磁懸液濃度測定用梨形瓶

鄭學(xué)良，鐘美梁，李加雷

(東方菱日鍋爐有限公司，嘉興 314001)

磁懸液的濃度對顯示缺陷的靈敏度影響很大。濃度不同，檢測靈敏度也不同。濃度太低，影響漏磁場對磁粉的吸附量，磁痕顯示不清晰，會使缺陷漏檢；濃度太高，會在工件表面滯留很多磁粉，形成過度背景，甚至?xí)谏w相關(guān)顯示。所以國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)都對磁懸液的濃度范圍進行了嚴格限制[1]。

磁懸液的濃度用配制質(zhì)量濃度和沉淀體積分數(shù)來表征。配制質(zhì)量濃度單位為g·L-1，即每升磁懸液中有多少克磁粉；而沉淀體積分數(shù)單位為mL/100 mL，即每100 mL磁懸液沉淀出的磁粉容積為多少毫升。濃縮液中磁粉的質(zhì)量可通過制造商提供的濃度來計算；磁膏的質(zhì)量會因計入液體的質(zhì)量而不準(zhǔn)確。沉淀體積分數(shù)通常用標(biāo)準(zhǔn)的梨形沉淀瓶(簡稱“梨形瓶”)來測定，不僅方法簡單，數(shù)值也較精確。

不同的標(biāo)準(zhǔn)對磁懸液濃度的要求可能不一樣。ISO 9934-2:2005及JIS G 0565-1992標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，磁懸液中固體含量的推薦值由供方給出，對沉淀體積分數(shù)未作要求；JIS Z 2320-1:2017僅對配制質(zhì)量濃度有要求；ASTM E 709-15則僅對沉淀質(zhì)量濃度有限制；而國內(nèi)特種設(shè)備制造企業(yè)使用較多的NB/T 47013.4-2015則對配制質(zhì)量濃度和沉淀體積分數(shù)都有規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.4-2015中既沒有規(guī)定測定方法，也沒有指定梨形瓶的樣式。這導(dǎo)致國內(nèi)檢測耗材市場的梨形瓶樣式繁雜，不僅長短高矮不齊，粗細不一，甚至刻度也各異。

1 梨形瓶的樣式

圖1 梨形瓶結(jié)構(gòu)示意

圖1為檢測設(shè)備經(jīng)銷商提供的梨形瓶樣式。其中，左圖為國內(nèi)較早時期的樣式，而中圖和右圖則是2015年以后出現(xiàn)的樣式，文中依據(jù)或參考ASTM E 709-15標(biāo)準(zhǔn)制作梨形瓶。

ASTM E 709一直被ASME規(guī)范引用。其引用情況如表1所示。

ASTM E 709-01及之前的版本中，指定磁懸液濃度的測試方法依據(jù)ASTM D1966-69(該方法中畫出了非熒光磁懸液梨形瓶的樣式)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并規(guī)定了熒光與非熒光梨形瓶(以下分別簡稱為“熒光瓶”和“非熒光瓶”)的區(qū)別(刻度及單格大小不同)；ASTM E 709的08及15版中，未提及ASTM D1966-69，但在附錄中分別畫出了熒光瓶與非熒光瓶的樣式(見圖2)。

表1 ASTM E 709的引用情況

2 梨形瓶的尺寸

圖2 ASTM E 709-15磁懸液沉淀瓶的尺寸示意

從圖2可以看出，熒光瓶和非熒光瓶在垂直方向上的尺寸是相同的，區(qū)別在于莖部(“莖部”為標(biāo)準(zhǔn)ASTM E 709-15的說法，即位于底部的形似試管的部分)的刻度不一樣。熒光瓶莖部為1.0 mL,每格為0.05 mL；非熒光瓶莖部為1.5 mL,每格為0.1 mL。因為熒光瓶的莖部截面相對較小，所以每格表征的體積數(shù)值小，在此范圍內(nèi)顯示的數(shù)值更精確。使用時，要盡量使標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度在這一段內(nèi)顯示。

ASTM E 709-15標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，熒光磁粉濃度為(0.1～0.4) mL/100 mL，而非熒光磁粉的濃度為(1.2～2.4) mL/100 mL，兩者相差數(shù)倍，一個梨形瓶無法兼顧，因而設(shè)計了如圖2中的兩個樣式。根據(jù)ASTM E 709-15標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)注的尺寸，可計算出梨形瓶莖部的內(nèi)徑D。熒光瓶刻度1.0處的高度為36～43 mm。莖部的底部近似半球形，若玻璃厚度為t,則莖部內(nèi)徑D如式(1)所示。

(1)

式中：H為36～43 mm(包含底部玻璃厚度)，右邊數(shù)值1 000 mm3為1.0 mL；t為玻璃厚度。

由此可求出莖部內(nèi)徑D和刻度1.0處高度的關(guān)系(見表2)。

表2 熒光瓶莖部內(nèi)徑D和刻度1.0處高度的關(guān)系 mm

對非熒光瓶，刻度1.5處的高度為36～43 mm。可求出莖部內(nèi)徑D和刻度1.5處高度的關(guān)系(見表3)。表2,3數(shù)值為理論計算值，但實際刻度應(yīng)以滴定值為準(zhǔn)。而梨形瓶上部的刻度(數(shù)值)也應(yīng)通過滴定的方式測定。

表3 非熒光瓶莖部內(nèi)徑D和刻度1.5處高度的關(guān)系 mm

3 結(jié)語

介紹了國內(nèi)梨形瓶樣式的發(fā)展歷程，并通過對ASTM E 709-15標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)注的梨形瓶的尺寸進行分析，計算出不同厚度的熒光磁懸液梨形瓶莖部內(nèi)徑約為5.66.2 mm，非熒光磁懸液梨形瓶莖部內(nèi)徑約為6.87.6 mm，為制造或選擇梨形瓶提供了依據(jù)。