带漆钢板电磁铁干粉法磁粉探伤检测灵敏度与可靠性的实验研究
夏纪真 李耀武* 雷天麟* 冯卫*
南昌航空工业学院无损检测教研室
注:本文原写于1999年4月,未曾发表过,现整理为电子版发布(2004.09.07)
*李耀武,雷天麟,冯卫为南昌航空工业学院无损检测本科专业1999届毕业生,本课题为毕业设计课题
摘要:
本文通过实验测定带漆钢板漆层厚度对电磁铁干粉法磁粉探伤检测灵敏度的影响,确认随着漆层厚度的增加,缺陷检出率下降;在电磁铁单极提升力大于7.5Kg并在一定漆层厚度范围内,仍能可靠地发现深度0.5~1.0mm的人工刻槽缺陷.
关键词:磁粉检测 电磁轭 干磁粉法
一.前言
在生产实践中,例如港口塔吊的吊臂,高层建筑的钢板结构件,压力容器,储罐等都是重要的承力件,通常需要进行定期的现场在役检测以确保使用安全.这些构件上都涂有防锈漆,按照GB J205-83《钢结构工程施工及验收规范》的规定,室外构件一般要求涂覆四遍防锈油漆,其漆层厚度至少达到175微米.由于这种大型结构件难以按常规磁粉检测要求预先全面除漆,特别是其许多重要部位往往处于高空状态,因此选择电磁轭进行磁粉探伤是比较方便的,显示介质采用湿磁粉法时,在检测操作过程中磁悬液的流淌容易使操作人员的攀登,就位和操作造成不便甚至影响安全,故考虑采用干粉法进行磁粉探伤.检测的目标是要发现深度0.5~1.0mm的疲劳裂纹.在上述条件下,磁粉检测的灵敏度与可靠性就是我们所关注的问题.
二.检测方案的考虑
磁粉检测的实质是通过对被检工件施加磁场使其磁化(整体磁化或局部磁化),在工件的表面和近表面缺陷处将有磁力线逸出工件表面而形成漏磁场,有磁极的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕,从而显示出缺陷的存在.
对于带漆工件,漆层对磁力线存在一定的磁阻,使得工件表面的漏磁场减弱,只有能穿越漆层逸出到表面的磁力线能形成漏磁场,并且必须有足够的强度能够吸附磁粉,才能显示磁痕,保障检测的灵敏度与可靠性.如图1所示.
与磁场强度密切相关的电磁轭性能参数通常是以"提升力"和"励磁安匝数"作为主要的技术指标,我们曾试用提升力只有2.5Kg(实测结果)的马蹄形交流电磁铁,在钢板上漆层厚度
图1
才22微米的情况下就已经基本丧失了检测灵敏度(按下面所述的试件),后来改用CYE-3A型旋转磁场交叉电磁轭,其四极合用情况下的提升力达到14Kg(实测结果),单极提升力可达到7.5Kg(实测结果),能够满足本试验的需要.本试验采用济宁产的空心球形磁粉(灰黑色,粒度80~300目)作为显示介质.
试样的制作:
在一块厚度6mm,面积660x660mm2的20#钢板近边缘部分的板面上,用高速钢扁铲凿出0.5mmx10mm和1.0mmx13.4mm的两条V形槽作为人工缺陷.选用钙脂白色磁漆(主要成分为重体碳酸钙,锌钡白和熟油等),这是一种普通油漆,其颗粒较粗,均匀性较差,目的是在最普通的情况下进行试验.
每涂刷一次油漆,待其干涸后,用千分尺测量漆层厚度(钢板总厚度减去事先测定的钢板板材厚度),并进行一次粉探伤测试,记录观察结果,然后再涂刷一遍油漆,重复上述步骤,直到漆层厚度达到198微米.由于一直是在同一个缺陷部位测试,可以避免人工缺陷,钢板厚度以及钢板材料成分和冶金组织变化造成的影响.
需要说明的是,由于刻槽是手工凿成的,其槽深在全长上还不够均匀一致,与设定值有一定误差,经测定结果如下:

0.5mmx10mm
1.0mmx13.4mm
刻槽深度(mm)
一端0.58;中间0.56;另一端0.36
一端0.74;中间0.77;另一端1.05
刻槽开口宽度(mm)
0.50
0.70
刻槽长度(mm)
10.0
13.4
刻槽深宽比
~1
~1.2
一般认为缺陷的深宽比越大对磁粉探伤越有利,这是因为缺陷的深宽比越大,能产生的漏磁场越强,缺陷越容易被发现.在本实验中采用的人工缺陷的深宽比近于1,而且开口宽度较大,故处在不利的状态,然而却有助于考虑检测的可靠性,因为这种人工缺陷若能有效地检测出来,则对检测实际存在的自然缺陷应当更有可靠性.而且,由于缺陷开口宽度较大,在刷涂油漆时,必然有油漆把刻槽内的缝隙填满,缺陷内不再是空气介质,使得基体与缺陷的导磁率差异不是最大,这也是从最恶劣的检测条件来考虑的.

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