非破壞性檢測實習 N on D estructive T esting 第三章磁粒檢測 (MT)

1. 非破壞性檢測實習 NonDestructive Testing 第三章磁粒檢測(MT)

2. 大 綱 簡介 檢測原理 檢測設備 檢測方法 實作實習

3. 磁 粒 檢 測 簡 介 磁粒檢測(簡稱MT) 是利用材料中瑕疵所形成的磁漏磁場，吸引細小磁粒而形成顯示，常用於檢測鐵磁性材料的表面及近表面瑕疵。 磁粒檢測適用性 • 僅適合鐵磁性材料檢測。 • 無法檢測材料內部缺陷。 • 需用不同磁化方向才能檢出不同方向缺陷。 • 檢測後常需退磁處理及表面後處理。 • 不規則形狀試件不易找到適當磁化方向。 • 用接觸棒法﹐若接觸不當易產生弧擊灼傷試件。 • 試件需各別磁化﹐多量小型試件檢測費時耗工。

4. 磁 粒 檢 測 原 理 由於被檢物的瑕疵或斷面積改變﹐造成磁力線在磁路上受阻﹐而進出被檢物表面。

5. 磁 粒 檢 測 原 理

6. 磁 粒 檢 測 原 理

7. 磁 粒 檢 測 原 理 • 適當磁化材料︰磁場強度與磁場方向。 • 施加磁性介質︰磁性介質種類與施加方 式。 • 檢視︰判斷缺陷的位置及嚴重性。

8. 磁 粒 檢 測 原 理 退磁是降低被檢物剩磁至可接受程度。也是將材料的磁田重新排列成凌亂不規則方向。 退磁之時機：剩磁會影響試件後續加工或是剩磁會造成使用上的干擾 退磁方法 • 縮減磁滯曲線法 • 熱處理法

9. 磁 粒 檢 測 原 理 • 磁性：材料具有吸引相同或其他物質的能力。 • 磁場：鐵磁性材料會受到一吸引的作用力場。 • 磁力線：磁場作用力所形成的封閉曲線。 • 封閉曲線﹐各曲線不相交。 • 磁鐵兩端(磁極)密集﹐距離愈遠磁力線愈稀疏。 • 順著阻力最小(磁阻最低)的路徑排列。 • 方向性：外由北極至南極﹐內由南極到北極。 • 磁極：磁力線進出磁鐵的兩個地區。 • 磁田：磁的最小單位﹐原子的自旋角動量和磁矩皆朝向同一方向。未磁化前﹐磁田排列雜亂﹐磁化時﹐磁田排列規律。

10. 名 詞 單 位 換 算 磁力線 馬克斯威爾 磁通量 韋伯 1韋伯=108馬克斯威爾 磁通密度 高斯 韋伯/米2 1高斯=1馬克斯威爾/cm2 1高斯=10-4韋伯/米2 磁 粒 檢 測 原 理 • 磁場強度(H)：，磁場某定點的強度值，單位為奧斯特(Oersted)或安匝/米。一奧斯特是一單位磁極產生一達因力，等於1000/4π 安匝/米的電磁力。 • 磁化力：磁路中建立磁通量的合力，以H表示，奧斯特。

11. 磁 粒 檢 測 原 理 導磁率=dB/dH H:磁化力 B:物體感應磁通密度

12. 非鐵磁性材料 鐵磁材料 抗磁材料 順磁材料 材料 導磁係數 材料 導磁係數 材料 導磁係數 銅 0.99999 鋁 1.000022 鐵 7000 銻 0.999952 鉬 1.00289 鈷 170 水 0.9999992 空氣 1.00000029 鎳 1000 磁 粒 檢 測 原 理

13. 磁滯曲線 寬 窄 磁特性 低導磁率(不易磁化) 高磁阻 高保磁力(高剩磁) 高抗磁力 高導磁率(易被磁化) 低磁阻 低保磁力(低剩磁) 低抗磁力 常見材料 高碳鋼、硬鋼 低碳鋼、軟鋼、鑄鐵、鈷、鎳 磁 粒 檢 測 原 理

14. 磁 粒 檢 測 原 理 磁場強度 (H) H  I / D …直線導體 [電流大小(I) 距導體距離(D)] H= NI ...….線圈 (安匝) [線圈數(N) 電流大小(I) ] 磁場方向 (安培右手定則) 右手大拇指方向--電流方向﹐四指的方向--磁力線方向

15. 磁 粒 檢 測 原 理 縱向磁化 周向磁化

16. 磁 粒 檢 測 設 備 攜帶式裝備

17. 磁 粒 檢 測 設 備 活動式裝備 • 周向磁化：接觸棒、接觸夾、中心導體 • 縱向磁化：磁軛、可撓纜線繞線、線圈

18. 磁 粒 檢 測 設 備 固定式裝備 • 周向磁化：頭射法、中心導體法 • 縱向磁化：線圈

19. 磁 粒 檢 測 試 塊 • 磁場指示八角塊：判定磁場方向與強度。 • 貝氏環狀規塊：評估磁化電流大小和種類及測試磁浴靈敏度。 • 磁粒測試塊：評估磁化電流大小和種類及測試磁浴靈敏度。 貝氏環狀規塊 磁粒測試塊 磁場指示八角塊

20. 磁 粒 檢 測 方 法 電 流 種 類 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 • 穿透性：半波直流最好，直流其次，交流電較差。 • 脈波效果：半波直流佳，交流可，直流無。 退磁處理

21. 磁 粒 檢 測 方 法 磁 化 方 向 • 磁化方向：和缺陷垂直，磁漏最明顯。夾角愈小，顯示愈不清楚，平行時，無法檢出缺陷。 • 磁粒檢測，多用交互磁化，二次磁化方向約垂直。 • 周向磁化：接觸棒、頭射法及中心導體法。 • 縱向磁化：線圈法及磁軛法。 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理

22. 被檢物外徑D(mm) 磁化電流範圍(安培) 125以內 (試件外徑/25)*700 ~ (試件外徑/25)*900 125~250 (試件外徑/25)*500 ~ (試件外徑/25)*700 250~375 (試件外徑/25)*300 ~ (試件外徑/25)*500 375以上 (試件外徑/25)*100 ~ (試件外徑/25)*300 磁 粒 檢 測 方 法 磁 場 強 度 頭射法 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理 磁化電流為交流電且用於表面缺陷時，電流為上表之一半。 試件非圓形時，外徑更改為垂直電流方向最大橫截面的最大對角線長。 頭射法 接觸棒 中心導體 線圈法 磁軛法

23. 試件厚度 磁化電流 >=19時mm (接觸棒間距/25)*100 ~ (間距/25)*125 <19時mm (接觸棒間距/25)* 90 ~ (間距/25)*110 磁 粒 檢 測 方 法 磁 場 強 度 接觸棒 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 接觸棒的間距需保持在75mm至200mm之間，以保持安全與檢測靈敏度。 退磁處理 頭射法 接觸棒 中心導體 線圈法 磁軛法

24. 磁 粒 檢 測 方 法 磁 場 強 度 中心導體 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 • 磁化電流：和頭射法相同。 • 交流電做試件內表面檢測時，被檢物外徑(D) 改為被檢物內徑。 • 偏置法檢測大內徑試件，被檢物外徑(D)改為導體直徑加上兩倍的試件厚度，導體應貼近試件內表面，有效磁化區為中心導體直徑的4倍，分段檢測時，檢測區重疊10%。 施加方式 施加時機 退磁處理 頭射法 接觸棒 中心導體 線圈法 磁軛法

25. 磁 粒 檢 測 方 法 磁 場 強 度 線圈法 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理 頭射法 接觸棒 中心導體 線圈法 磁軛法

26. 磁 粒 檢 測 方 法 磁 場 強 度 磁軛法 磁軛法之磁化力以舉升力表示。 • 交流電磁軛在最大磁極間距時，最低吸舉力應為4.5Kgf。 • 直流磁軛或永久磁軛在最大磁極間距時，最低吸舉力應為18.1Kgf。 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理 頭射法 接觸棒 中心導體 線圈法 磁軛法

27. 磁 粒 檢 測 方 法 磁性介質 乾式磁粒：低抗磁性及低保磁性鐵磁性材料。用於粗糙表面、近表面瑕疵檢測，靈敏度最佳。 濕式磁粒：較乾式磁粒更細微，可懸浮於水或輕質油中形成磁浴，適合檢測細微瑕疵。 磁漆：調和透明漆，試件磁化後，刷在檢測面上。特點為磁漆黏性大，適合垂直面或倒仰面的檢測，且檢測結果易於保存。 磁膠磁粒：濕式磁粒懸浮於可在室溫凝固的橡膠中，磁化後，磁粒受磁漏場吸住，經約1小時後，橡膠凝固取下，便可做為永久之檢測紀錄。一般可用於檢測凹入之孔穴等不易觀察的場合。 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理

28. 磁 粒 檢 測 方 法 磁性介質施加方式 • 連續法：磁化同時施加磁性介質。 • 用於乾式及濕式磁粒。 • 磁化效果較佳，靈敏度較佳，適合表面、近表面缺陷及細微的表面缺陷。 • 高保磁性材料(較硬的材料)及低保磁性材料(較軟材料)。 • 剩磁法：被檢物的剩磁(小於磁飽和)來檢測。 • 用於乾式及濕式磁粒。 • 磁化電流較正常檢測大。靈敏度較差，僅適用於表面缺陷的檢測。 • 僅用於高保磁性材料(磁滯曲線較為寬胖者)。 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理

29. 連續法 剩磁法 適用磁粒 乾式及濕式 乾式及濕式 磁化電流 一般磁化電流 較一般磁化電流大 適用材料 高、低保磁材料皆可 僅用於高保磁材料 靈敏度 較高 較差 適合缺陷類型 表面、近表面、細微缺陷 表面缺陷 檢測速度 較快 較慢 操作技術性 較高 較容易 適用場合 一般用 特殊目的或自動化檢驗設備搭配需要 磁 粒 檢 測 方 法 磁性介質施加時機

30. 磁 粒 檢 測 方 法 退 磁 處 理 退磁要件 • 磁極交迭 • 磁化電流採用交流電 • 交替改變直流電方向 • 轉變磁場中試件的方向 • 磁場強度遞減 • 試件漸離磁場或磁場漸離試件 • 電源控制電流衰減 • 分段步降(一般常採用30 點步降)。 電流種類 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理

31. 磁 粒 檢 測 方 法 退 磁 處 理 電流種類 退磁方法 • 交流電退磁法：控制易，穿透淺 • 直流電退磁法：穿透深、磁極交替難 • 磁軛退磁法 ：小零件、低長寬比、局部 磁化方向 磁場強度 磁性介質 施加方式 施加時機 退磁處理