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      帶漆鋼板漆層厚度對磁粉探傷儀檢測靈敏度的影響

      作者:admin 發表時間:2012/6/19 17:38:01

      摘要:本文通過實驗測定帶漆鋼板漆層厚度對磁粉探傷儀檢測靈敏度的影響,確認隨著漆層厚度的增加,缺陷檢出率下降;在磁粉探傷儀單極提升力大于7.5Kg并在一定漆層厚度范圍內,仍能可靠地發現深度0.5~1.0mm的人工刻槽缺陷。

      .前言

      在生產實踐中,例如港口塔吊的吊臂、高層建筑的鋼板結構件、壓力容器、儲罐等都是重要的承力件,通常需要進行定期的現場在役檢測以確保使用安全。這些構件上都涂有防銹漆,按照GB J205-83《鋼結構工程施工及驗收規范》的規定,室外構件一般要求涂覆四遍防銹油漆,其漆層厚度至少達到175微米。由于這種大型結構件難以按常規磁粉檢測要求預先全面除漆,特別是其許多重要部位往往處于高空狀態,因此選擇電磁軛進行磁粉探傷是比較方便的,顯示介質采用濕磁粉法時,在檢測操作過程中磁懸液的流淌容易使操作人員的攀登、就位和操作造成不便甚至影響安全,故考慮采用干粉法進行磁粉探傷。檢測的目標是要發現深度0.5~1.0mm的疲勞裂紋。在上述條件下,磁粉檢測的靈敏度與可靠性就是我們所關注的問題。

      .檢測方案的考慮

      磁粉檢測的實質是通過對被檢工件施加磁場使其磁化(整體磁化或局部磁化),在工件的表面和近表面缺陷處將有磁力線逸出工件表面而形成漏磁場,有磁極的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕,從而顯示出缺陷的存在。

      對于帶漆工件,漆層對磁力線存在一定的磁阻,使得工件表面的漏磁場減弱,只有能穿越漆層逸出到表面的磁力線能形成漏磁場,并且必須有足夠的強度能夠吸附磁粉,才能顯示磁痕,保障檢測的靈敏度與可靠性。如圖1所示。

      磁粉探傷裂紋顯示圖

      與磁場強度密切相關的電磁軛性能參數通常是以提升力勵磁安匝數作為主要的技術指標,我們曾試用提升力只有2.5Kg(實測結果)的馬蹄形交流電磁鐵,在鋼板上漆層厚度

      22微米的情況下就已經基本喪失了檢測靈敏度(按下面所述的試件),后來改用CXX-3B型旋轉磁場交叉電磁軛,其四極合用情況下的提升力達到14Kg(實測結果),單極提升力可達到7.5Kg(實測結果),能夠滿足本試驗的需要。本試驗采用濟寧產的空心球形磁粉(灰黑色,粒度80~300目)作為顯示介質。

      試樣的制作:

      在一塊厚度6mm,面積660x660mm220#鋼板近邊緣部分的板面上,用高速鋼扁鏟鑿出0.5mmx10mm1.0mmx13.4mm的兩條V形槽作為人工缺陷。選用鈣脂白色磁漆(主要成分為重體碳酸鈣、鋅鋇白和熟油等),這是一種普通油漆,其顆粒較粗、均勻性較差,目的是在最普通的情況下進行試驗。

      每涂刷一次油漆,待其干涸后,用千分尺測量漆層厚度(鋼板總厚度減去事先測定的鋼板板材厚度),并進行一次粉探傷測試,記錄觀察結果,然后再涂刷一遍油漆,重復上述步驟,直到漆層厚度達到198微米。由于一直是在同一個缺陷部位測試,可以避免人工缺陷、鋼板厚度以及鋼板材料成分和冶金組織變化造成的影響。

      需要說明的是,由于刻槽是手工鑿成的,其槽深在全長上還不夠均勻一致,與設定值有一定誤差,經測定結果如下:

       

      0.5mmx10mm

      1.0mmx13.4mm

      刻槽深度(mm)

      一端0.58;中間0.56;另一端0.36

      一端0.74;中間0.77;另一端1.05

      刻槽開口寬度(mm)

      0.50

      0.70

      刻槽長度(mm)

      10.0

      13.4

      刻槽深寬比

      ~1

      ~1.2

      一般認為缺陷的深寬比越大對磁粉探傷越有利,這是因為缺陷的深寬比越大,能產生的漏磁場越強,缺陷越容易被發現。在本實驗中采用的人工缺陷的深寬比近于1,而且開口寬度較大,故處在不利的狀態,然而卻有助于考慮檢測的可靠性,因為這種人工缺陷若能有效地檢測出來,則對檢測實際存在的自然缺陷應當更有可靠性。而且,由于缺陷開口寬度較大,在刷涂油漆時,必然有油漆把刻槽內的縫隙填滿,缺陷內不再是空氣介質,使得基體與缺陷的導磁率差異不是最大,這也是從最惡劣的檢測條件來考慮的。

      還需要說明的是,之所以不采用渦流測厚儀測量漆層厚度的原因是該油漆的均勻性差,用7504型渦流涂層測厚儀測量發現示值漂移太大,甚至達到50為米左右的誤差,因此仍然采用千分尺做機械式測量,這樣的測量結果誤差較小。

      .實驗結果

      在每次測試時,對顯示清楚的磁痕用游標卡尺測量磁痕長度并記錄下來,在電磁軛提升力一定的條件下(7.5Kg),對應漆層厚度和磁痕長度的測量結果如圖2所示。

      由圖2可見,深度大的缺陷能在較厚的漆層情況下仍有清楚顯示(長度變短,不過本實驗中人工刻槽的深度不均勻也是影響因素之一),深度淺的缺陷在一定漆層厚度時就已經無法顯示出來了。

      可以設想,如果所用電磁軛的提升力能在進一步提高,相信有可能在更厚的漆層情況下檢測出較淺的裂紋。

      .討論

      在常規的磁粉探傷中,經常使用A型靈敏度試片來校驗磁粉探傷的靈敏度,它要求與被檢工件緊密接觸(指與被檢件的金屬表面緊密接觸),在本文的實驗條件下,有漆層的存在,能否使用A型靈敏度試片校驗檢測靈敏度也是本實驗需要做的工作。在每次測試時,也采用了A型靈敏度試片進行了實驗,其擺放位置是固定的,以盡可能減少試驗誤差,如圖3所示。實驗結果見表1。

      1 不同漆層厚度時A1試片的磁痕顯示

      漆層厚度μm

      A1 15/100

      A1 30/100

      A1 60/100

      0

      清晰

      清晰

      清晰

      15

      兩個清晰圓弧

      清晰

      清晰

      33

      兩個清晰圓弧

      清晰

      清晰

      57

      兩個清晰圓弧

      清晰

      清晰

      66

      兩個清晰圓弧

      清晰

      清晰

      88

      兩個清晰圓弧

      清晰

      清晰

      99

      兩個較清晰圓弧

      兩個清晰圓弧

      清晰

      107

      兩個清晰圓弧

      兩個清晰圓弧

      清晰

      119

      兩個清晰圓弧

      兩個清晰圓弧

      清晰

      131

      兩個較清晰圓弧

      兩個清晰圓弧

      清晰

      149

      兩個淡短弧

      兩個清晰圓弧

      清晰

      189

      兩個稍淡短弧

      兩個清晰圓弧

      清晰

      197

      兩個稍淡短弧

      兩個較清晰圓弧

      清晰

      237

      稍見短弧

      兩個較短淡圓弧

      清晰

      244

      稍見磁痕

      兩個較短淡圓弧

      清晰

      262

      不可見

      兩個較短淡圓弧

      清晰

      注:顯示磁痕因為成圓弧狀而未予測量長度

      注:

      ①A型試片是用黃油粘貼在缺陷的中間位置,以試片上的圓環磁痕顯示作參考,試片、缺陷和磁極的相對位置在每次測試時都保持不變,以求盡量減少測試誤差;

      為了便于用千分尺測量漆層厚度,受千分尺結構尺寸所限,缺陷刻制在試板近邊緣部分,因此所使用的四極旋轉磁場電磁軛只能用上三只磁極,第四極懸空。

      由表1的結果來看,在對帶漆鋼板進行磁粉探傷時,仍有希望利用A型靈敏度試片作為檢測靈敏度校驗之用,但需要作進一步的定量驗證工作(即A試片顯示程度、裂紋檢出和漆層厚度三者的對應關系)。

      .結論

      根據以上試驗結果,發現對于漆層厚度達到175μm左右的鋼板結構件采用電磁軛干粉法磁粉探傷時,要求電磁軛的單極提升力應當至少達到7.5Kg甚至更高,才能對深度1mm左右的疲勞裂紋有較可靠的檢測靈敏度。

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