磁粉探伤中磁痕显示的分类\判定及处理

摘要：磁粉探伤的判伤关键就在于分辨磁痕的成因。分析磁痕显示的形成原因及分类，并以南运段修程修制规定中的磁粉探伤的要求和部件为例，介绍了机车部件常见的相关显示、非相关显示和伪显示的判断及处理方法。

关键词：磁痕；漏磁场；（非）相关显示；伪显示

中图分类号：U21 文献标识码:A

1 背景简述

1.1 磁粉探伤的理论背景

磁粉探伤作为在机车领域运用广泛的一项无损检测手段，其工作原理是利用在电磁场的作用下磁粉在某些存在磁力线泄漏的区域（即漏磁场）上聚集形成的磁痕来显示铁磁性材料工件上表面和近表面的不连续性和缺陷。磁粉检测时磁粉聚集形成的图像就称为磁痕，磁痕的宽度为不连续性和缺陷宽度的数倍，即磁痕对缺陷的宽度有一定的放大作用，所以说此份检测具有很高的检测灵敏度。

1.2 磁痕显示与裂纹的关系

在实际工作中进行磁粉探伤，通常的做法是利用人工形成的磁场（永久磁铁磁场或电磁场等）磁化被检的铁磁性材料工件后，在工件表面撒上磁粉，倘若出现磁痕，便进行分析判断其是否属于工件缺陷，进而做后续处理。

磁粉探伤的判伤关键就在于分辨磁痕的成因。首先需要明确的是形成磁痕的原因：是工件表面存在漏磁场，见图1。

产生漏磁场的原因很多，故在多种情况下均可形成磁痕显示，因此规定：由缺陷产生的漏磁场形成的磁痕显示称为相关显示，由工件截面突变和材料磁导率差异产生的漏磁场形成的磁痕显示称为非相关显示，不是由漏磁场形成的磁痕显示称为伪显示。对被检工件而言，只有相关显示影响工件的使用性能，而非相关显示和伪显示都不影响工件的使用性能。因此，在相同的客观因素下（如探伤机的灵敏程度高低、磁粉的性能），判定工件是否能够满足使用的可靠性主要依赖磁粉检测人员是否具有丰富的实践经验，并能结合工件的材料、形状和加工工艺，熟练掌握各种磁痕显示的特征、产生原因及鉴别方法。其中，探伤工的实践经验可通过长期练习来积累，而对磁痕显示的分析有一定的规律可循，在此，仅以南运段修程修制规定中的磁粉探伤范围为例提出看法。

2 机车部件常见相关显示、非相关显示及伪显示（以南运段修成范围为例）

2.1 南运段磁粉探伤概况

南运段的机车检修主要开展状态修（相当于小辅修），磁粉探伤的检测范围主要为：车钩解体后的钩舌、钩锁、推铁、圆销、扁销、支撑螺栓，传动轴及螺栓，十字头及螺栓，冷却风扇。

在设备的选择上，选用的是马蹄型磁轭探伤机，见图2。它是利用磁轭对铁磁性伤工件进行交流磁化的磁粉探伤仪，属于便携式探伤机，其优点在于工作时便携易操作，磁轭的开度在80mm至100mm间，可满足上述检测范围规定被检工件的探伤要求。

2.2 机车部件常见相关显示的磁痕特征及处理

2.2.1 机车部件常见相关显示及判别

相关显示是有缺陷形成的磁痕，在实际运用中，机车部件长期处在高频交变应力作用下，主要出现的是疲劳裂纹。以车钩为例分析。

车钩是机车运行中的重要部件，车钩各部相互作用承担着连接机车与车辆的重任。在南运段8月至11月间的磁粉探伤中，检测出损坏的部件有15件，其中9件为车钩钩锁存在疲劳裂纹。钩锁与钩舌相接触，在机车运行中、停车或启动瞬间钩锁和车钩都受到很大的交变应力作用，其钩锁的厚度相对钩舌来说较小，在相同的力作用下形变更大，更易损伤；钩锁内部微小气孔、杂质等就形成了疲劳源，在长期的作用下， 就形成了疲劳裂纹。

2.2.2 机车部件相关显示的处理方法

①对细小裂纹。在段修工艺规定长度内的裂纹，可用锯片、锉刀或手砂轮打磨，若打磨深度不超过1mm裂纹即消除，则该工件可继续使用；若超过1mm但打磨深度又在工艺规定范围内时，可在打磨处堆焊填平。若打磨至规定限度裂纹仍未消失的，直接报废该工件。②出现段修工艺中规定的各种禁止焊修的裂纹时，直接报废该工件。

2.3机车部件常见的伪显示与非相关显示判别及处理

2.3.1机车部件常见伪显示及判别、处理方法

①工件表面粗糙。车钩有在扁销、钩锁等上做堆焊以减小钩舌与钩腕内侧距或钩锁与钩舌的侧面间隙的处理工艺，所以这些工件表面会有焊波、焊缝，造成工件表面粗糙，故滞留磁粉形成伪显示。这种伪显示的磁痕特征是磁粉堆积松散，磁痕轮廓不清晰。检验手段是轻吹磁粉，若可轻松吹走磁粉，可断定为伪显示。②工件表面有油污或不清洁。这种现象在车钩和十字头及其螺栓刚刚拆卸下来时普遍存在，若在探伤前没能及时清理干净，探伤时油污易黏附磁粉形成磁痕显示。它的磁痕特征同样是磁粉堆积松散，磁痕轮廓不清晰。检验手段是将工件彻底清洁干净后复探，磁痕消失即可断定为伪显示。当工件表面存在氧化皮、油漆时，也会形成上述情况的伪显示。

2.3.2机车部件常见非相关显示及判别、处理方法

①磁极附近。使用磁轭式设备进行探伤时最易形成这种类型的非相关显示。在磁轭与工件连接之处，磁力线离开工件表面和进入工件表面都会溢出，形成漏磁场，磁极附近的工件表面就会产生磁痕。这种情况下的磁痕磁粉多而松散，且容易形成过度背景，掩盖相关显示，需要仔细区分。在此处磁痕以马蹄型磁粉探伤机中心为轴转动90度，边转动边撒磁粉探伤，此处仍有磁痕者即是相关显示，无则非相关显示。②工件截面突变（车钩探伤常见）。车钩为铸造件，形状复杂，常见截面突变，如钩锁正面、钩舌侧面等高低面分布较多的工件表面，高截面向低截面突变时，由于截面缩小，就形成了磁力线泄漏，形成漏磁场吸附磁粉。这种情况的磁痕松散，有一定的宽度。由于这类磁痕是有规律地出现在同类工件的同一部位，分析工件的几何形状即可作判断。

3 结束语。磁粉探伤中对磁痕的分辨非常重要，要充分考虑工件材质和制作工艺、设备工作性能等客观因素，也要十分注重积累对非相关显示和伪显示的判断检验方法，同时也要掌握对相关显示的处理方法。要掌握这些方法，除了要理解磁痕显示的成因等知识外，还要结合南运段的探伤实际去工作，这样才能做到探伤检查的全面、有效，从而避免机车带“伤”运行。

参考文献

[1]何秀堂，张平，王玉凤，郑中兴编.无损检测与评价近代物理方法.内蒙古：内蒙古科学技术出版社，1998.

[2]中国机械工程学会无损检测分会编.磁粉检测.北京：机械工业出版社，2004.

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文

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