浅谈现场磁粉检测的新方法

【摘要】为了提高特种设备现场磁粉检测的检测效率，文章研究制作了适用于铁磁性材料的便携式工装，针对磁轭机和交叉磁轭机分别设计出矩形工装和圆形工装，经过大量实践，该便携式工装为现场检测人员提供了方便，极大的提高了检测效率和检测质量，且制作成本低廉，效果好，可推广性强。

【关键词】铁磁性材料；便携式工装；磁轭机；交叉磁轭机

磁粉检测作为一种重要的无损检测方法，广泛应用于航空航天、石油化工、电力能源等领域，用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷。磁粉检测也是在特种设备行业应用最为广泛的一种无损检测方法，在特种设备定期检验过程中，主要是用来检测该类设备在使用过程中产生于设备内外壁的各种表面和近表面的开口缺陷[1]。

特种设备材料大多是导磁性能良好的铁磁性材质，对铁磁性材料的表面和近表面缺陷检测，磁粉检测是灵敏度最高的检测方法。

磁粉检测是利用漏磁场和检测介质（磁悬液或磁粉）[2]来检测铁磁性材料表面和近表面不连续性的无损检测方法。其原理为，铁磁性材料工件被磁化后，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，在合适的光照下形成可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置，大小、形状和严重程度。

一、常用磁化方法

1.通电法

将被检工件直接通以电流，使工件自身产生磁场。这种方法适用于形状规则、尺寸较小的工件，能够在工件表面产生周向磁场，可检测与电流方向垂直的缺陷。

2.线圈法

将工件放入通电的线圈中，利用线圈产生的磁场使工件磁化。线圈法可产生纵向磁场，适用于检测与线圈轴线平行方向的缺陷，常用于长轴类工件的检测。

3.磁轭法

利用磁轭将磁极与被检工件表面接触，使工件局部磁化。磁轭法操作灵活，适用于大型工件的局部检测，可产生纵向或复合磁场。

4.操作流程

传统现场磁粉检测的一般操作流程包括：工件表面预处理，去除油污、铁锈等杂质，以保证磁粉与工件表面良好接触；选择合适的磁化方法和磁化参数进行磁化；施加磁粉，可采用干粉法或湿粉法；观察和记录磁痕显示，根据磁痕的特征判断缺陷的性质。

5.存在的问题

在现场检测环境中，由于受到检测对象的复杂性、空间限制、检测条件多样性等因素影响，传统的磁粉检测方法面临诸多挑战，如检测效率低、准确性受人为因素影响大等，具体如下：

1）检测效率低

对于大型复杂结构的工件，如大型储罐、桥梁等，传统检测方法需要逐点、逐区域进行检测，耗费大量时间和人力。

2）人为因素影响大

检测结果依赖检测人员的经验和操作技能，不同检测人员对磁痕的判断可能存在差异，容易导致误判和漏判。

3）检测环境适应性差

在一些恶劣的现场环境，如高温、高湿度、强电磁干扰等条件下，传统检测方法的准确性和可靠性会受到影响。

二、磁粉检测的灵敏度的影响因素

1.外加磁场的大小。电磁轭的提升力，当使用磁轭最大间距时，交流电磁轭至少应有45N的提升力；直流电以及整流电磁轭至少应有177N的提升力；交叉磁轭至少应有 118N的提升力。磁极与试板表面间隙为小于等于0.5mm。

2.磁悬液的质量。包括低黏度、合适的浓度、高闪点、良好的润湿性、防锈性、高磁导率、低矫顽力和低剩磁。

3.被检工件表面质量。工件被检区表面及其相邻至少25mm范围内应干燥，并不得有油脂、污垢、铁锈、氧化皮、纤维屑、焊剂、焊接飞溅式其他粘附磁粉的物质[3]，表面的不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性被检工件表面粗糙度 R a ≤2 5 μ m。

三、磁粉检测灵敏度的确定以及存在问题

按 NB/T47013.4《磁粉检测》中规定，标准试片主要用于检验磁粉检测设备、磁粉和磁悬液的综合性能[4]。

按照检测要求，磁粉检测前、检测后都应进行灵敏度试片的验证。但在实际检测工作中，现场情况比较复杂，有高空作业、密闭空间作业等情况。在现场贴试片比较麻烦，许多检测人员就没有进行灵敏度试片的验证。这种情况不在少数，严重影响了磁粉检测的质量。

四、解决方法

为了解决以上问题，笔者研究了一种新方法，用铁磁性材料制作了两种便携式工装，分别是 300mm×30m×6mm矩形工装（下图1）和φ100mm×6mm的圆形工装（下图2），矩形工装可用于磁轭机，圆形工装可用于交叉磁轭机。将标准校准试片放置工装正中间并用透明胶带贴紧，这样在检测工作中，直接用便携式工装验证。这种方法可随时进行验证，提高了检测验证的效率，效果非常好，试片能清晰的显示磁场的强度和方向。

四、实验验证

1. 在对某航空发动机叶片进行检测时，分别采用传统方法和便携式工装。实验结果表明，采用便携式工装进行现场磁粉检测方法比传统方法多检出裂纹20%，且检测时间缩短了约30%，充分展示了其在检测灵敏度和效率方面的优势。

2. 在对大型石油储罐的焊缝检测中，应用采用便携式工装进行现场磁粉检测方法。检测人员只需将便携式工装贴在焊缝附近，即可快速完成对焊缝各个方向缺陷的检测。与传统磁轭法相比，检测效率提高了约50%，且检测出的缺陷数量更多、更准确，有效保障了储罐的安全运行。

五、优势分析

1. 提高检测灵敏度：可使微小缺陷产生更明显的漏磁场，从而更容易吸附磁粉，提高对微小缺陷的检测能力。

2. 适应复杂结构：对于形状复杂、难以现场贴试片的工件，采用便携式工装进行现场磁粉检测方法能够有效检测各个部位的缺陷。

3. 操作简便：减少了检测过程中对灵敏度试片在工件的不同位置做频繁调整，降低了检测人员的操作难度和工作量。

4. 减少人为误差

避免了检测人员因经验差异导致的试片贴的不规范，提高了检测结果的准确性和可靠性。

5. 提高检测效率

能够快速处理大量的灵敏度验证工作，实现实时检测，大大缩短了检测周期。

六、结论

本文提出的便携式工装进行现场磁粉检测的新方法，有效解决了现场检测方法存在的检测效率低、人为因素影响大、检测环境适应性差等问题。采用便携式工装进行现场磁粉检测方法能够提高检测灵敏度，适应复杂结构工件的检测，减少了人为误差，提高了检测效率和准确性。通过实验验证和实际应用案例分析，充分展示了这种新方法的优势和可行性。未来，随着新技术的不断发展，便携式工装进行现场磁粉检测的新方法将朝着更加高效、智能、精准的方向发展，为工业生产的安全运行提供更有力的保障。

参考文献

[1] 宋志哲. 磁粉检测（第2版）[M]. 北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

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