轴类钢锻件磁粉检测中发纹与裂纹的鉴别

轴类钢锻件磁粉检测中发纹与裂纹的鉴别

王磊

海洋石油工程股份有限公司天津300452

摘要：随着我国经济的不断发展，社会的不断进步，工业检测技术不断提高。在轴类钢锻件的磁粉检测中，发纹与裂纹这两类缺陷的磁痕显示较为相似；但是两者对工件使用性能的影响存在较大的差别，其质量验收标准差异也较大。提出了几种发纹与裂纹的实用鉴别方法，可供磁粉检测人员参考和借鉴。

关键词：轴类钢锻件；磁粉检测；发纹；裂纹；磁痕显示

引言

在轴类钢锻件的磁粉检测中，经常会遇到沿轴向分布，磁痕清晰而不浓密的线性缺陷显示，此类磁痕显示为发纹缺陷。其是轴类钢锻件中比较常见的一类缺陷。发纹的磁痕显示与裂纹的磁痕显示极为相似，不少检测人员常将发纹误判为裂纹。发纹与裂纹这两类缺陷对工件使用性能的影响差别较大。发纹对工件使用性能的影响较小，而裂纹的危害极大。因此，掌握准确鉴别发纹与裂纹的方法，是检测人员必备的一项技能。笔者提出了几种发纹与裂纹的实用鉴别方法，可供磁粉检测人员参考和借鉴。

1相关行业标准与企业标准对裂纹与发纹的验收要求

1.1相关行业标准

1.1.1ＮＢ／Ｔ47013．4－2015《承压设备无损检测第4部分

磁粉检测》ＮＢ／Ｔ47013．4－2015标准对发纹与裂纹的要求为：（1）不允许任何裂纹和横向缺陷显示；（2）质量分级见表1。

表1ＮＢ／Ｔ47013．4－2015的质量分级ｍｍ

注：Ｌ表示线性缺陷磁痕长度。

1.1.2ＪＢ／Ｔ5442－1991《压缩机重要零部件的磁粉检测》ＪＢ／Ｔ5442－1991标准对发纹与裂纹的要求为

（1）不允许任何裂纹和横向缺陷显示；（2）质量分级见表2。

表2ＪＢ／Ｔ5442－1991的质量等级分类

注：若缺陷磁痕数量超过表中规定时，则每增加2条等级下降1级，且最多不得超过两级，否则按不允许缺陷处理。

1.2相关企业标准或规范

在国家标准指导下，旋转机械制造企业都会结合各自的产品特色及使用工况，并结合前期案例制定相应的标准或规范，如某旋转机械制造企业对主轴磁粉检测标准的质量分级为：（1）不允许裂纹缺陷；（2）质量分级见表3。对比以上标准发现，无论是行业标准还是企业标准，对裂纹缺陷都是不允许存在的；而对于发纹缺陷，根据产品特色和使用工况在各质量等级中可以有条件地接受。检测过程中若将裂纹误判成发纹，将会严重影响产品质量。若将发纹误判成裂纹，企业将会蒙受重大的经济损失。由此可见，能准确地鉴别发纹与裂纹缺陷，对企业提高产品质量，降低用户使用风险，合理缩减生产成本具有十分重要的意义。

表3某旋转机械企业主轴磁粉检测标准的质量分级

注：约定面积指5ｍｍ×10ｍｍ（周向×轴向）。

2磁粉检测原理

铁磁性材料工件被磁化后，由于工件上存在不连续性，则工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测定义磁粉检测，汉称磁粉检验或磁粉探伤属于无损检测五大常规方法之一。磁粉检测有三个必须的基本步骤：第一，被检测的工件必须得到磁化；第二，必须在磁化的工件上施加合适的磁粉；第三，对任何磁粉的堆积必须加以观察和解释。

3发纹与裂纹的产生原因

3.1发纹的产生原因

轴类钢锻件发纹是一种原材料缺陷，是钢锭中的非金属夹杂物或气孔在拉拔或锻压过程中随着金属的流动方向形成的线性缺陷。其在一定程度上会影响钢的力学性能，特别是疲劳强度等。

3.2裂纹的产生原因

轴类钢锻件裂纹的产生原因较为复杂，一般有以下几种原因：（1）原材料缺陷形成的裂纹铸锭表面的裂纹、折叠、结疤、粗晶环等易造成主轴的表面裂纹。（2）锻造裂纹锻造工艺不当，如加热、终端温度不当，冷却速度过快等产生锻造裂纹。（3）热处理裂纹热处理时因加热温度过高或冷却过快而产生裂纹。

4发纹与裂纹的鉴别

4.1磁痕特征识别法

轴类钢锻件大多采用不锈钢制成，发纹长短不等，长者可达10ｍｍ左右，磁痕清晰而不浓密，呈发丝状细直线，形状规则，两头呈圆角，整条磁痕宽度均匀。擦去磁痕后，缺陷肉眼不可见。磁粉检测时，裂纹磁痕所显示的共同特征是磁痕浓密，但是中间较粗，两端尖细，形状不规则。擦去磁痕后，缺陷肉眼可见。

4.2放大镜观察法

由于裂纹具有一定的宽度，采用210倍以上放大镜进行观察，若缺陷呈开口状，清晰可见，边缘呈锯齿状，则基本可以判定为裂纹；若缺陷边缘内壁光滑、清洁、两端呈圆角，擦去磁痕后，缝隙肉眼不可见，则可以判定为发纹。

4.3刀片感知法

裂纹具有一定的宽度，用刀片在主轴表面沿垂直磁痕方向来回刮动，缺陷处有明显阻碍刀刃的感觉。而发纹宽度很小，用刀片刮动时无明显阻碍作用。

4.4渗透检测法

在鉴别发纹与裂纹时，使用渗透检测方法简单可行。原因在于，裂纹为开口型缺陷，发纹大多由非金属夹杂物组成，缺陷部位被夹杂物填充。采用渗透检测时，裂纹很容易被渗透剂填充，发纹则一般不会残留渗透剂，这为两者的鉴别提供了条件。即：采用渗透检测进行复检时，若未发现缺陷显示时，可以基本判定此类缺陷为发纹；若仍存在缺陷显示，则需采用其他鉴别方法作进一步分析。需注意的是，使用渗透检测鉴别时，需采用清洗剂反复清理缺陷处的磁粉载液，确保渗透检测的表面质量。在实际检测过程中，由于检测人员的主观因素和磁痕显示的多样性，仅采用上述方法中的一种来鉴别发纹和裂纹是很难保证检测可靠性的；因此，在遇到此类缺陷时应尽量多采用几种方法进行分析、判定，以尽可能提高检测的可靠性。

结语

（1）在轴类钢锻件磁粉检测中，准确鉴别裂纹与发纹具有十分重要的意义。（2）鉴别裂纹与发纹时，可组合采用磁痕特征识别法、放大镜观察法、刀片感知法、渗透检测法等，以提高检测的可靠性。

参考文献：

［1］韩雪．浅谈磁粉检测教学中如何区分裂纹与发纹［Ｊ］．金色年华期刊，2013（3）：206－207．

［2］吴成芸．浅议磁粉检测中裂纹和发纹缺陷的磁痕特征［Ｊ］．无损检测，1999，21（1）：32－33．