磁粉探傷在CDZ18°鉆桿吊卡檢測中的應用

劉耀武　王中華

摘 要：在超聲波探傷、滲透探傷、渦流檢測、磁粉探傷等四種檢測方法對CDZ18°系列鉆桿吊卡進行檢測比較中，磁粉檢測方法做到及時發(fā)現(xiàn)裂紋的存在，對修復CDZ18°系列鉆桿吊卡提供了可靠依據(jù)。

關(guān)鍵詞：CDZ18° 鉆桿吊卡 檢測方法

CDZ18°鉆干吊卡是石油天然氣和地質(zhì)勘探用于懸持鉆桿起升或下降的重要工具，長期使用過程中，CDZ18°鉆桿吊卡的兩上下耳承受彎曲變形，本體下部承受拉力的作用，卡頁承受拉力作用，還有井隊使用過程中操作不規(guī)范，使得吊卡的關(guān)鍵部位容易產(chǎn)生裂紋，易造成鉆具落井事故。因此，在使用后為杜絕事故隱患、確保鉆井施工安全必須進行無損檢測。

一、方法比較

1.超聲波探傷

對CDZ18°鉆桿吊卡探傷操作不易，因其外形曲面多，形狀復雜，得用多種探頭及方法，成本高。

2.滲透探傷

對工件表面開口缺陷檢查出靈敏度高，但它的成本高，每次探傷得用三套滲透液，且被探件要求表面光滑，對人體有害，對環(huán)境污染較重，單個工件檢測效率低成本高，重復性不好。

3.渦流檢測

對形狀復雜的工件不合適。有邊界效應影響，對缺陷性質(zhì)難以判斷，對鐵磁性材料探傷靈敏度不如磁粉探傷和滲透探傷。

以上方法的檢測對探傷CDZ18°鉆桿吊卡的檢測都有一定的局限性，二磁粉探傷不同，它可以檢測復雜的工件表面，且對被探面的光潔度要求不高，它可以檢測出工件的表面及近表面的缺陷、缺陷的位置、形狀、大小非常直觀，靈敏度高，可以檢測出微米級寬度的缺陷，幾乎不受工件大小和形狀的影響。

二、磁粉探傷的工作原理

是利用漏磁場吸附磁粉形成磁痕顯示進行探傷。所謂漏磁場，就是鐵磁性材料磁化后，在不連續(xù)處或磁路截面變化處磁感應線離開或進入表面時形成的磁場。漏磁場形成的原因是由于空氣的磁導率遠遠小于鐵磁性材料的磁導率。如果在磁化了的工件上存在不連續(xù)性或裂紋則磁感應線優(yōu)先通過磁導率高的工件，這就迫使部分磁感應線從缺陷下面繞過形成磁感應的壓縮。但是，工件上這部分可容納的磁感應線數(shù)目也是有限的又由于同性磁感應線相斥，所以部分磁感應線從不連續(xù)性中穿過。另一部分磁感應線遵循折射定律，幾乎垂直從工件表面進入空氣中，繞過缺陷又折回工件中形成了漏磁場。漏磁場對次分的吸附可看成是磁極的作用，如果有磁粉在磁極間通過則被磁化，呈現(xiàn)出N級和S級并沿著磁感應線排列起來，當磁粉在漏磁場的兩極相互作用時磁粉就會被吸附并加速移動到缺陷上，由于漏磁場的寬度要比缺陷實際的寬度大數(shù)倍至數(shù)十倍所以磁痕對寬度具有放大作用?？梢詫⒛恳暡豢梢姷娜毕蒉D(zhuǎn)變?yōu)槟恳暱梢姷拇藕凼怪菀子^察出來。從而顯示出不連的位置形狀及大小。

三、磁粉探傷的檢測方法

1.工件的磁化方法

磁化的方法有很多種。在工件中建立一個環(huán)繞工件并于工件軸垂直的周向的閉合磁場的方法稱為周向磁化法，用于發(fā)現(xiàn)與工件軸平行的縱向缺陷，它又可細分為中心導體法、偏置芯棒法、通電發(fā)、觸頭法、感應電流法、環(huán)形工件繞電纜法等。將電流通過環(huán)繞工件的線圈沿工件縱向方向進行磁化的方法稱為縱向磁化法主要用于發(fā)現(xiàn)于工件軸的垂直的周向缺陷。它又可細分為線圈法、磁軛法、永久磁軛法等。

2.工件施加磁粉方法

根據(jù)磁化與檢測時機不同，在外加磁場磁化的同時將磁粉或磁懸液施加在工件上進行檢測的方法稱為連續(xù)法，而停止磁化后再進行檢測的方法叫剩磁法，根據(jù)檢測所用載體的不同選用磁懸液的叫濕法，而使用磁粉的叫干法，干法檢測特別適用大面積或野外探傷。濕法對表面細小缺陷檢出能力高，特別適合于不規(guī)范形狀的工件。由于CDZ18°吊卡的外表面形狀不規(guī)則有平面也有曲面所以特別適合于磁軛法濕法探傷。

四、探傷過程

1.做好儀器的準備工作。記錄被探傷件的規(guī)格、材質(zhì)、編號、用途等參數(shù)以及探傷機型號、靈敏度試片型號等。

2.先將工件表面進行預處理，將需探傷部位的表面鐵銹、油污、油漆等打磨干凈。

3.接好電源并對儀器進行預熱，預熱時間要求5分鐘。

4.配制磁懸液，并將配制好的磁懸液滴出幾滴在工件上，看其濃度及潤濕性是否合適，若不合適，磁懸液需重新配制。

5.將A型試片A1-30/100貼于被探部位用磁軛充磁，邊充磁邊噴上磁懸液，再用紫外線燈照射看能否顯示出試片上的缺陷，如可顯示則開始探傷。檢查探傷機的提升力是否符合要求。取下試片擦洗、涂上防銹油，放回原處。

6.對工件進行探傷，并注意對同部位需要垂直交叉磁化，以及要有復查間距，探傷后關(guān)掉磁軛電源。用黑光燈照射觀察磁痕顯示，進行磁痕解釋、定性、定位及記錄磁痕。

7.如果沒有裂紋則組裝維修后繼續(xù)使用，如本體有裂紋則判報廢，卡頁有裂紋則跟換卡頁。

五、技術(shù)指標

MODEL FC-100/F 紫外線燈CONTOURPROBE 磁軛探傷儀已用于現(xiàn)場檢測工作中，特點：小巧輕便，移動性強，檢測速度快易于分辨?？砂l(fā)現(xiàn)微米級寬度大小的缺陷。

1.磁粉標準：干法常用80 160目粗磁粉，濕法常用300目以上的細磁粉。

2.熒光磁粉探傷中所用過的紫外線波長范圍在320-400nm，中心波長為365nm。紫外線燈接通電源5min后再進行工作。

3.磁懸液濃度：非熒光磁粉為10～25g/L，熒光磁粉為0.5～2.0g/L。

4.磁軛磁化范圍：從兩級連線中心處向兩側(cè)各為L/4為短軸的橢圓形所包圍的面積，磁極間距通常為50～200mm為宜。磁軛提升力為45≥N。

六、實施效果

此項檢測技術(shù)在CDZ18°系列鉆桿吊卡的應用。2006年共對使用半年以上的不同型號CDZ18°系列鉆桿吊卡，進行了245次檢測，共發(fā)現(xiàn)9只卡頁有裂紋，一只吊卡本體軸孔處有裂紋。

經(jīng)滲透檢測驗證，磁粉檢測所發(fā)現(xiàn)的裂紋全部得到的驗證，因此證明了磁粉檢測方法對CDZ18°系列鉆桿吊卡的有效性，起到了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

磁粉檢測是一種發(fā)展前景廣闊的技術(shù)，隨著科學技術(shù)的發(fā)展必將得到愈加廣泛的應用。

參考文獻

[1]磁粉探傷的教材：中國鍋爐壓力容器安全雜志社1999.02.18.

[2]業(yè)代平、蘇李廣磁粉檢測[M]北京：機械工業(yè)出版社.2004.