胡 喆

(煙臺寶鋼鋼管有限責任公司，山東 煙臺264002)

隨著鋼管在石油、化工、冶金等工業部門中的應用，對鋼管產品的質量提出越來越高的要求，尤其是大型油田打井用油套管，對產品質量要求更高。目前，隨著淺層石油資源逐步減少，油井越打越深，這對鋼管尤其是接箍的質量提出了更高的要求。接箍檢測有許多方法，如滲透法、磁粉法、工業CT法等，但在高速、高可靠性、高效率方面，這些方法均存在不同的不足，有的檢測速度慢、費用高、要求防護嚴，有的操作復雜、效率低。磁粉檢測由于費用低，檢測方便，靈敏度高，受到各個生產廠家的歡迎。國內外相關研究機構不斷更新研制不同的固定式磁粉檢測設備來滿足接箍質量的檢測。本文結合磁粉檢測工藝、設備技術，介紹了一種新型的內外壁交流復合磁化工藝的熒光磁粉探傷設備。它能自動完成對接箍的穿棒、夾緊、噴灑磁懸液、磁化、退棒、接箍自動旋轉人工缺陷觀察、線圈穿過式交流退磁等磁粉探傷工藝過程，能有效的檢測出接箍內、外壁及端面表面及近表面缺陷，可靠性高，可以實現半全自動化檢測。

1 磁粉檢測原理及系統組成

1.1 檢測原理

磁粉檢測的基礎是缺陷處的漏磁場與磁粉的相互作用。它利用鋼鐵制品表面和近表面缺陷(如裂紋、夾渣、發紋等)磁導率與鋼鐵磁導率的差異，磁化后這些材料不連續處的磁場將發生畸變，形成部分磁通泄漏出工件表面產生了漏磁場，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕。在適當的光照條件下，顯現出缺陷的位置和形狀。對這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實現了磁粉檢測。

1.2 系統組成

整個接箍探傷系統包括:電氣控制柜、變壓器柜、閉路磁軛內外壁周縱向復合磁化裝置、熒光磁粉噴灑裝置、接箍自動傳送機構、接箍自動退磁機、暗室和其它機構等。分為自動上料、磁化、缺陷觀察和退磁下料五個相互獨立的工位，五個工藝過程順序排列，流水作業，工作時間并行，以提高探傷效率。

1.2.1 接箍自動傳送機構

接箍的傳送機構由上料道、下料道、缺陷接箍自動卸料裝置、鏈式氣動上下料聯動機構、接箍對中機構、矩形軌跡傳料機構、上下料氣缸、傳送氣缸、隔料器、接箍觀察旋轉機構、接箍抬升旋轉機構及下料道料滿壓控板等組成。

接箍從上料工位分別被傳送到磁化工位、觀察工位和退磁工位的動作是通過矩形軌跡傳料機構實現的，矩形軌跡傳料機構由兩只氣缸分別驅動升降板和步進梁，升降板和步進梁采用封閉軸承制作的滾輪運動，可靠的完成多工位V形托板步進梁同步傳送動作。

接箍缺陷觀察時具有自動周向旋轉功能，觀察工位還設有接箍抬升橫向旋轉機構，可將接箍抬升并旋轉180°，以便觀察接箍另一端面的缺陷。

1.2.2 復合磁化裝置

復合磁化為閉路磁軛磁化裝置實施，復合磁化器的周向磁化采用中心導體感應法。周向磁化電源變壓器輸出的交流電流由變壓器的一端經由磁軛鐵芯兩側面的銅排，穿過接箍中心流入變壓器的另一端。電流在流過接箍中心時，就會在接箍的內外管壁上產生均勻的周向交變磁場，這樣只要接箍的內外壁上存在細微的縱向缺陷，熒光磁粉就會被缺陷上產生的漏磁場吸引，在紫外光下缺陷就會清晰顯示出來。

復合磁化器的縱向磁化采用閉路磁軛感應法。縱向磁化時，環形矽鋼片鐵芯同時穿過了縱向感應線圈和接箍的中心，縱向磁化電源開啟后，縱向感應線圈中將流過一個交變電流，這個交變電流就會在環形矽鋼片鐵芯中產生很強的環形磁場，這個環形磁場穿過接箍中心，使接箍上中產生一個很大的渦流，這個渦流就會在接箍上產生二次磁場，只要接箍的內外壁上存在細微的橫向缺陷，熒光磁粉就會被缺陷上產生的漏磁場吸引，在紫外光下缺陷就會清晰顯示出來。

實際探傷時，周向交變磁化電流和縱向交變磁化電流是同時施加的，但兩個磁化電流的相位相差120°，由矢量分析可知，只要適當調整周、縱向磁化電流的配比，就會在接箍的內外壁上產生一個隨時間變化的近似圓的橢圓旋轉磁場。因此無論接箍內外壁及端面或坡口上存在任何方向的細微缺陷，都可將其一次性的清晰顯示出來，并且沒有任何盲區。

1.2.3 磁懸液攪拌及噴灑裝置

由攪拌電機、攪拌器、抽排液泵、過濾器、液位傳感器、溫度傳感器、自動加溫裝置等組成。另外在閉路磁軛復合磁化器上鉗臂的兩側和下鉗臂上安裝有管端內外壁自動噴液器，進行接箍內外壁的磁懸液噴灑。

1.2.4 缺陷人工觀察

人工觀察在暗室內旋轉檢查工位進行，具有防止白光對紫外光的干擾，提高熒光探傷的分辨率功能。裝有紫外燈吊燈一盞，手持紫外燈一盞，便于與接箍內外壁旋轉檢查。

1.2.5 退磁

退磁裝置為線圈穿過式退磁，接箍通過接箍傳送裝置在人工觀察后傳送穿過退磁線圈退磁，交流退磁，剩磁≤1mT。

2 接箍磁粉檢測技術的特點

磁粉檢測能直觀顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴重程度，具有很高的檢測靈敏度，可檢測微米級的缺陷，且檢查缺陷重復性好。同時可以結合使用各種磁化方法，對不同大小和幾何形狀的工件進行檢測，適應性強。單個工件的檢測速度快，工藝簡單，成本低。

3 影響磁痕產生的因素及缺陷磁痕的判定

接箍磁粉探傷是利用磁痕來顯示接箍內外表面及端面上的缺陷，一些偽磁痕的顯示常常會影響操作人員對磁痕的判定。

影響磁痕產生的因素主要有:接箍表面氧化皮等的存在，影響磁懸液的流動，形成堆積，產生虛假的磁痕顯示;磁懸液中如果被污染，存在毛發、棉絮等，在磁懸液噴灑后也容易產生偽磁痕;接箍車絲后表面如果被油污污染，粘附磁粉也會產生偽磁痕。

缺陷磁痕的判定。由于熒光磁粉的靈敏度較高，實際接箍上常見的缺陷，如裂紋、折疊、軋疤、劃傷等均能清晰的顯示。磁痕產生后應二次確認，對有磁痕顯示的接箍應在磁痕產生后擦拭干凈，排除偽磁痕后，并重新檢測，磁痕重新產生的可判定缺陷的存在。

4 結語

基于以上我們可以看出該接箍磁粉檢測裝置結構簡單、工藝設計巧妙，通過周、縱向復合磁化實現橫向、縱向內外表面及接箍端面缺陷的檢測，可以有效避免缺陷漏檢，杜絕質量隱患，穿過式交流退磁以及上下料、人工觀察的同步進行保證了檢測連續性及快速生產，提高了作業效率，滿足了在杜絕質量隱患的情況下大規模生產的要求。

［1］宋志哲.磁粉檢測［M］.北京:中國勞動社會保障出版社，2007.

［2］美國無損檢測學會.美國無損檢測手冊—磁粉卷［M］.世界圖書出版公司，1994.