壓力管道四通管的磁粉檢測(cè)

魏同鋒

渤海船舶職業(yè)學(xué)院，遼寧興城 125105

對(duì)于采用無縫管制造四通管，通常采用的工藝有液壓脹形和熱壓成形。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要對(duì)加工成形過程中可能產(chǎn)生的外表面缺陷進(jìn)行檢測(cè)[1]。本文選擇中心導(dǎo)體法、繞電纜法、磁軛法等磁化方法對(duì)異徑四通管進(jìn)行檢測(cè)，確定合適的檢測(cè)工藝參數(shù)，以取得較好的檢測(cè)效果。

1 檢測(cè)對(duì)象及缺陷分析

某一壓力管道元件四通管，由無縫鋼管加工制成，規(guī)格尺寸為Φ273×8×720 mm，結(jié)構(gòu)型式如圖1所示，材質(zhì)為Q245R，加工工藝為：鋼管整體加熱至910～930℃，在熱態(tài)下用模具拉拔成型Φ89 mm拔口，再經(jīng)機(jī)械方法加工至規(guī)定尺寸。四通管在加熱狀態(tài)下用模具拉拔成型Φ89 mm拔口，起拔位置內(nèi)至拔口的材料在成型過程中受到很強(qiáng)的拉應(yīng)力、彎曲應(yīng)力的作用，容易出現(xiàn)拔制裂紋，因此起拔位置（在圖1中Φ120 mm范圍內(nèi)）至拔口部位是本產(chǎn)品磁粉檢測(cè)的重點(diǎn)部位。設(shè)計(jì)圖樣規(guī)定該四通管外表面應(yīng)進(jìn)行100%磁粉檢測(cè)，檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為NB/T 47013-2015。

圖1 四通管的結(jié)構(gòu)型式

2 磁粉檢測(cè)工藝的確定

2.1 檢測(cè)設(shè)備器材的選擇

2.1.1 磁粉檢測(cè)設(shè)備

對(duì)壓力管道元件四通管進(jìn)行磁粉檢測(cè)所用的磁粉探傷機(jī)為CEX-3000交直流移動(dòng)式磁粉檢測(cè)機(jī)，配置夾持裝置并帶有可繞線圈的軟電纜（N=5），兩條帶夾持裝置的2 000 mm長(zhǎng)電纜，Φ25×1 000 mm銅棒，可實(shí)現(xiàn)線圈法、繞電纜法、中心導(dǎo)體法、通電法等磁粉檢測(cè)。CDX-Ⅱ型配有A、D、E、O型號(hào)的探頭。

2.1.2 磁粉

熒光磁粉與工件表面的對(duì)比度高，適用于各種顏色的受檢工件表面，檢測(cè)靈敏度高，易觀察，檢驗(yàn)速度快。對(duì)四通管的外表面選擇熒光磁粉進(jìn)行檢測(cè)[2]。

2.1.3 載體及磁懸液

本工藝采用熒光磁粉進(jìn)行檢測(cè)，磁懸液配置濃度應(yīng)滿足0.5 g/L～3.0 g/L，沉淀濃度為0.1 ml～0.4 ml/100 ml[3]。

2.2 檢測(cè)方法的選擇

2.2.1 周向磁化的選擇

工件整體周向磁化的方法主要有直接通電法和中心導(dǎo)體法兩種。直接通電法需采用專用電極，接觸不好易產(chǎn)生打火燒傷現(xiàn)象。而中心導(dǎo)體法操作方便，磁化效果較好，便于在該工件上實(shí)施。考慮可操作性、磁化效果與適用性，選用中心導(dǎo)體法比采用直接通電法較為可行[4]。

2.2.2 縱向磁化的選擇

應(yīng)用繞電纜法對(duì)該工件整體縱向磁化時(shí)，應(yīng)采用左邊的纏繞電纜與右邊的纏繞電纜所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相同的方法進(jìn)行纏繞。如果纏繞方法不正確，四通管左邊的纏繞電纜與右邊的纏繞電纜所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向正好相反，這樣會(huì)使磁動(dòng)勢(shì)相互抵消，纏繞電纜所產(chǎn)生的縱向磁場(chǎng)強(qiáng)度很小，無法保證檢測(cè)靈敏度。

對(duì)Φ89 mm拔口及其附近部位（在圖1中Φ120 mm范圍內(nèi)）應(yīng)增加一次磁粉檢測(cè)，起拔位置至拔口部位磁力線受到Φ89 mm管口的干擾，檢測(cè)靈敏度不可靠，因此還需采用其他方法檢測(cè)該部位不同方向的缺陷。該工件在進(jìn)行周向和縱向整體磁化時(shí)，與管口拔制方向垂直的缺陷無法檢出，應(yīng)采用單磁軛法對(duì)該拔口部位外表面各個(gè)方向的缺陷進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 磁化規(guī)范的確定

2.3.1 繞電纜法磁化規(guī)范

高充填因數(shù)線圈繞電纜法線圈的安匝數(shù)為：

式中，I為施加在線圈上的磁化電流，A；N為線圈匝數(shù)；L為工件長(zhǎng)度，mm；D為工件直徑或橫截面上最大尺寸，mm；

本檢測(cè)工件為空心工件，直徑D應(yīng)采用有效直徑代替，工件長(zhǎng)度為720 mm，代入（1）式計(jì)算電流值：

應(yīng)用繞電纜法對(duì)該工件整體進(jìn)行縱向磁化時(shí)，由于工件中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布不均勻，拔制管口兩個(gè)側(cè)面磁化效果較差。磁化過程中需使用靈敏度試片，通過標(biāo)準(zhǔn)試片對(duì)被檢表面不同部位進(jìn)行靈敏度的驗(yàn)證，確定有效磁化區(qū)，檢測(cè)效果。靈敏度試片應(yīng)貼在拔制管口兩個(gè)側(cè)面磁化效果較差的部位。

2.3.2 中心導(dǎo)體法磁化規(guī)范

NB/T 47013.4-2015標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，中心導(dǎo)體法檢測(cè)外表面缺陷一般不用交流電，盡量使用直流電和整流電。

中心導(dǎo)體法的磁化規(guī)范，磁化電流直流電的計(jì)算公式：

采用中心導(dǎo)體法對(duì)該工件進(jìn)行整體周向磁化時(shí)，工件中磁感應(yīng)強(qiáng)度分布是不均勻的，拔制管口正面和背面磁化效果較差。磁化過程中必須使用靈敏度試片，靈敏度試片應(yīng)貼在拔制管口正面和背面磁化效果較差的部位。通過標(biāo)準(zhǔn)試片對(duì)被檢表面不同部位進(jìn)行靈敏度的驗(yàn)證，確定有效磁化區(qū)。

2.3.3 磁軛法磁化規(guī)范

采用單磁軛法對(duì)該拔口部位外表面各個(gè)方向的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，通過標(biāo)準(zhǔn)試片對(duì)被檢表面不同部位進(jìn)行靈敏度的驗(yàn)證，確定有效磁化區(qū)。

3 操作步驟

1）檢測(cè)前，清除工件表面的油污、水垢和灰塵等。

2）熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，進(jìn)行暗適應(yīng)時(shí)間5分鐘。

3）磁化檢驗(yàn)前，四通管被探測(cè)部位表面需噴灑磁懸液，進(jìn)行充分濕潤(rùn)。

4）濕法探傷四通管時(shí)，需對(duì)四通管進(jìn)行復(fù)合磁化，周向和縱向磁化電流按計(jì)算的磁化規(guī)范對(duì)不同部位進(jìn)行通電磁化。

5）試片采用A1-30/100型標(biāo)準(zhǔn)試片，試片粘貼前須將表面擦拭干凈，無油污。試片粘貼部位為四通管易發(fā)生裂紋或磁場(chǎng)強(qiáng)度較薄弱部位。

6）中心導(dǎo)體法和繞電纜法磁化通電時(shí)間不允許超過3秒鐘，磁化后，應(yīng)停止向四通管上噴灑磁懸液，觀察A型標(biāo)準(zhǔn)試片磁痕顯示情況，A型試片各溝槽顯示清晰者為合格。

7）磁軛法磁粉檢測(cè)磁化通電時(shí)間一般為1～3 s×2，磁懸液的施加應(yīng)在磁化通電時(shí)間內(nèi)完成，為保證磁化效果應(yīng)至少對(duì)檢測(cè)區(qū)域交叉磁化2次。

8）在評(píng)定過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)相關(guān)顯示時(shí)，應(yīng)對(duì)相關(guān)顯示進(jìn)行記錄，并且拍照記錄。

9）質(zhì)量評(píng)定按照NB/T47013.4-2015進(jìn)行，并出具磁粉檢測(cè)報(bào)告。

4 檢測(cè)結(jié)果

在整個(gè)壓力管大四通管的磁粉檢測(cè)中，通過磁軛法對(duì)Φ89 mm拔口及其附近部位檢測(cè)出裂紋缺陷，熒光磁粉檢測(cè)圖片中能清晰地看到拔口表面的磁痕顯示，具有較好辨識(shí)度。

5 結(jié)論

1）壓力管道的檢測(cè)缺陷方向不能預(yù)估，需要采用復(fù)合磁化方法進(jìn)行檢測(cè)。

2）對(duì)于周向磁化的磁化規(guī)范的確定，確定外表面檢測(cè)采用的電流類型，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算磁化電流值，靈敏度試片應(yīng)貼在拔制管口正面和背面磁化效果較差的部位進(jìn)行靈敏度的驗(yàn)證，不斷調(diào)整磁化電流，確定大致的磁化規(guī)范。

3）對(duì)縱向磁化的磁化規(guī)范的確定，應(yīng)用繞電纜法對(duì)該工件整體縱向磁化時(shí)，用左邊的纏繞電纜與右邊的纏繞電纜所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相同的方法進(jìn)行纏繞。根據(jù)NB/T 47013.4-2015標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算磁化電流值，以此為基準(zhǔn)不斷調(diào)整磁化電流，通過標(biāo)準(zhǔn)試片貼在拔制管口兩個(gè)側(cè)面磁化效果較差部位進(jìn)行靈敏度的驗(yàn)證，確定大致的磁化規(guī)范。

4）起拔位置至拔口部位增加一次磁粉檢測(cè)，采用單磁軛法對(duì)該拔口部位外表面各個(gè)方向的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，提高檢測(cè)效果。

5）根據(jù)被檢工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定合適的磁化方法、磁化規(guī)范，通過靈敏度試片的驗(yàn)證，能有效檢出壓力管道四通管外表面上的缺陷，具有較高的靈敏度和檢出率。