1.1 磁粉檢測的歷史和現狀
磁粉檢測是利用磁現象來檢測材料和工件中缺陷的方法。人們發現磁現象比電現象要早。遠在公元前3世紀,人們就發現了磁石吸鐵的現象,并用磁石制成“司南勺”,最早應用于航海業。17世紀法國物理學家對磁力作了定量研究。19世紀初期,丹麥科學家奧斯特發現了電流周圍也存在著磁場。與此同時,法國科學家畢奧、薩伐爾及安培對電流周圍磁場的分布進行了系統的研究,得出了一定規律,英國的法拉第首創了磁感應線的概念。這些偉大的科學家在磁學史上樹立了光輝的里程碑,也為磁粉檢測的創立奠定了理論基礎。
早在18世紀,人們就已開始從事磁粉檢測試驗。1868年,英國工程雜志首先發表了利用羅盤儀和磁鐵探查磁通以發現炮(槍)管上的不連續性的報告。8年之后,一個叫Hering的人利用羅盤儀和磁鐵來檢查鋼軌的不連續性并獲得了美國專利。
1918年,美國人Hoke發現由磁性夾具夾持的硬鋼塊上磨削下來的金屬粉末會在鋼塊表面形成一定的花樣,而此花樣常與鋼塊表面裂紋的形態相一致,認為是鋼塊被縱向磁化而引起的,它促使了磁粉檢測法的發明。
1928年,為解決油井鉆桿的斷裂失效研制出周向磁化法,還提出使用尺寸及形狀受控并具有磁性的磁粉的設想。經過不懈的努力,磁粉檢測方法基本研制成功并獲得了較可靠的檢測結果。
1930年,研制出的干磁粉成功應用于焊縫和各種工件的探傷。
1934年,生產磁粉探傷設備和材料的Magnaflux(美國磁通公司)創立,對磁粉檢測的應用和發展起了很大的推動作用。在此期間,首次用來演示磁粉檢測技術的一臺實驗性的固定式探傷裝置問世。
磁粉檢測技術早期被用于航空、航海、汽車和鐵路等部門,用來檢測發動機、機車車輛輪軸和其他高應力部件的疲勞裂紋。20世紀30年代,固定式、移動式磁化設備和便攜式磁軛相繼研制成功并得到應用和推廣,退磁問題也得到了解決。
1935年,油磁懸液在美國開始使用。
1936年,法國有人申請了在水磁懸液中添加潤濕劑和防銹劑的專利。
1938年,《無損檢測論文集》在德國出版,該書對磁粉檢測的基本原理和裝置進行了描述。
1940年,《磁通檢驗的原理》教科書在美國出版。
1941年,熒光磁粉投入使用,磁粉檢測從理論到實踐,已初步形成一種無損檢測方法。前蘇聯全蘇航空研究院的瑞加德羅為磁粉檢測的發展做出了卓越的貢獻。20世紀50年代初期,他系統研究了各種因素對探傷靈敏度的影響。在大量試驗的基礎上制定出了磁化規范,得到全世界許多國家的認可。
國外非常重視磁粉檢測設備的開發,因為只有檢測設備的進步,才能給磁粉檢測帶來成功的應用。目前國外磁粉檢測設備從固定式、移動式到攜帶式,從半自動、全自動到專用設備,從單向磁化到多向磁化,設備已實現了系列化和商品化。由于晶閘管等電子元器件被用于磁粉檢測設備,使設備小型化成為可能,并實現了電流的無級調節。計算機編程應用到磁粉檢測設備,使智能化設備大量涌現。這些設備可以預置磁化規范和合理的工藝參數,進行熒光磁粉檢測和自動化操作。國外還成功地運用電視光電探測器的熒光磁粉掃查系統和激光飛點掃描系統,實現磁粉檢測觀察階段的自動化,將檢測到的信息在微機或其他電子裝置中進行處理,鑒別可剔除的不連續性,并進行自動標記和分選,大大降低了檢測的勞動強度。
我國磁粉檢測設備發展也很快,三相全波直流探傷超低頻退磁設備的性能已達到國外同等設備的水平。交流探傷機用于剩磁法檢驗時,我國率先加裝斷電相位控制器,保證了剩磁穩定。
近年來,我國鐵道行業磁粉檢測也取得了飛速的發展。機車車輛重要零部件,例如搖枕、側架、輪軸、車輪、車鉤、尾框、交叉桿、制動盤、軸承等,都已經采用專用固定式磁粉探傷機實施磁粉檢測,機車車輛企業配置的專用固定式磁粉檢測設備少則十幾臺,多則數十臺,部分零部件已經實現了檢測裝備的半自動化或自動化、智能化。微機控制磁粉檢測設備除了完成檢測工序的自動化外,還可以實現磁粉檢測工藝參數的實時采集、檢測數據和檢測記錄的數字化管理和電子存檔。中國南車戚墅堰研究所研制成功的圖像自動識別磁粉檢測裝備,集成了多向復合磁化技術、CCD光學檢測技術與計算機圖像處理技術,取得了很好的效果。
現在,我國對磁粉檢測的基礎理論研究比較重視,已取得較大的進展。斷裂和塑性力學在無損檢測領域的應用,為制定更合理的產品磁粉檢測驗收標準提供了依據。各行業對無損檢測人員的培訓和資格鑒定空前重視,人員素質大大提高。