磁悬液的浓度对显示缺陷的灵敏度影响很大。浓度不同，检测灵敏度也不同。浓度太低，影响漏磁场对磁粉的吸附量，磁痕显示不清晰，会使缺陷漏检；浓度太高，会在工件表面滞留很多磁粉，形成过度背景，甚至会掩盖相关显示。所以国内外标准都对磁悬液的浓度范围进行了严格限制。

磁悬液的浓度用配制质量浓度和沉淀体积分数来表征。配制质量浓度单位为g/L，即每升磁悬液中有多少克磁粉；而沉淀体积分数单位为mL/100mL，即每100mL磁悬液沉淀出的磁粉容积为多少毫升。

浓缩液中磁粉的质量可通过制造商提供的浓度来计算；磁膏的质量会因计入液体的质量而不准确。沉淀体积分数通常用标准的梨形沉淀瓶(简称“梨形瓶”)来测定，不仅方法简单，数值也较精确。

不同的标准对磁悬液浓度的要求不尽相同。ISO 9934-2:2005及JIS G0565-1992标准规定，磁悬液中固体含量的推荐值由供方给出，对沉淀体积分数未作要求；JIS Z2320-1:2017仅对配制质量浓度有要求；ASTM E709-15则仅对沉淀质量浓度有限制；而国内特种设备制造企业使用较多的NB/T 47013.4-2015则对配制质量浓度和沉淀体积分数都有规定。NB/T 47013.4-2015中既没有规定测定方法，也没有指定梨形瓶的样式。这导致国内检测耗材市场的梨形瓶样式繁杂，不仅长短高矮不齐，粗细不一，甚至刻度也各异。

1-梨形瓶的样式

图1 梨形瓶的结构样式

图1中左边的梨形瓶为国内较早时期的样式，而中间和右边的则是2015年以后出现的样式，依据或参考ASTM E709-15标准制作梨形瓶。ASTM E709一直被ASME规范引用。其引用情况如下表所示：

ASTM E709-01及之前的版本中，指定磁悬液浓度的测试方法依据ASTM D1966-69(该方法中画出了非荧光磁悬液梨形瓶的样式)标准执行，并规定了荧光与非荧光梨形瓶的区别(刻度及单格大小不同)；ASTM E709的08及15版中，未提及ASTM D1966-69，但在附录中分别画出了荧光瓶与非荧光瓶的样式，如图2所示。

图2 ASTM E709-15磁悬液沉淀瓶的尺寸示意

2-梨形瓶的尺寸

从图2可以看出，荧光瓶和非荧光瓶在垂直方向上的尺寸是相同的，区别在于茎部(“茎部”为标准ASTM E709-15的说法，即位于底部的形似试管的部分)的刻度不一样。荧光瓶茎部为1.0mL，每格为0.05mL；非荧光瓶茎部为1.5mL，每格为0.1mL。因为荧光瓶的茎部截面相对较小，所以每格表征的体积数值小，在此范围内显示的数值更精确。使用时，要尽量使标准规定的浓度在这一段内显示。

ASTM E709-15标准规定，荧光磁粉浓度为(0.1～0.4)mL/100mL，而非荧光磁粉的浓度为(1.2～2.4)mL/100mL，两者相差数倍，一个梨形瓶无法兼顾，因而设计了如图2中的两个样式。

根据ASTM E709-15标准中标注的尺寸，可计算出梨形瓶茎部的内径D。荧光瓶刻度1.0处的高度为36～43mm。茎部的底部近似半球形，若玻璃厚度为t，则茎部内径D如下式所示：

式中：H为36～43mm(包含底部玻璃厚度)，右边数值1000mm3为1.0mL。

由此可求出茎部内径D和刻度1.0处高度的关系如下表所示。

荧光瓶茎部内径D和刻度1.0处高度的关系

单位：mm

对非荧光瓶，刻度1.5处的高度为36～43mm。可求出茎部内径D和刻度1.5处高度的关系如下表所示。

非荧光瓶茎部内径D和刻度1.5处高度的关系

单位：mm

上面两个表格中的数值为理论计算值，但实际刻度应以滴定值为准。而梨形瓶上部的刻度(数值)也应通过滴定的方式测定。

3-结语

通过对ASTM E709-15标准标注的梨形瓶的尺寸进行分析，计算出不同厚度的荧光磁悬液梨形瓶茎部内径约为5.6~6.2mm，非荧光磁悬液梨形瓶茎部内径约为6.8~7.6mm，为制造或选择梨形瓶提供了依据。