCheck AIRIS Identification System)

磁粉探傷性質分類

磁粉探傷可依以下二種方式進行分類:

磁粉介質種類

  • 乾式螢光磁粉探傷(Dry Method Fluorescent Magnetic Particle Testing/MT/MPI)
  • 乾式色比(非螢光)磁粉探傷(Dry Method Dye Magnetic Particle Testing/MT/MPI)
  • 濕式螢光磁粉探傷(Wet Method Fluorescent Magnetic Particle Testing/MT/MPI)
  • 濕式色比(非螢光)磁粉探傷(Wet Method Dye Magnetic Particle Testing/MT/MPI)

依照磁性電流種類

  • 交流(AC);
  • 直流(DC);
  • 半波直流(HWDC);
  • 三相全波直流(3P-FWDC);

依磁性方向

  • 縱向磁化激磁(Longitudinal Magnetizing/Magnetization),
  • 周向磁化激磁(Circular Magnetizing/Magnetization),
  • 多向式/複合式磁化激磁(Multi-directional Magnetizing/Magnetization)。

磁粉探傷流程簡介

磁粉探傷用磁粒/磁粉,英文通常又稱為 Magnetic powder/Magnetic particle ,在業界普遍使用螢光磁粉探傷,常以手動亦或是自動系統噴灑的方式,將螢光或是色比磁粉施加於試件表面。磁粉探傷/磁粒檢查(MT/MPI)用的磁粉分為二種形式:

色比磁粉(分為乾式和濕式,參考Magnaflux建昌色比式紅色或黑色磁粉,7HF,WCP2)

  • 色比磁粉通常是黑色磁粉,紅色磁粒或是色比磁粉液,以上皆可以用手動或自動系統的攪拌與噴灑等方式施加於待檢試件表面。

螢光磁粉(分為乾式和濕式,參考Magnaflux建昌WB655,PROMAG PFM-100C,PFM-200C,PCL-834,PM-20S磁粉)

  • 螢光磁粉通常是以螢光磁粒,其搭配普通水攪拌即可使用施加於待磁粉探傷的工件上,以下為參考的分類與使用方式;
  • 螢光磁粉探傷懸浮油質載體(參考Magnaflux建昌 Carrier 2,PROMAG),後續按照原廠的建議比例,與建昌螢光磁粉搭配使用。
  • 螢光磁粉探傷油基磁粉(參考Magnaflux建昌14A,PROMAG PMO-20S),後續按照原廠的建議比例,與油料搭配攪拌均勻,並施加於待檢試件表面,搭配手持黑光紫外燈或是攜頂吊燈黑光紫外燈進行磁檢(參考Magnaflux EV6000, PROMAG PHB-365,POB-A-365)。
  • 螢光磁粉探傷水基磁粉

✔分泡式螢光磁粉

包裝一般為罐裝的螢光乾磁粉(參考PROMAG PCL-834),後續按照原廠的建議比例,與水搭配攪拌均勻,並施加於待檢試件表面,搭配手持黑光紫外燈或是攜頂吊燈黑光紫外燈進行磁檢。

✔預泡式壓力噴灌

預先配置好罐裝於噴灌,可以直接使用的螢光濃縮磁粉液(參考Magnaflux建昌14AM),使用前遵照原廠指示進行搖晃與搭背景白漆使用(參考Magnaflux建昌WCP2),前清潔後(參考Magnaflux建昌SKC-S噴灌式清潔劑,Magnaflux 建昌DaraClean 282環保清洗劑),直接施加於待檢試件表面,搭配手持黑光紫外燈或是攜頂吊燈黑光紫外燈進行磁檢。

✔預泡式螢光磁粉濃縮液

為預先配置泡好處理的螢光濃縮磁粉液(參考Magnaflux建昌WB655, PROMAG PFM-100C,PFM-200C)或俗稱螢光磁浴(Fluorescent Magnetic Bath),後續按照原廠的建議比例,與水搭配攪拌均勻,並施加於待檢試件表面,搭配手持黑光紫外燈或是攜頂吊燈黑光紫外燈進行磁檢。(可參考Magnaflux EV6000,PROMAG PHB-365,POB-A-365並搭配採用手動或自動系統的攪拌與噴灑等省力方式進行磁粉探傷作業。)

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