船机零件的无损检验

霸 道 老 轨 系 列 知 识 点 船 机 零 件 的 无 损 检 验(一) 渗透探伤(二) 磁粉探伤(三) 超声波探伤(不要求)(四) 射线探伤(不要求)(五) 综合探伤法(不要求)

无 损 检 验 (NDT)是 在 不 破 坏 或 基 本 不 破 坏 零件 、 构 件 和 材 料 ， 即 不 破 坏 零 件 、 构 件 的 形 状 、尺 寸 精 度 、 表 面 质 量 和 不 改 变 材 料 的 成 分 、 性能 及 零 件 使 用 性 能 的 前 提 下 ， 采 用 物 理 、 化 学等 方 法 探 测 零 件 材 料 内 部 和 表 面 的 缺 陷 及 其 某些 物 理 性 能 。 现 代 无 损 检 验 不 仅 探 测 缺 陷 ， 而 且 给 出 缺陷 的 定 量 评 价 。 定 量 测 量 缺 陷 的 形 状 、 大 小 、位 置 、 取 向 、 分 布 和 缺 陷 的 性 质 等 ， 定 量 测 量零 件 和 材 料 的 物 理 、 力 学 性 能 ， 如 温 度 、 残 余应 力 、 覆 盖 层 厚 度 等 。无 损 检 验 的 定 义 【 1】

(一) 渗透探伤 液 体 渗 透 探 伤 是 使 用 较 早 的 一 种 检 验 表面 缺 陷 的 方 法 。 液 体 渗 透 探 伤 的 原 理 是 利 用液 体 的 流 动 性 和 渗 透 性 ， 借 助 毛 细 管 作 用 显示 零 件 表 面 上 开 口 性 缺 陷 。 渗 透 探 伤 原 理 简 单 ， 操 作 方 便 、 灵 活 ，适 应 性 强 ， 可 检 查 各 种 材 料 和 各 种 形 状 、 尺寸 的 零 件 ， 对 表 面 裂 纹 有 很 高 的 检 测 灵 敏 度 。但 不 能 检 测 表 面 非 开 口 性 缺 陷 和 皮 下 缺 陷 。渗 透 探 伤 根 据 渗 透 剂 不 同 分 为 煤 油 -白 粉 法 、着 色 探 伤 和 荧 光 探 伤 三 种 方 法 。

【 2】

(一) 渗透探伤 1.煤 油 白 粉 法 【 3】 煤 油 白 粉 法 是 一 种 老 式 的 但 很 简 便 的 渗 透 探 伤方 法 ， 一 直 沿 用 至 今 。 以 煤 油 为 渗 透 剂 ， 石 灰 粉 或白 垩 粉 为 显 像 剂 。 此 法 简 便 、 经 济 ， 但 灵 敏 度 稍 差 。 检 验 时 ， 先 将 清 洗 干 净 的 零 件 浸 入 煤 油 中 或 把煤 油 涂 抹 在 零 件 待 检 表 面 上 ， 依 零 件 尺 寸 大 小 而 定 ；15～ 30 min后 ， 煤 油 已 充 分 渗 入 零 件 缺 陷 中 ， 取 出零 件 并 擦 干 ； 在 零 件 待 检 表 面 上 涂 上 一 层 白 粉 ， 干燥 后 适 当 敲 击 零 件 ， 使 渗 入 缺 陷 中 的 煤 油 携 缺 陷 中的 锈 、 污 等 复 渗 于 白 粉 上 ， 呈 现 出 黑 色 痕 迹 ， 将 零件 表 面 上 缺 陷 的 大 小 、 部 位 或 覆 盖 层 脱 壳 情 况 显 示出 来 。

(一) 渗透探伤 2.着 色 探 伤 法 【 4】 着 色 探 伤 的 渗 透 液 中 含 有 红 色 颜 料 、 溶剂 和 渗 透 剂 等 成 分 。 具 有 渗 透 力 强 ， 渗 透 速度 快 ， 显 像 清 晰 醒 目 ， 洗 涤 性 好 ， 化 学 稳 定性 好 和 无 腐 蚀 、 无 毒 或 低 毒 等 特 点 。 显 像 剂常 用 氧 化 锌 、 氧 化 镁 或 二 氧 化 钛 等 白 色 粉 末和 有 机 溶 剂 组 成 。 显 像 剂 具 有 悬 浮 力 好 ， 与渗 透 液 有 明 显 的 衬 度 对 比 ， 显 示 缺 陷 清 晰 ，易 于 辨 别 ， 无 腐 蚀 性 等 特 点 。

(一) 渗透探伤 2.着 色 探 伤 法 在 着 色 探 伤 操 作 中 有 浸 液 法 、 刷 涂 法 和 喷涂 法 。 采 用 内 压 式 喷 罐 喷 涂 检 验 ， 操 作 简 单 ，携 带 方 便 ， 应 用 灵 活 。 一 组 内 压 式 喷 罐 各 装 有清 洗 剂 、 渗 透 剂 和 显 像 剂 。 检 验 时 ， 先 用 清 洗剂 清 洁 零 件 待 检 表 面 ， 然 后 喷 涂 一 层 红 色 渗 透剂 并 保 持 一 定 渗 透 时 间 ， 最 后 在 清 洗 去 渗 透 剂的 表 面 上 再 喷 涂 一 层 白 色 显 像 剂 ， 晾 干 后 在 白色 衬 底 上 显 示 出 红 色 缺 陷 痕 迹 。

(一) 渗透探伤 2.着 色 探 伤 法 渗 透 剂 渗 透 时 间 对 检 验 效 果 影 响 很 大 。 时 间 短 ，小 缺 陷 难 以 发 现 ， 大 缺 陷 显 示 不 完 全 ； 时 间 长 ， 难以 清 洗 ， 且 检 验 效 率 低 。 一 般 ， 根 据 零 件 材 料 确 定渗 透 时 间 。 例 如 : 铝 镁 合 金 铸 件 为 15 min； 钢 的 铸 、 锻 件 为 30～ 60 min； 塑 料 、 玻 璃 、 陶 瓷 等 非 金 属 材 料 约 为 5～ 30 min。

(一) 渗透探伤3.荧 光 探 伤 法 【 5】 原 理 ： 荧 光 探 伤 是 借 助 残 留 在 零 件缺 陷 内 的 荧 光 渗 透 液 在 紫 外 线 照 射 下 发出 的 荧 光 显 示 缺 陷 。 渗 透 剂 中 含 有 荧 光 物 质 。 通 常 采 用 在紫 外 线 照 射 下 发 出 黄 绿 色 荧 光 的 物 质 。 显 像 剂 中 含 有 氧 化 镁 或 碳 酸 镁 等 白 色 粉 末 。

(一) 渗透探伤3.荧 光 探 伤 法 【 5】 操 作 步 骤 ：1.将 待 检 零 件 表 面 严 格 清 洁 ；2.将 待 检 零 件 浸 泡 在 渗 透 剂 中 ，渗 透 时 间 一 般 为 15～ 20 min；3.清 洁 零 件 表 面 （ 不 能 用 水 冲洗 ） 并 干 燥 ， 在 零 件 表 面 施 加显 像 剂 ；4.将 零 件 在 紫 外 线 灯 （ 黑 光灯 ） 下 照 射 并 观 察 。 如 右 图 。

(一) 渗透探伤4.渗 透 检 漏 探 伤 【 6】 液 体 渗 透 检 漏 探 伤 用 来 探 测 压 力 容 器 或 焊 缝有 无 穿 透 性 缺 陷 。 适 用 于 金 属 或 非 金 属 材 料 的容 器 。 常 用 煤 油 渗 透 检 漏 。 用 煤 油 作 为 渗 透 剂 进 行 检 漏 时 ， 在 容 器 或 焊缝 的 容 易 观 察 的 一 面 涂 以 白 垩 粉 液 ， 干 燥 后 在另 一 面 涂 煤 油 ， 观 察 白 垩 粉 上 有 无 煤 油 渗 透 的痕 迹 。 如 采 用 着 色 或 荧 光 渗 透 检 漏 ， 显 示 效 果更 好 ， 检 测 灵 敏 度 更 高 ， 但 需 较 长 的 渗 透 时 间 。

(二) 磁粉探伤 磁 粉 探 伤 又 称 磁 力 探 伤 ， 是 一 种 表 面 探伤 方 法 ， 也 是 应 用 最 早 的 无 损 探 伤 技 术 。 特 点 ： 具 有 设 备 简 单 、 操 作 容 易 、 检 验速 度 快 和 灵 敏 度 较 高 的 优 点 ， 可 检 出 宽 度 仅为 0.1μm； 但 仅 适 用 于 铁 磁 性 材 料 ,不 能 用 于有 色 金 属 、 奥 氏 体 不 锈 钢 ， 不 宜 检 查 工 件 内部 缺 陷 。 概 述 ： 【 7】

(二) 磁粉探伤 磁 粉 探 伤 可 以 探 测 材 料 或 零 件 表 面 和 近表 面 的 缺 陷 ， 对 检 验 裂 纹 、 发 纹 、 折 叠 、 夹层 和 未 焊 透 等 缺 陷 极 为 灵 敏 。 采 用 交 流 电 磁 化 可 探 测 表 面 下 2 mm以 内 的 缺 陷 。 采 用 直 流 电 磁 化 可 探 测 表 面 下 6 mm以 内 的 缺 陷 。 检 测 缺 陷 的 深 度 ：

(二) 磁粉探伤 磁 粉 探 伤 设 备 有 ：显 示 介 质 有 荧 光 磁 粉 、 非 荧 光 磁 粉 ， 干 粉（ 大 型 零 件 ） 和 湿 粉 。 较 细 的 纯 铁 磁 粉（ Fe

3O4） 。 直 接 使 用 干 粉 灵 敏 度 高 ， 但 操 作不 便 ； 把 磁 粉 和 煤 油 混 合 成 湿 粉 ， 使 用 方 便 。固 定 式 磁 力 探 伤 机 ；移 动 式 磁 力 探 伤 机 ；手 提 式 磁 力 探 伤 机 。

(二) 磁粉探伤1.磁 粉 探 伤 原 理 【 8】 磁 粉 探 伤 是 基 于 铁 磁 性 材 料 磁 导 率 高 的特 性 来 检 验 缺 陷 ， 当 表 面 或 近 表 面 存 在 缺 陷的 零 件 在 磁 场 中 被 磁 化 后 产 生 漏 磁 磁 场 ， 漏磁 磁 场 吸 附 磁 粉 显 示 出 零 件 表 面 或 近 表 面 缺陷 的 大 小 、 形 状 和 部 位 。

(二) 磁粉探伤1.磁 粉 探 伤 原 理 【 8】 当 铁 磁 材 料 或 工 件 磁 化 后 ， 在 表 面 和 近 表面 的 缺 陷 处 ， 因 磁 导 差 即 磁 阻 大 而 使 磁 力 线 产生 局 部 变 形 ， 并 逸 出 工 件 表 面 形 成 漏 磁 场 。 此时 ， 在 工 件 表 面 撒 上 磁 粉 或 浇 注 磁 悬 液 ， 磁 粉粒 子 便 会 被 漏 磁 场 吸 附 而 显 示 出 缺 陷 的 形 状 、大 小 和 位 置 。 如 下 图

(二) 磁粉探伤1.磁 粉 探 伤 原 理 【 8】 当 缺 陷 在 零 件 内 部 时 ， 磁 力 线 虽 然 也 在缺 陷 处 发 生 畸 变 ， 但 不 易 逸 出 零 件 表 面 而 形成 漏 磁 场 。 如 图 下 图

(二) 磁粉探伤1.磁 粉 探 伤 原 理 【 8】表 面 缺 陷 较 大 并 与 磁 力 线 垂 直 时 ， 漏 磁 磁 场强 度 最 大 ， 最 易 探 伤 。 随 着 缺 陷 与 磁 力 线 的夹 角 变 小 ， 最 终 与 磁 力 线 平 行 时 ， 漏 磁 磁 场强 度 逐 渐 减 弱 至 零 。 当 缺 陷 与 磁 力 线 夹 角 大于 45° 时 才 具 有 一 定 的 漏 磁 磁 场 强 度 和 检 验灵 敏 度 。 缺 陷 距 零 件 表 面 较 远 ， 不 能 形 成 漏磁 磁 场 时 则 不 能 显 示 缺 陷 。 如 图 下 图

(二) 磁粉探伤2.磁 粉 探 伤 方 法 【 9】 （ 1） 按 磁 化 电 流 性 质 分 为 ： 交 流电 磁 化 法 和 直 流 电 磁 化 法 。 （ 2） 按 显 示 介 质 状 态 和 性 质 分 为 ：干 粉 法 、 湿 粉 法 、 荧 光 磁 粉 法 。 （ 3） 按 磁 化 方 法 分 为 ： 直 接 通 电 法 、局 部 支 杆 法 、 心 轴 法 、 线 圈 法 和 铁 轭 法 。

(二) 磁粉探伤2.磁 粉 探 伤 方 法 【 9】 ① 纵 向 磁 化 。 零 件 磁 化 后 产 生 平 行 零 件 轴 线的 磁 力 线 ， 可 以 探 测 与 零 件 轴 线 垂 直 或 成 一 定角 度 的 缺 陷 。 采 用 直 流 电 或 交 流 电 通 过 线 圈 或铁 轭 磁 化 。（ 4） 按 磁 场 方 向 分 为 ：

(二) 磁粉探伤2.磁 粉 探 伤 方 法 【 9】（ 4） 按 磁 场 方 向 分 为 ： ② 周 向 磁 化 。 零 件直 接 通 电 或 使 穿 过 零件 的 心 轴 通 电 ， 使 在零 件 内 产 生 垂 直 零 件轴 线 的 磁 力 线 ， 可 探测 轴 向 缺 陷 ， 即 平 行或 近 于 平 行 零 件 轴 线的 缺 陷 。

(二) 磁粉探伤 2.磁 粉 探 伤 方 法 【 9】（ 4） 按 磁 场 方 向 分 为 ： ③ 多 向 （ 复 合 ） 磁 化 。 零 件 通 电 后 同 时产 生 纵 向 和 周 向 磁 力 线 ， 可 以 探 测 零 件 上 任意 方 向 上 的 缺 陷 。 方 法 如 下 图 所 示 。

(二) 磁粉探伤3.磁 化 电 流 【 10】 用 于 探 伤 的 磁 化 电 流 可 采 用 直 流 电 或交 流 电 。 为 了 获 得 强 磁 场 和 安 全 工 作 ， 选用 低 压 大 电 流 ， 一 般 电 压 在 12 V以 下 ， 电流 则 视 零 件 大 小 按 经 验 公 式 求 得 。 直 流 电 磁 化 产 生 的 磁 场 强 度 大 ， 磁 力线 在 零 件 截 面 上 分 布 均 匀 ， 可 探 测 表 面 及表 面 以 下 6 mm处 的 缺 陷 。 但 直 流 电 源 复 杂 ，使 用 不 便 ， 退 磁 困 难 ， 所 以 应 用 较 少 。

(二) 磁粉探伤3.磁 化 电 流 【 10】 交 流 电 磁 化 因 集 肤 效 应 使 产 生 的 磁 力 线分 布 于 零 件 的 表 面 层 ， 可 探 测 表 面 及 表 面 以下 2 mm处 的 缺 陷 ， 交 流 电 磁 化 的 探 测 灵 敏 度高 ， 易 于 退 磁 ， 设 备 简 单 ， 应 用 广 泛 。 脉 动 电 流 磁 化 工 件 时 ， 其 探 测 深 度 较深 ， ， 发 现 表 面 缺 陷 的 灵 敏 度 较 高 ， 但 设 备昂 贵 ， 退 磁 困 难 ， 使 用 不 多 。

(二) 磁粉探伤4.退 磁 【 11】 由 于 铁 磁 性 材 料 的 顽 磁 性 使 经 磁 粉 探伤 的 零 件 内 有 剩 磁 。 剩 磁 会 使 回 转 零 件 吸附 铁 屑 而 加 剧 磨 损 和 使 仪 表 工 作 不 正 常 。所 以 经 磁 粉 探 伤 的 零 件 必 须 退 磁 ， 如 探 伤后 需 进 行 700℃ 以 上 的 热 处 理 ， 则 不 需 退 磁 。

(二) 磁粉探伤4.退 磁 【 11】退 磁 方 法 ： （ 1） 直 流 电 磁 化 的 零 件 必 须 用 直 流 电 退 磁 。方 法 是 在 改 变 电 流 极 性 的 同 时 ， 将 电 流 逐 渐 减小 至 零 ， 以 使 零 件 中 剩 磁 减 弱 到 最 低 限 度 ， 最后 看 其 是 否 吸 附 磁 粉 来 判 断 退 磁 的 质 量 。 （ 2） 采 用 交 流 电 磁 化 的 零 件 须 用 交 流 电 退磁 。 方 法 是 将 要 退 磁 的 零 件 慢 慢 地 从 线 圈 内 抽出 ， 或 者 逐 渐 减 弱 电 流 ， 然 而 这 只 能 使 零 件 表面 退 磁 。 退 磁 后 可 用 袖 珍 式 磁 强 计 检 测 剩 磁 。

(三) 涡流探伤原理 涡 流 探 伤 是 一 种 探 测 金 属 零 件 或 构 件 表面 和 近 表 面 缺 陷 的 无 损 探 伤 方 法 。 涡 流 探伤 是 在 电 磁 感 应 的 基 础 上 ， 利 用 在 交 变 磁场 作 用 下 不 同 材 料 产 生 不 同 振 幅 和 相 位 的涡 流 来 检 验 铁 磁 性 和 非 铁 磁 性 材 料 的 物 理性 能 、 缺 陷 和 结 构 尺 寸 等 的 检 验 方 法 。

(三) 涡流探伤原理 涡 流 探 伤 时 ， 把 缺 陷 零 件 接 近 或 置 于 通以 交 流 电 的 线 圈 内 。 在 线 圈 交 变 磁 场 Ha作 用下 ， 零 件 表 面 感 应 出 涡 流 并 产 生 次 级 磁 场 Hs，Hs与 原 磁 场 Ha相 互 作 用 致 使 原 磁 场 Ha变 化 ，线 圈 内 的 磁 通 变 化 ， 从 而 使 线 圈 阻 抗 变 化 。由 于 零 件 内 部 存 在 的 缺 陷 、 材 料 的 物 理 性 能等 的 变 化 均 能 改 变 涡 流 的 密 度 和 分 布 ， 亦 即可 以 改 变 磁 场 Hs和 Ha， 从 而 改 变 线 圈 阻 抗 。于 是 ， 通 过 测 量 线 圈 阻 抗 的 变 化 量 来 确 定 零件 内 部 的 缺 陷 和 材 料 的 物 理 性 能 ， 如 电 导 率 、磁 导 率 、 尺 寸 、 合 金 成 分 、 硬 度 等 。