2013届毕业设计（论文）
第二章编制说明
2.1磁粉检测设备
2.1.1磁粉检测主要设备器材现状和发展
磁轭探伤仪主要用于在役锅炉压力窖器焊鞋的检验。
磁轭探伤仪可分为：①单关节磁轭，型号有CEE-1、CDX-1等；②多关节磁轭，型号有CJE系列及CDX-1等；③交叉磁轭(旋转磁场)，型号有CXX-1和CDX-A等；④兰种功能合一的磁轭，型号有CYE-3等。
磁轭探伤仪近几年来在以下三方面发展：
（1） 磁轭交流磁化，提升力>44N(～4.5k )和磁轭直流磁化，提升力>177N(～18.1kgf)两种，
满足用户对厚板和薄板探伤的要求。 （2） 为满足用户现场检测需要，进一步减轻设备重量和简化结构，苏州铜罗探伤材料厂生
产了MP-3型交流磁轭在电路安全保护措施下采用220V电压的磁轭达到了简化结构，进一步减轻设备重量的目的。
（3） 为适应高空作业和无电源现场检验，美国Paker公司推出了<3kg充电式电瓶磁轭探伤
仪，国内厂家已着手研制重量轻、容量大的充电电瓶式磁轭探伤仪来满足用户要求。 2.1.2磁化技术的发展
磁化工件，有缺陷处产生漏磁场吸附磁粉显示缺陷形态是磁粉探伤的基本原理，改进磁化技术使磁粉探伤能简化工序，提高检测速度，保证探伤灵敏度。磁化技术的发展可以促进磁化设备的更新换代。其大致可以划分为以下几个阶段：
30~50年代，磁化技术是单一方向的磁化，发现与磁场方面垂直的缺陷，对于要求发现工件上任一方面的缺陷，则至少需要对工件的两个垂直方向分别磁化。
60年代，出现了复合磁化技术采用一组直流通电线圈和垂直于一组通过工件的交流电阿时磁化工件·形成一十随电流频率周期变化的摆动磁场，它仅仅局限在两个对称90°范围内作周期变化，但基本上对工件进行一次磁化能发现工件上不同方面缺陷。
70年代改进了复合磁化技术，采用一组交流线圈和垂直一组通过工件的电流(或采用两组通过工件相互垂直的交流电)进行复合磁化，形成圆形或椭圆形电流频率周期变化的磁场轨迹，较好地解决复合磁化场在不同方向上磁场不均匀的难题。
80年代，为解决异形工件上不同部位能获得较均匀的磁场强度，国外开发了多向复合磁化技术，即根据被捡工件的形状、尺寸，采用计算机技术对设备进行机电一体化设计，可以在实际工件上形成多个回路的交流(或磁通)复合磁化，较好地解决了量大面广的复杂零件表面自动探伤问题。
90年代，为解决工件通电磁化时容易烧伤工件表面或在通电接触部位硬度降低影响工件的使用性能，磁化技术又进一步发展，采用多个组合的交流线圈磁场，利用线圈有效磁化区在空间强度分析的叠加，获得较均匀的旋转磁场来磁化工件。这种磁化技术电流不通过工件，避免烧伤工件表面，工件上下料不用夹持装置，有利于提高检测速度。 2.1.3磁粉探伤器材的发展
磁粉探伤技术的发展与其磁粉探伤器材的发展是密不可分的。下面就磁粉、磁悬液喷洒器、紫外灯及标准试片的发展介绍于下： (1) 磁粉的发展
6
2013届毕业设计（论文）
磁粉是磁粉探伤的显示剂，磁粉的好坏直接关系到磁粉探伤的灵敏度和准确度 70年代国内就开始研制各类磁粉，并形成以宜兴探伤材料厂，苏州铜罗探伤材料厂、上海磁性材料厂等生产基地，生产不同规格和用途的干、湿系列磁粉。80年代为满足在役锅炉压力容器现场检验的需要，又研制了RW-1红磁膏和BW-1黑磁膏以及LY、MP、MB系列罐装喷雾液和FA-3反差增强剂等，满足了现场快速、方便配置磁悬渣的需要。
为满足在役压力容器内表面焊缝的检验，80年代发展了荧光磁粉探伤。 (2) 磁悬液喷洒装置
根据锅炉压力容器现场捡验的要求，苏州铜罗探伤材料厂生产MT-3和MT-4型磁悬液喷洒器。 (3) 紫外灯
紫外灯是荧光磷粉探伤必备的仪器，国内现采用YX-IZSW紫外灯，其强度已能满足要求，(400mm距离下强度>1000μm/cm2。)，但光强分布不均，现正在改进中。 (4) 标准试片
标准试片是较验磁粉探伤综合灵敏度的工具，能准确地指示复杂工件不同部位的磁场方向和强度。日本JIS A、B、C型灵敏度试片，在80年代初我国铁科院金化所，上材所就研制成功并批量生产供应检测需要，我国还自行研制了综合4型灵敏度试片和拼装式员敏度试片。80年代中期JB3965-85《钢制压力容器磁粉探伤》和JB4248-86《压力容器锻件磁粉探伤》采用了ASME标准试片，把磁粉探伤系统性能测试板、人工缺路试环、磁场指示器三种ASME标准试片怍为锅炉压力容器磁粉探伤中的校验灵敏度及设备性能的工具。 2.1.4磁粉检测设备的分类
磁粉检测设备又称磁粉探伤机，通常按其使用方法分为固定式，移动式和便携式三类。 2.1.5固定式磁粉探伤机
固定式，也称为卧式，这类设备固定在探伤室、实验室场合使用，其整机尺寸和重量都比较大。
特点：体积和重量大，额定周向磁化电流一般从1000——10000A。可进行通电法，中心导体法，线圈法，磁轭法整体磁化或复合磁化等。
适用:对中小工件检测，利用备有的触头和电缆也可对难以搬上工作台的大型工件进行探伤。
局限性：检测的最大截面受磁化电流和夹头中心高限制，检测长度受最大夹头间距限制。 2.1.6移动式磁粉探伤机
在大量的应用中，常会出现被检工件不能搬运送检的情况。这种设备可借助小车等运输工具在工作场地自由移动，体积、重量都远小于固定式设备，有良好的机动性和适应性。
特点：额定周向磁化电流一般为500-8000A，主体为磁化电源，可提供交流和单相半波整流电的磁化电流。
适用：借助运输工具运至现场可对大型工件探伤。 2.1.7便携式磁粉探伤仪
便携式设备体积小，重量轻，也称为手提式磁粉探伤仪。这种设备的机动性、适应性最强，可用于各种现场作业，如锅炉、压力容器的内、外探伤，飞机的现场维护检查，立体管道的检查，乃至高空、水下作业等。
7
2013届毕业设计（论文）
特点：体积小、重量轻、特别适合于野外和高空作业，是特种设备检测的最常用仪器。 设备的命名方法
根据国家专业标准ZBN70001的规定，磁粉探伤机应按以下方式命名： C X X —— X ↓ ↓ ↓ ↓ 1 2 3 4
第1部分——C，代表磁粉探伤机；
第2部分——字母，代表磁粉探伤机的磁化方式； 第3部分——字母，代表磁粉探伤机的结构形式；
第4部分——数字或字母，代表磁粉探伤机的最大磁化电流或探头形式。
如CJW-4000型，为交流固定式磁粉探伤机，最大周向磁化电流为4000A；CZQ-6000型，为超低频退磁直流磁粉探伤机，最大周向磁化电流为6000A。 2.1.8固定式探伤机的组成
组成部分：磁化电源、磁化线圈、工件夹持装置、指示装置、喷洒装置、照明装置、退磁装置、剩磁法时交流探伤机应配备断电相位控制器。
磁化电源：是探伤机的核心，其作用是提供磁化电流（包括交流电和直流电），使工件磁化。
磁化线圈：进行纵向磁化的螺管线圈。
工件夹持装置：磁化夹头和触头夹紧工件，使其通过电流的电极或通过磁场的磁极装置。夹头上应包上铅垫或铜编制网。
指示装置：电流表、电压表。电流表至少半年校验一次。当设备进行重要电气修理、周期大修或损坏时，应进行校验。
喷洒装置:磁悬液槽、电动泵、软管和喷嘴组成。
照明装置:非荧光磁粉检测时，在波长范围为400-760nm的可见光下观察磁痕。可见光是目视可见的光，即七种颜色的光。
退磁装置:不妨碍使用要求。 2.1.9磁粉检测辅助器材 1. 光源
磁粉检测观察照明装置有可见光光源和紫外线光源。 （1） 可见光光源
自然光，白炽灯，日光灯。只要满足白光照度即可，一般应大于等于1000Lx，最低也得500Lx。
光照度:单位面积上接受到的光通量,符号E,单位勒克斯Lx，E=dφ/dA。 光通量:能引起眼睛视觉强度的辐射通量，符号φ，单位流明lm。 （2） 紫外线光源
紫外线光源用于荧光磁粉检验。紫外线灯也称黑光灯。
紫外线：其实质是电磁波，波谱位于X射线和可见光之间。紫外线可分为三种范围： 第一种波长320—400nm的紫外线称为UV-A，或称为黑光紫外线或长波紫外线。适于荧光磁粉探伤。
8
2013届毕业设计（论文）
第二种波长280—320nm的紫外线称为UV-B，或称为中波紫外线或红斑紫外线。UV-B能使皮肤变红，引起晒斑和雪盲，故不能用于磁粉探伤。
第三种波长100—280nm的紫外线称为UV-C，或称为光化、杀菌紫外线或短波紫外线。能引起猛烈的燃烧，伤害眼睛。 2. 磁场测量仪表
特斯拉计（高斯计）：利用霍尔效应制造的霍尔元件做成的测量磁场强度的仪器。
1T=10000Gs。测量时要转动探头，使指示值最大，读数才正确。常用仪器有GD-3（高斯计）和CT-3毫特斯计。
袖珍式场强计（磁场强度计）：利用力矩原理做成的简易测磁计。主要用于测退磁后的剩磁大小。常用仪器有XCJ-A（精度0.1mT）、XCJ-B （精度0.1mT即Gs）和XCJ-C（精度0.05mT）。注意，在非均匀磁场中，场强计的格数只反映了磁场的强弱程度，不代表具体的值。
磁化电流表：磁粉设备上，表征磁场强度的电流值，至少半年校验一次。
弱磁场测量仪：弱磁场测量仪的基本原理基于磁通门探头，它具有两种探头，均匀磁场探头和梯度探头。这是一种高精度仪器，测量精度可达8×10-4A/m（10-5Oe），对于磁粉检测来说，仅用于要求工件退磁后的剩磁极小的场合。国产有RC-1型弱磁场测量仪。
白光照度计：测量被检工件表面的白光照度。常用仪器有：ST-85型，量程是0-1999×102lx，分辨：0.1lx。ST-80（C）型，量程是0—1.999×105 lx，分辨：0.1lx。
黑光辐照计：测量波长320—400nm，中心波长365nm的黑光辐照度。常用仪器为UV-A，量程是0—199.9 mw/cm2 ，分辨：0.1mw/cm2。辐照度：表面上一点的辐照度是入射在包含该点的面元上的辐射通量除以该面元面积之商，单位瓦 [特]/米2。
快速断电试验器：为了检测三相全波整流电磁化线圈有无快速断电效应，可采用快速断电试验器进行测试。
磁粉吸附仪：用于检定和测试磁粉的磁吸附性能，来表征磁粉的磁特性和磁导率大小，常用的CXY磁粉吸附仪。
通电时间测量器：可用通电时间控制器（如袖珍式电秒表），用于测量通电磁化时间。 2.2磁粉检测器材 2.2.1磁粉 1. 磁粉种类
按磁痕观察分：荧光磁粉和非荧光磁粉 按施加方式：湿法磁粉和干法粉。 荧光磁粉：磁性氧化铁粉、工业纯铁粉或羰基铁粉为核心，在铁粉外面用树脂粘附一层荧光染料而制成。荧光磁粉发出510-550nm黄绿荧光，人眼最敏感的光。因而其对比度很高，从而可见度也高。荧光磁粉一般只适于湿法。
非荧光磁粉：四氧化三铁黑磁粉、三氧化二铁红磁粉、工业纯铁粉为原料粘附其它颜料的有色磁粉（如白磁粉等）、JCM系列空心磁粉（铁铬铝的复合氧化物，用于高温）共四种。前两种既适于湿法也适于干法，后两种只用于干法。 2. 磁粉的性能
磁特性：磁粉被磁场吸引的能力称为磁粉的磁性，它直接影响缺陷处磁痕的形成能力，磁粉应具有高磁导率（易被吸附）、低矫顽力（易分散流动）、低剩磁（易分散流动）。
9
2013届毕业设计（论文）
粒度：磁粉的粒度就是磁粉颗粒的大小。粒度细小的磁粉悬浮性好，容易被小缺陷产生的漏场磁化和吸附，形成的磁痕显示线条清晰，定位准确，所以检验工件表面微小缺陷时，宜选用粒度细小的磁粉；检验大缺陷时，宜选用粒度较大一点的磁粉。
形状：保证好的磁吸附性能和流动性能。理想的磁粉应由一定比例的条形、球形和其他形状的磁粉混合。
流动性：探伤时，磁粉的流动性要好。直流电不利于磁粉的流动，故直流电不适于干法检验；湿法时，磁粉的流动靠载液带动，故直交流电均可。
密度：对磁吸附性、悬浮性、流动性有影响。湿磁粉（黑、红）密度约4.5g/cm3,干磁粉8g/cm3，荧光磁粉与其组成成分有关。
识别度：指磁粉的光学性能，包括颜色、荧光亮度、工件表面颜色的对比度。 2.2.2载液和磁悬液
用来悬浮磁粉的液体称为载液或载体。磁粉检测常用油基载液和水载液，磁粉探伤-橡胶铸型法则使用乙醇载液。 1. 种类
种类分为油基载液、水载液、乙醇载液（橡胶铸型法）。
油基载液：低粘度、高闪点、无荧光、无臭味和无毒性等的特点在一定的使用温度范围内，尤其在较低温度下，若油的黏度小，磁悬液流动性好，检测灵敏度高。
水载液：润湿性，分散性，防锈性，消泡性，稳定性。 2. 磁悬液
磁粉和载液按一定比例混合而成的悬浮液体。 磁悬液浓度：包括配制浓度（主要用于不回收的磁悬液）（每升磁悬液中所含磁粉的重量g/L）和沉淀浓度（主要用于循环使用的磁悬液）（每100mL磁悬液中沉淀出磁粉的体积mL/L ）。
浓度与灵敏度关系：磁悬液浓度对显示缺陷的灵敏度影响很大，浓度不同，检测灵敏度也不同。浓度太低，影响漏磁场对磁粉的吸附量，磁痕不清晰会使缺陷漏检；浓度太高，会在工件表面滞留很多磁粉，形成过度背景，甚至会掩盖相关显示。 3. 磁悬液配制
（1） 水悬液的配制方法：
第一步：将少量的水加入称好的分散剂（水）中。搅拌均匀；
第二步：将称好的荧光磁粉倒入与少量水混合的分散剂里。是磁粉全部润湿搅拌成均匀的糊状；
第三步：在徐徐搅拌中计入其余的水量。兵充分搅拌混合。 （2） 油悬液的配制方法：
第一步：将称好的无味煤油取出少许与磁粉混合，让磁粉全部湿润，搅拌成均匀的糊状； 第二步：边搅拌边加入剩余的无味煤油并充分混合。 2.2.3反差增强剂
目的：为了提高缺陷磁痕与工件表面颜色的对比度。 构成：一般为一层白色薄膜（25-45 μm ）。 配方：丙酮、稀释剂、火棉胶、氧化锌粉。
10