22制定δ12mm平板对接焊缝的磁力和渗透探伤工艺四川化工职业技术学院焊接技术及自动化专业要点.docx
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22制定δ12mm平板对接焊缝的磁力和渗透探伤工艺四川化工职业技术学院焊接技术及自动化专业要点
四川化工职业技术学院
焊
接
检
测
任
务
报
告
书
任务：
制定δ＝12mm平板对接焊缝的磁力和渗透探伤工艺
组别：
六组
组员：
蔡继承冯亮王鑫徐克辉易杞
日期：
2013年4月17日
任务书
编号：
2-2
项目名称
项目二：
焊缝的表面探伤
课时
8学时
任务
任务2：
制定δ＝12mm平板对接焊缝的磁力和渗透探伤工艺
课时
4学时
姓名
班级
学号
组别
项目负责人
成员名单
学习内容
第九章磁力探伤第十章渗透探伤
学习要求
1.各组学生利用课余时间收集资料分别制定磁力和渗透探伤工艺；
2.熟悉JB/T4730-2005中磁力和渗透探伤标准；
3.提出学习中遇到的问题；
4.学生互评学习结果。
引导问题
1.磁力和渗透探伤过程；
学习步骤
1.资料学习：
第九章磁力探伤第十章渗透探伤，JB/T4730-2005中磁力和渗透探伤标准；
2.制定磁力和渗透探伤工艺；
3.各组进行探伤工艺陈述；
交流展示
学生互评、老师点评、讨论总结
注意事项
1.必须参照标准制定探伤工艺；
2.注意工艺各环节参数的选择。
工作总结
1.学习体会
2.发现问题和改进方案
3.提交探伤工艺电子文档
工作评价
教师评价
完成时间
同学评价
本人签名
由任务书可知本次任务是制定δ＝12mm平板对接焊缝的磁力和渗透探伤工艺，以及对磁力探伤和渗透探伤进行学习。
磁力探伤
一、磁力探伤
磁力探伤是根据磁铁材料的性质发明的一种无损检测方法，金属材料的焊缝缺陷探伤完全符合磁力探伤条件，所以，焊接中的无损检测，磁力探伤是一种重要的方法。
（一）磁力探伤的分类
1.磁粉探伤法2.磁敏探头法3.录磁探伤法
（二）磁力探伤的基本原理
铁磁性材料制成的工件被磁化后,工件就有磁力线通过。
如果工件本身没有缺陷，磁力线在其内部是均匀连续分布的。
但是，当工件内部存在缺陷时，如裂纹、夹杂、气孔等非铁磁性物质，其磁阻非常大，磁导率低，必将引起磁力线的分布发生变化。
缺陷处的磁力线不能通过，将产生一定程度的弯曲。
当缺陷位于或接近工件表面时，则磁力线不但在工件内部产生弯曲，而且还会穿过工件表面漏到空气中形成一个微小的局部磁场，如下图所示。
这种由于介质磁导率的变化而使磁通泄漏到缺陷附近空气中所形成的磁场，称作漏磁场。
通过一定的方法将漏磁场检测出来，进而确定缺陷的位置，包括缺陷的大小、形状和深度等，这就是磁力探伤的原理。
（三）影响漏磁场强度的因素
1.外加磁场强度
2.材料的磁导率
3.缺陷的埋藏深度
4.缺陷方向
5.缺陷的磁导率
6.缺陷的大小和形状
二、焊件的磁化方法及磁化规范的选择
（1）焊件磁化方法、特点及优缺点
1.直流电磁化法低电压大电流（直流）电磁场方向恒定磁力磁线穿透性强探伤效果好但退磁困难
2.交流电磁方法低电压大电流（交流）交流电充磁电流频率可变供电方便磁化电流调整容易发现表面缺陷的灵敏度比直流电磁化方法高退磁容易应用普遍
3.直流通电磁化法直流通以电流工件周围和内部产生周向磁场适于长条形焊件的检测设备简单操作方法简便容易产生局部过热使工件内部组织变化影响材料性能可能烧伤焊件表面
4.间接通电磁化法工件利用探伤器等使自身产生磁场可避免直流通电磁化法的弊端可以调整磁化场强度应用普遍
5.周向磁化法磁力线沿工件圆周表面分布相互平行的同心圆用于纵焊缝缺陷检验
6.纵向磁化法磁力线与工件轴线平行用于与工件或焊缝垂直的缺陷检验
7.复合磁化法有两个相互垂直的磁力线能检验工件表面上任意方
8.向的缺陷
9.旋转磁场磁化法既有周向磁场又有纵向磁场能坚持工件各种任意方向分布的缺陷
（二）磁化方法的选择
焊件形状
缺陷方向
磁化方法
备注
长棒或长管
（包括长条方钢）
纵向
直接通电磁化
横向
交流线圈通电或分段磁化法
通过法适自动探伤，分段法用于手工探伤
多方向
复合磁场磁化法
优点：
可一次性磁化完成检验，易实现自动探伤
环形
纵向
心棒磁化法
周向
线圈磁化法
多方向
旋转磁场磁化法
最理想磁化法
焊缝
纵向
磁锥磁化法
纵向
磁轭磁化法
横向
旋转磁场磁化法
既能发现横向又能发现其他方向
表面缺陷
交流电磁化
磁化电源采用交流
近表面缺陷
直流电磁化
磁化电流采用直流（干粉法尤好）
轴类
纵向
直流通电磁化法
横向
通电线圈磁化法
多方向
复合磁化法
纵向、横向缺陷同时检测
（三）磁化规范的选择
磁化规范是指在确定磁化方法以后对所采用的磁化电流值的选择。
磁化规范正确与否直接影响检验的灵敏度。
通过变换磁化电流来调整磁场强度的大小。
在确定磁场（磁化电流）大小时，应考虑到充磁方式，工件本身材料的特点，工件形状，表面粗糙度情况以及技术条件要求等多方面因素来确定。
1.周向磁化规范
对于圆棒、圆筒及类似工件在直接通电时，由于在探伤工件表面的磁场强度要求连续法时为2500～5000A·m－1。
采用剩磁法时约为8000～14×103A·m－1。
所以，
连续法时I＝（8～15）D
剩磁法时I＝（25～45）D
式中D――工件直径（mm）
I――磁化电流（A）。
对于心杆磁化时的电流选择也可以常用以上公式计算，式中的D应是工件的外径。
由于心杆与工件内孔之间一般都有间隙，为弥补间隙对磁场的影响，所选的磁化电流值应当略高于计算值。
2.纵向磁场磁化规范
纵向磁场磁化一般采用线圈使工件磁化。
工件磁化规范用线圈匝数和通电电流的乘积，即安匝数来表示。
此外，工件表面的磁场强度还与工件长度L和直径D的比值有关。
对于棒、管类工件进行纵向磁化时，线圈中心磁场强度应达到如下规定：
（1）L／D≥10时，线圈中心磁场强度应大于1.2×104A·m－1
（2）2≤L／D＜10时，线圈中心磁场强度应＞2.0×104A·m－1（3）L／D＜2时，必须把若干个工件串接起来磁化。
用线圈磁化工件可用下式选择磁化规范：
当L／D≥4时
IN＝35000/（2+L/D）
当4＞L／D＞2时
IN＝45000/（L/D）
式中L――工件长度（mm）;
D――工件直径或厚度（mm）;
I――磁化电流（A）；
N――线圈匝数。
3.磁锥磁化规范
磁锥化规范是按触头间距大小进行选择，根据国家标准的推荐，触头间距与磁化电流值之间的关系为：
当工件厚度＜19mm时，3.5～4.5A/mm；工件厚度＞19mm时，4～5A／mm。
触头间距越大，磁化电流值越大。
4.磁轭磁化规范
磁轭磁化规范的选择主要是对磁轭提升力的选择。
一般情况下，当使用磁轭的最大间距时，直流电磁轭至少应有177N的提升力，交流电磁轭至少应有44N的提升力。
且磁轭的磁极间距应控制在50～200mm之间，检验的有效范围是磁轭两侧各为磁轭磁级间距的1／4面积内，磁轭每次移动应有不少于25mm的覆盖区。
三、磁粉探伤
磁粉探伤可以分为干粉显示法和湿分显示法。
干粉法是利用手筛将干燥的磁粉直接洒在工件上来显示缺陷磁痕的方法，在使用时，工人的劳动条件差，污染环境，喷洒不均匀容易造成漏检，所以应用较少。
湿粉法是利用液体作为载体把磁粉配制成磁悬液，然后喷洒在工件上来检验缺陷磁痕的方法，它克服了干粉法的不足，目前应用较广泛。
（一）磁粉探伤的材料
A.磁粉的种类
黑磁粉是一种黑色的Fe3O4粉末。
黑磁粉在浅色工件表面上形成的磁痕清晰，在磁粉探伤中的应用最广。
红磁粉是一种铁红色的Fe2O3粉末，具有较高的磁导率。
红磁粉在对黑色金属及工件表面颜色呈褐色的状况下进行探伤时，具有较高的反差。
白磁粉是由黑磁粉Fe3O4与铝或氧化镁合成而制成的一种表面呈银白色或白色的粉末。
白磁粉适用于黑色表面工件的磁粉探伤，具有反差大、显示效果好的特点。
荧光磁粉是把荧光物质、磁粉和明胶按一定比例配成的胶体混合物，用机械方法复合制成。
这种磁粉在暗室中用柴外线照射能产生较亮的荧光，所以适合于检验各种工件的表面探伤，尤其适合深色表面的工件，具有较高的灵敏度。
B.磁粉的性能
⑴磁粉具有高磁导率和低剩磁性质，磁粉之间不应相互吸引。
用磁性称重法检验时，磁粉的称量值应大于7g。
⑵磁粉的粒度应小于0.07mm。
⑶磁粉的颜色应与被检工件有最大的反差。
探伤时，为保证检验灵敏度，应事先用灵敏试片对干、湿磁粉进行性能和灵敏度试验。
而且使用前必须在60～70℃的温度下经过2h烘干处理。
C.磁悬液
将磁粉混合在液体介质中形成磁粉的悬浮液，简称磁悬液。
用来悬浮磁粉的液体叫分散剂或称载液。
在磁悬液中，磁粉和载液是按一定比例混合而成的。
根据采用的磁粉和载液的不同，可将磁悬液分为油基磁悬液、水基磁悬液和荧光磁悬液等。
根据采用的磁粉和载液的不同，可将磁悬液分为油基磁悬液、水基磁悬液和荧光磁悬液
（2）磁粉探伤的设备
1.．便携式磁粉探伤机
便携式磁粉探伤机具有体积小，重量轻、易于搬动等优点。
适合于高空、野外等现场的磁粉探伤及锅炉、压力空器焊缝的局部探伤。
它有磁轭式和磁锥式两种：
（1）磁轭式磁粉探伤机：
磁轭式磁粉探伤机可分为永久磁轭和电磁轭两种。
1）永久磁轭永久磁轭是采用软磁材料（纯铁）制作的∏形结构。
在磁轭本体的中间镶钳永久磁铁，并有磁路控制开关。
因其不需要电源，更适合远离电源的场所使用。
2）电磁轭电磁轭是在用硅钢片制作的铁心上绕制励磁线圈，当线圈中有交流或直流电通过时，则在铁心内产生纵向磁场，从而对工件进行磁化。
一般的电磁轭手柄都装有控制开关
（2）磁锥式磁粉探伤机：
磁锥式磁粉探伤机可在工件上任意选择磁化方向，从而检验各个方向的缺陷，但一次磁化只能检验一个方向的缺陷。
这种仪器比较小，便于现场使用。
2．移动式磁粉探伤机移动式磁粉探机一般都置于小车上，移动比较方便。
适合小型工件和不易搬动的大型工件如天然气罐、高压容器等的探伤。
3．固定式磁粉探伤机固定式磁粉探伤机是一种大型的磁粉探伤设备，一般安装在固定场合。
它适合场地相对固定，中小型工件及需要较大磁化电流的可移动工件的检验。
4．磁轭式旋转磁场探伤机磁轭式旋转场磁场探伤机由电源箱及磁轭两部分组成，体积小，重量轻。
其应用除同便携式磁粉探伤机外，还可以检验缺陷分布为任意方向的工件。
（3）磁粉探伤过程
磁粉探伤的过程包括：
预处理、磁化、施加磁粉、检验、记录以及退磁。
1．工件表面预处理用机械或化学方法把工件表面的油污、氧化皮、涂层、焊剂和焊接飞溅物等清理干净，以免影响磁粉在工件表面上的流动和漏磁场对磁粉的吸引。
在应用干粉法检验时，还应使工件表面干燥，以免使磁粉受潮而无法进行检验。
2．工件磁化首先选择适当的磁化方法及磁化规范，然后利用磁粉探伤设备使工件带有磁性，产生漏磁场准备磁粉探伤。
3．工件表面施加磁粉把磁粉（干粉检验法）或磁悬液（湿粉检验法）均匀地喷洒在工件表面上。
它可分成连续法和剩磁法。
⑴连续法当工件开始磁化时就喷洒磁粉或磁悬液，磁化结束后，喷洒磁粉或磁悬液也随之停止，然后进行观察。
这种方法称作连续法。
⑵剩磁法工件磁化时不喷洒磁粉或磁悬液，待停止磁化时，立即喷洒磁粉或磁悬液，利用工件本身残存的剩余磁场检测缺陷，这种方法称为剩磁法。
4．检验对磁痕进行观察和分析，非荧光磁粉在明亮的光线下观察，荧光磁粉在柴外线灯照射下观察。
5．退磁使工件的剩磁为零的过程叫退磁。
常用的退磁方法有交流退磁法和直流退磁法。
⑴交流线圈退磁法交流线圈退磁法是利用交流电方向不断发生变化，磁场方向也随之发生变化并减弱的方法退磁。
其具体方法为：
a.把需退磁的工件放入等于或大于工件磁化电流的磁化线圈中，利用自动分级开关逐渐减小磁化电流，开关每转一级，电流减少一倍，直到电流为零。
b.把工件放入线圈中，然后缓慢地将工件从线圈中移出，而达到退磁目的。
⑵直流退磁法用直流退磁法时，一般采用改变电流的方向（得到反向磁场）及减弱磁化电流的方法来进行退磁。
在直流退磁装置中，反转磁场的频率用时间继电器来调整。
磁场频率在0.4～0.6HZ时,退磁效果较好。
在退磁时,必须先减小磁化电流,然后才能反转磁场方向。
由于直流磁化比交流磁化穿透的深，因此直流退磁比交流退磁效果更好，更完全。
退磁以后的工件要用剩磁测定仪检查退磁效果，或用未被磁化的铁丝或磁粉靠近工件，当不被吸附时，说明退磁效果好。
6．磁粉探伤报告探伤报告是根据磁粉探伤实际操作时所记录的内容整理成的正式文件，探伤报告应当包括下列内容：
1）技术草图、被检区域以及缺陷的记录。
2）工件名称、尺寸、材质、热处理状态、表面粗糙度、编号等。
3）探伤设备型号、触头或磁轭间距、磁粉种类，磁悬液种类、磁粉施加方法、磁化方法、磁化电流的种类和大小、通电时间、安匝数、磁轭提升力等。
4）缺陷的类型、磁痕的解释和等级评定。
5）探伤日期、操作者和评定者及其资格等级。
（四）焊接缺陷的判断和焊缝等级的确定
1．缺陷的磁痕
（1）裂纹裂纹的磁痕轮廓较分明，对于脆性开裂多表现为粗而平直，对于塑性开裂多呈现为一条曲析的线条，或者在主裂纹上产生一定的分叉，它可连续分布。
也可以断续分布，中间宽而两端较尖细。
（2）
（2）发纹纹的磁痕呈直线或曲线状短线条。
（3）条状夹杂物条状夹杂物的分布没有一定的规律。
其磁痕不分明，具有一定的宽度，磁粉堆积比较低而平坦。
（4）气孔和点状夹杂物气孔和点状夹杂物的分布没有一定的规律，可以单独存在，也可密集成链状或群状存在。
磁痕的形状和缺陷的形状有关，具有磁粉聚积比较低而平坦的特征。
2．非缺陷的磁痕工件由于局部磁化，截面尺寸突变，磁化电流过大以及工件表面机械划伤等会造成磁粉的局部聚积而造成误判，可结合探伤时的情况予以区别。
3．焊缝等级确定及验收在对缺陷的磁痕进行检验和分析后，确定为缺陷磁痕的，应当进行质量评定，并按国家标准验收，以决定产品是否合格。
⑴不合格产品如果焊缝有任何裂纹、成排的气孔或者在任何一块150mm×25mm的表面上有10个以上缺陷显示的产品。
⑵焊缝等级以及允许存在的显示见表9-2。
表中线性显示是指长度大于三倍宽度的显示；圆形显示是指其长度小于三倍宽度的显示。
成排气孔是指4个或4个以上的气孔，边缘之间的距离大于是1.6mm
渗透探伤
1、原理：
渗透探伤是将一种含有染料的渗透剂涂覆在零件表面上,在毛细作用下、将渗透剂渗入表面开口缺陷中去。
然后去除零件表面上多余的渗透剂,再往零件表面涂上一薄层显象剂,缺陷中的渗透剂在毛细作用下被显像剂吸附到零件表面上形成放大了的缺陷显示。
在黑光灯下荧光检验法或白光下着色检验法观察缺陷显示.
2、方法：
按渗透剂染料成分荧光法F、着色法V、荧光着色法。
按渗透剂去除方法水洗法A、后乳化法B、溶剂去除法C。
按显象剂类型干式显象剂D、湿式显象剂W、快干式显象剂S、不用显象剂N。
目前六个完整的检验方法
荧光法着色法
水洗型FA水洗型VA后乳化型FB后乳化型VB溶剂去除型FC溶剂去除型VC
3、特点：
不受被检零件的形状、大小、组织结构、化学成分和缺陷方位的影响,操作简单,不需要复杂设备,缺陷显示直观,一次检查各个方向缺陷。
只适用于表面开口缺陷,不适用于检查表面吸收性多孔性的零件和表面开口被堵塞的零件。
4、渗透探伤操作的基本过程
1.探伤前处理渗透检测一般分为六个基本步骤：
探伤前处理、渗透处理、乳化处理、清洗处理、干燥处理、显象处理、显象观察和探伤后处理。
零件在使用渗透液之前必须进行探伤前处理，用来去除零件表面的油脂、铁屑、铁锈、氧化皮等，以防止这些污物堵塞缺陷，阻塞渗透液的渗入。
经预清洗后残余的溶剂﹑清洗剂和水分应充分干燥，并尽快进行下一步操作。
如探伤工作量大，则可清洗一段，探伤一段，以避免间隔时间太长造成二次污染。
2.渗透处理然后就可以进行渗透，就是将渗透液覆盖在被测零件的表面。
1.渗透方法的选择
1）浸渍法：
浸渍法是将工件直接浸没在调配好的渗透液槽中，渗透效果好，省时省工，对小型批量的零件适用。
2）刷涂法：
刷涂法是用软毛刷把渗透液刷涂在被检验部位，适宜于大型工件的局部检验，特别是检验焊缝，工具简单，操作简易，耗用渗透液很少，不易造成浪费，故成本低廉。
3）喷涂法：
喷涂法是用气泵将渗透液雾化成微小的液体颗粒后，通过喷雾器喷洒在工件被检部位上。
喷涂法应在敞开的环境或通风良好的场所中采用，特别是在容器内部操作时应更加注意。
渗透处理应根据被检工件的数量﹑尺寸﹑形状以及渗透剂的种类选择渗透方法，并保证有足够的渗透时间。
2、渗透时间的确定渗透所需时间依渗透种类﹑被检工件的材质﹑缺陷本身的性质以及被检工件和渗透液的温度而定。
1）渗透性能较差，需要的渗透时间就长一些。
2）焊接工件的表面缺陷多为微小裂纹及微露的近表层气孔，对于这些缺陷，需要较长的渗透时间。
3）高的渗透液温度所需渗透时间短。
（适宜的渗透温度为15～50℃。
）g工件温度高，需要的渗透时间短。
渗透时间可以根据上述定性分析的情况，5～10min范围内调整选用。
这一操作步骤是仅对采用后乳化型渗透剂时才必要。
3.乳化处理这一操作步骤是仅对采用后乳化型渗透剂时才必要。
乳化剂的施用方法基本上和渗透处理相同，可采用浸渍﹑浇注﹑喷洒等方法。
施加乳化剂后不再作其他处理，只是根据渗透剂﹑乳化剂的性质和被检物表面粗糙情况保持2～5min即可。
4.清洗处理清洗处理都是必不可少的步骤目的：
为了去除附着在被检工件表面的多余渗透剂，在处理过程中，既要防止处理不足而造成对缺陷识别的困难，同时也要防止处理过度而使渗入缺陷中的渗透剂也被洗去，用荧光渗透剂时，可在紫外线照射下边观察处理程度，边进行操作。
在涂覆渗透剂并保持适当的时间后，从零件表面去除多余的渗透剂。
这时一定要注意不能将已渗入缺陷中的渗透剂清洗出来，以保证取得最高的检验灵敏度。
5.干燥处理自然干燥和人工干燥两种方式干燥的目的是去除零件表面的水分。
干燥的温度不能太高，以防止将缺陷中的渗透剂也同进烘干，致使在显像时渗透剂不能被吸附到零件表面上来。
6.显象处理此后就可以进行显像了显像就是利用显像剂将零件表面缺陷内的渗透剂吸附至零件表面，形成清晰可见的缺陷图像。
零件表面涂敷的显像剂要施加均匀，而且要一次涂覆完毕，不允许在一个部件反复涂覆。
7.显象观察最后，通过对缺陷图像进行观察分析，就可以了解工件表面的缺陷。
对于着色渗透探伤，无论是自然采光还是人工照明，探伤区域的光照度不得低于350Lx。
对于着色探伤，在有条件时用照相的方法记录亦可。
观察完成后，及时将零件表面的残留渗透剂和显像剂清洗干净，以防止材料受到侵蚀。
8.探伤后处理如果残留在工件上的显象剂或渗透剂影响以后的加工﹑使用，或要求重新检验时，应将表面冲洗干净。
对于水溶性的探伤剂用水冲洗，或用有机溶剂擦拭。
这一过程无特别要求，但是渗透探伤全过程的一部分。
9.渗透探伤焊接缺陷的分级
缺陷显示痕迹的等级分类
等级分类
现状和圆状缺陷显示痕迹长度
分散装缺陷显示痕迹长度
1级
1≤L≤2
2≤L<4
2级
2≤L<4
4≤L<8
3级
4≤L<8
8≤L<16
4级
8≤L<16
16≤L<32
5级
16≤L<32
32≤L<64
6级
32≤L<64
64≤L<128
7级
L≥64
L≥128
最大允许存在的缺陷尺寸
材料厚度
现状显示
园状显示
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
t<16
0
≤1.6
≤2.4
0
≤3.2
≤4.8
16≤t≤50
0
≤1.6
≤3.2
0
≤4.8
≤6.4
t>50
0
≤1.6
≤4.8
0
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