不锈钢紧固件材料的常用无损检测方法

 不锈钢紧固件材料的常用无损检测方法 

无损检测技术作为紧固件检测过程中的重要补充手段。可以及时发现批量紧固件制品中的不合格产品，及时对于产品质量进行综合评价，产品使用存在的失效风险以及安全隐患，尽早进行排除与规避。对于紧固件整个制造过程则可以进行系统评估，各个环节进行成本分析以及风险管控，增强企业核心竞争力。

无损检测技术是指不破坏产品形状、结构和性能的情况下，为了解产品内部及表面组织的结构、状态、质量等采用的检测方法。常用的检测方法主要有射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测及涡流检测等。采用无损检测，可检查产品内部或表面缺陷，并判断其位置、大小、形状和种类等。市场规模不断扩大，紧固件需求量日益飞速增加，对于紧固件表面缺陷的全面检查，则显得重要且必须，而在紧固件制造过程中，采用无损检测技术，则可以极大的提升检测的准确性与检测效率，甚至可以达到100%自动化检测。

通常在紧固件加工时判定裂纹的工作实际实践中，常用以下几种无损检测方法：

1磁粉检测；

2渗透检测；

3涡流检测。

下面谈谈此三种方法在实际工作的经验与体会。

1.1  磁粉检测

磁粉检测是利用漏磁场和合适的检测介质发现工件表面和近表面的不连续的无损检测方法。图1 为磁粉探伤原理示意图。

原理在于利用紧固件适当磁化后，表面或近表面缺陷处，磁力线将发生局部畸变，逸出紧固件表面形成磁极，产生漏磁场，吸附施加在紧固件表面的磁粉，在适当的光照条件下，形成目视可见的缺陷磁痕，从而显示出缺陷的形状、位置、尺寸等信息，对磁痕加以合理的解释和评定，见图2。

磁粉检测对于缺陷的显示以磁粉堆积形式展示，表现直观，可以清晰的显示出缺陷的位置、形状、尺寸和严重程度。检测灵敏度较高，开口宽度约为1μm的裂纹也可检出。不受紧固件产品大小与形状的影响，可以检测出紧固件表面以及近表面的缺陷，甚至可以检测出电镀层以下的基体缺陷。磁粉检测操作相对简单，工艺流程简洁，可实现批量化检测。

磁粉检测只能检测铁磁性的材料，对于奥氏体不锈钢制品则无法开展。且只能在产品表面显示缺陷的长度，缺陷的深度与高度则无法确认。产品检测灵敏度主要与磁化方向有关，磁场方向与缺陷方向垂直时，检测灵敏度最高，产品缺陷可容易检出，磁场方向与缺陷方向夹角小于45°时，难以发现缺陷，故磁化时，建议采用周向磁化，以便检查紧固件表面所有缺陷。若缺陷埋藏较深，无法形成漏磁场，则缺陷也无法检出。接触面积过小或者产品接触面不平整，存在弧度时，采用直接通电法磁化时，则会在紧固件表面产生电弧大火，引起烧伤。有剩磁影响的紧固件需要退磁处理。

磁粉检测时机的选择应依据生产制造过程中可能引起缺陷或者显现缺陷的工序之后进行。一般会安排在镦制、切削加工或热处理等可能产生缺陷的工序之后，在进行表面处理之前进行。如果镀层可能会产生电镀氢脆裂纹等表面缺陷，则应在表面处理之后也增加无损检测工序。方便识别出缺陷产生的加工环节。

对于紧固件产品，由于存在沟槽等的表面特征以及螺旋凸起的特点，且紧固件批量化制造等因素，一般优先选择荧光磁粉湿连续法检测。此检测方法可实现多向磁化，检测灵敏度高，检测效率高效。由于紧固件表面清洁程度对于磁粉检测有直接影响，故检测前预处理，需进行超声波清洗，以去除紧固件表面的油污等杂物。以防止表面产生伪缺陷，造成误判以及漏检。

检测设备开机检测前，由于在静置状态下，荧光磁粉颗粒由于重力作用沉积在液槽底部，启动搅拌泵时，并不能充分把所有的沉淀在液槽底部的磁粉颗粒完全初期不能完全搅动悬浮，上层磁悬液浓度偏低，缺陷显现不明显，检测灵敏度因为显著降低。可在开启搅拌泵前，用搅拌棒等工具深入槽底手工搅动两到三分钟，使得沉积在槽底的荧光磁粉颗粒完全搅动，充分混合在溶液中，此时再开启搅拌泵开始工作，方可保持磁悬液的均匀混合状态，保持磁悬液的浓度一致。保证检测工作的顺利开展。

磁粉检测开始前，需对于检测灵敏度进行校正。一般利用A型标准试片反扣紧贴在紧固件表面，进行工艺指导书要求的磁粉检测操作，可以通过调整磁化电流强度以及磁悬液浓度的方式，针对标准试片灵敏度显示效果进行调整，要求十字圆环槽型可以清晰显示；从而保证好确认检测设备、磁悬液浓度、磁场强度，操作方法满足工艺指导书的要求。

由于螺纹或者凹槽等部位容易造成磁粉堆积，造成灵敏度急剧下降，荧光磁粉在黑光灯下显示为规则的黄绿色线条。所有要求检测人员能够准确的识别非相关显示，避免误判。

磁粉检测对于裂纹等缺陷的最终判断需要依靠检测人员观察完成，检测结果受检测人员个人主观判断影响。因此要求人员技能比较高，检测人员进入暗室后，检测前应至少等候5min，以便适应暗室工作环境。磁粉检测人员应具备符合标准规定的视力要求，注意视力保护，检测时佩戴防护紫外辐射的眼镜，注意工作间隙休息。对于紧固件螺纹部位的检测观察，应从俯视计仰视两个角度检查，避免视线被螺纹凸起部位遮挡，造成螺纹凹槽内缺陷漏检。

一些安装场合可能对于磁场有要求，特别是一些仪器和仪表等有精度要求的装置。这些场合则需要对于磁粉检测后的紧固件进行退磁处理，以相除剩磁的影响。退磁后，一般采用磁强计对于紧固件进行检测，要去磁场强度在2高斯以内。

非铁磁性紧固件，例如大量使用的奥氏体不锈钢紧固件，由于无吸附磁粉，无法采用磁粉检测。对于检测其表面开口缺陷，则一般选用渗透检测的方法。紧固件可采用流水线检测工艺与工序，实现批量化检测。紧固件渗透检测优先选用荧光渗透液结合干粉显像剂的检测方法。由于温度对于渗透检测有一定的影响，故制定渗透检测工艺时，需对于渗透时间、滴落时间、清洗时间、干燥时间、显像时间均需要工艺确定。检测实施前，需针对检测灵敏度进行确认，一般选用不锈钢镀铬裂纹试块依据工艺指导书的要求进行全过程测试，要求试块的三点缺陷可清晰显示，方可确定检测设备及操作方法满足工艺指导书的要求。

1.2  渗透检测

渗透检测是利用毛细管原理进行检测的方法。主要检测对象是检测各种表面非空隙固体材料制品的表面开口缺陷。渗透检测不受紧固件的材质、形状、加工工艺、大小等因素影响，特别适用于非铁磁性不锈钢制品的检测。一次操作可以检测过紧固件表面各个部位、各个方向、各种形状的表面开口缺陷，且缺陷显示直观。检测灵敏度高，可达0.1μm。操作工艺简单，紧固件可实现批量化检测。

由于渗透检测主要检测的缺陷需存在在产品表面，且为开口的特征。则对于产品表面的外观要求比较高。对于紧固件来，紧固件表面则需要进行清洗清洁处理。若紧固件表面缺陷被污染物堵塞或者经过机械加工（例如抛丸、研磨等）后，开口缺陷被封闭隐藏，检出效率下降，甚至会造成漏检出。渗透检测主要检测集中在紧固件表面进行，可清晰显示出裂纹等缺陷的形状、外貌、数量、分布等信息，但无法显示出缺陷在表面以下的深度或高度，所以无法全面的对于裂纹等缺陷进行合理的评价，见图4。由于螺纹部分难以清洁，容易掩盖缺陷显示，造成假象，影响结果判定。同时，渗透检测对于环境的影响较大。

对于特殊行业，例如核工业等领域，必须严格控制其中硫、钠、氟、氯等有害金属的含量。同时，用于水洗处理的水溶液，需进行杂质以及温度控制。

紧固件经渗透检测后，应充分的清洗并烘干，紧固件表面保持金属本色。残余的渗透剂和显像剂若清洗不彻底，后期易造成表面锈蚀的情况，引起紧固件表面质量问题。

1.3  涡流检测

涡流检测利用铁磁线圈在工件中感生的涡流,分析工件内部质量状况的无损检测方法。涡流探伤以交流电磁线圈在紧固件表面感应产生涡流的无损检测技术，它适合导电材料，包括铁磁性和非铁磁性紧固件的缺陷检测。由于涡流探伤在检测时不要求线圈与工件紧密接触，也不用在线圈与工件间充满藕合剂，容易实现检验自动化，检测信号为电信号，可进行数字化处理，便于存储、再现及进行数据比对合处理；能测量紧固件表面覆盖层或非金属涂层厚度。但涡流探伤仅适用于导电材料，只能检测表面或近表面层的缺陷，不便使用形状复杂的异型紧固件，检测深度与检测灵敏度是相互矛盾的，对一种材料进行涡流探伤时，须根据材质、表面状态、检验标准作综合考虑，然后再确定检测方案与技术参数；采用穿过式线圈进行涡流探伤时，对缺陷所处圆周上的具体位置无法判定；旋转探头式涡流探伤可定位，但检测速度较慢。

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