1.2　漏磁場檢測和磁粉檢測

鐵磁性材料或工件直接通以電流或置于磁場中，使其磁化，在一定條件下，缺陷處產生漏磁場，此時在工件表面上撒上磁粉或澆上磁懸液，漏磁場將吸引磁粉，顯示缺陷的位置、形狀和大小。

當鐵磁性材料被磁化后，由于鐵磁性物質磁導率μ值很大，工件就得到很強的磁感應強度，也就是說單位面積內穿過的磁感應線就很多。如果工件表面有缺陷存在，并且缺陷的方向與磁感應線近于垂直時，磁感應線的分布就要發生變化。這是因為缺陷一般都是非磁性物質，它們的磁導率遠小于鐵磁性物質的磁導率，磁化區域在外磁化條件相同的情況下，單位面積內通過的磁感線就比鐵磁性物質少得多，所以缺陷區域不能容納鐵磁性物質的磁感應線數，但由于磁感應線是連續的，有一部分磁感應線必須從缺陷下面的磁性材料中通過去，這部分磁感應線就繞過缺陷，在材料內發生彎曲。又由于材料內所能容納的磁感應線并不能無限制地增加，有一個上限，所以還有一部分磁感應線將逸出試件表面，這就表示磁感應線在缺陷的一邊離開試件，在缺陷的另一邊進入試件，形成N極和極，也就是形成漏磁場。

如果此時在試件上撒上磁粉或澆上磁懸液，磁粉顆粒就會在這種漏磁場中被磁化，形成磁極，磁粉的兩極會與缺陷的兩極相互作用，磁粉就被吸附在缺陷區域，形成磁粉堆集，根據磁粉堆集的部位、形狀和大小，可以判定缺陷的性質和大小。

這就是磁粉探傷的基本原理，也正是由于此，磁粉檢測時對外加磁場就有一定的要求。

（1）磁場的大小。如果磁場太小，在工件中即使有缺陷，但工件由于磁化不足，鐵磁材料內磁感應線稀疏，磁感應線都可以從缺陷的下面繞過去，就沒有磁感應線的離開和進入，無法形成漏磁場，使存在的缺陷被漏掉；或者只有很少一部分磁感應線逸出工件表面，漏磁場很小，磁粉堆集很淺，很模糊，這種情況下也很容易被漏掉。所以探傷時必須使工件得到足夠的B，缺陷處才能得到足夠的漏磁場，吸引足夠的磁粉，使缺陷得到顯示［必須使工件達到8000Gs（0.8T）以上的磁感應強度］。另外一方面磁場又不是越大越好，磁場太大，會使磁感線發生泄漏，產生的本底很差，而且在非缺陷處容易產生磁痕。

（2）磁場的方向。假使對一個棒件沿著軸向進行磁化，工件就得到一個沿軸向的磁場，人們可以發現與軸向垂直的缺陷，以及與軸線方向大于45°角的缺陷，而與軸線平行的以及與軸線小于45°角的缺陷卻漏掉了，這就說明磁場方向與缺陷有一個對應關系。當磁場方向與缺陷垂直時最有利于缺陷的檢出。

從這一原理可以看出，磁粉檢測不能檢查內部缺陷，因為磁力線雖然在缺陷處發生畸變，卻不會逸出工件表面，不能形成漏磁場，所以磁粉探傷只能檢查工件表面和近表面的缺陷，磁力線才能逸出工件表面形成漏磁場。

由以上可以看出，磁力線離開表面又進入工件表面的地方有漏磁場產生。漏磁場的大小取決于磁力線與缺陷的相對位置，分三種情況：

（1）磁力線與缺陷垂直，漏磁場最強，有利于檢出缺陷；

（2）磁力線與缺陷平行，漏磁場最弱，不能檢出缺陷；

（3）磁力線與缺陷的夾角大于45°，可保證檢出缺陷的靈敏度。

由于這種關系，探傷時一般要對工件進行兩個方向的磁化，從而檢查全方位的缺陷。

檢測漏磁場的方法有以下幾種。

（1）磁粉探傷。磁化工件，給工件施加磁粉或磁懸液，在缺陷處的漏磁場吸附磁粉，顯示缺陷的存在。

（2）利用檢測漏磁場的元件。如：磁帶、霍爾元件、磁敏電阻、磁敏二極管、磁通門等。根據檢測元件分類，又可以分為以下幾種。

①磁帶錄磁法（磁帶探傷機）。將磁帶緊貼于試件上使之磁化，漏磁通便被錄磁，再通過回放磁頭把磁帶上的信號變成電信號，然后在示波器上得到缺陷圖像。

②磁電轉換元件法（霍爾式探傷機、磁敏式探傷機、磁阻式探傷機）。通過霍爾元件、磁敏二極管等磁電轉換元件檢測漏磁通。

③電磁感應法（渦流法）。將檢測線圈移近試件，并作相對移動，由于線圈磁場的作用，試件中會感生出渦流，而渦流產生的反作用磁場使檢測線圈阻抗發生變化，因此測定檢測線圈阻抗的變化，就可以通過顯示器或報警顯示缺陷的存在。渦流法用于檢測金屬材料的表面和近表面缺陷。對于磁性材料來說，也可以采用渦流檢測，但磁性的影響太大，所以一般不選擇渦流探傷。

這三種方法屬于電信號檢測，可實現自動化，只適用于形狀比較規則的原材料，靈敏度比磁粉探傷低。

對于鐵路行業，所選擇的方法需要檢出率要高，因為疲勞裂紋的危害性較大，而且機車車輛的零部件形狀多種多樣，所以一般采用磁粉探傷方法，而不采用檢測元件。

磁粉檢測（Magnetic particle Testing，縮寫為MT），又稱磁粉檢驗或磁粉探傷，是漏磁場檢測的一種，屬于無損檢測五大常規方法之一。

由上述可以得出磁粉檢測原理：鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁感應線發生局部畸變而產生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性處的位置、大小、形狀和嚴重程度。不連續性處漏磁場分布如圖1-1所示。

所以，磁粉檢測基礎是不連續性處漏磁場與磁粉的磁相互作用。