鐵磁性材料焊縫的表面檢測探究

張博 霍天龍

(桂林航天工業(yè)學(xué)院 電子信息與自動化學(xué)院，廣西 桂林 541004)

承壓設(shè)備、鐵路、橋梁等關(guān)鍵領(lǐng)域，常以鐵磁性材料為主[1]。本文對某承壓設(shè)備鐵磁性管材試件的對接焊縫處進(jìn)行滲透檢測、磁粉檢測，通過兩種表面檢測方法的靈敏度及缺陷檢出準(zhǔn)確率做出對比。實驗結(jié)果表明對鐵磁性材料進(jìn)行表面無損檢測時，建議優(yōu)先選擇磁粉檢測，為工程上鐵磁性材料的表面無損檢測提供合理的檢測依據(jù)。

1 檢測對象

承壓設(shè)備鐵磁性管材對接焊縫，規(guī)格Φ105 mm×10 mm×150 mm，材料為碳素鋼，材料牌號為20#，焊接方法氬弧焊。

2 滲透檢測

2.1 滲透檢測工藝

2.1.1 檢測器材

滲透檢測劑選擇上海新美達(dá)探傷器材有限公司、DPT-5、同族組、噴罐式著色滲透探傷劑，包括著色滲透劑、清洗劑及顯像劑，如圖1所示。

圖1 著色滲透探傷劑

2.2.2 滲透檢測過程

檢驗場地，被檢試件表面白光照度不低于500 lx；檢測前采用不銹鋼鍍鉻輻射狀裂紋試塊(B型試塊)校驗操作方法和工藝系統(tǒng)靈敏度，如圖2所示，圖中依次標(biāo)出缺陷序號1、2、3。依據(jù)NB/T 47013.5—2015《承壓設(shè)備無損檢測 第5部分 滲透檢測》，靈敏度為C級[2]，證明滲透檢測劑族組靈敏度較高，符合滲透檢測要求。

圖2 B型試塊校驗

(1)表面準(zhǔn)備和預(yù)清洗：采用溶劑去除的方法對被測試件表面進(jìn)行預(yù)清洗，將清洗劑噴灑到潔凈不脫毛的絨布上，用該不脫毛絨布對被測試件進(jìn)行擦拭，去除試件表面的焊接飛濺、焊渣、碎屑、毛刺等，保證被測試件表面干凈、平滑、無油污，避免偽缺陷產(chǎn)生[3]。

(2)施加滲透劑：手持裝有著色滲透劑的噴罐，當(dāng)噴罐噴口距被測焊縫距離約300 mm處時按壓噴罐進(jìn)行噴涂，被測試件滲透溫度控制在10～50 ℃，滲透時間在5～10 min，注意在噴涂著色滲透劑過程中，應(yīng)保證被測試件待檢測區(qū)域應(yīng)完全被滲透劑覆蓋，同時被測試件在滲透時間內(nèi)應(yīng)一直處于潤濕狀態(tài)[4]。滲透劑的噴涂，如圖3所示。

圖3 施加滲透劑

(3)去除多余滲透劑：滲透劑去除時應(yīng)注意單向擦拭被測試件焊縫表面，避免偽缺陷的產(chǎn)生。被測試件大部分多余滲透劑采用未施加清洗劑的潔凈不脫毛的絨布單向擦拭去除，剩余的少部分滲透劑采用噴有清洗劑的潔凈不脫毛的絨布單向擦拭去除，反復(fù)上述步驟，直至少部分滲透劑去除干凈為止。

(4)干燥：采用室溫自然干燥法，干燥時間1～2 min。

(5)顯像：搖動顯像劑噴罐，使顯像劑懸浮液混合均勻，噴罐噴口與被測試件傾斜角約為40°，距離約為300 mm，輕壓噴罐掌握合適的力度，在被測試件表面形成一層均勻的薄膜。顯像時間為5～30 min，顯像后的缺陷顯示如圖4所示。

圖4 滲透檢測顯像后的缺陷顯示

2.2 檢測結(jié)果

通過圖4滲透檢測顯像后的缺陷顯示，該被測試件焊縫處存在兩處缺陷顯示，一處為l1≈5 mm的縱向缺陷，一處為l2≈4 mm的橫向缺陷。

3 磁粉檢測

3.1 磁粉檢測工藝

3.1.1 磁粉檢測設(shè)備

本文采用CDG—2000型多功能熒光磁粉探傷機(jī)，如圖5所示。該設(shè)備采用可控硅調(diào)壓，電流連續(xù)可調(diào)，過流、過壓及超溫多重保護(hù)；具有周向磁化、縱向磁化及復(fù)合磁化三種磁化方式。

圖5 CDG-2000型多功能熒光磁粉檢測機(jī)

依據(jù)NB/T 47013.4—2015《承壓設(shè)備無損檢測第4部分磁粉檢測》，熒光磁粉磁懸液濃度配置為0.5～3.0 g/L，沉淀濃度為0.1～0.4 mL/100mL[2]。

3.1.2 檢測方法

本文采用周向磁化與縱向磁化疊加的復(fù)合磁化方法對被測工件進(jìn)行復(fù)合磁化，周向磁化采用軸向通電法，縱向磁化采用磁軛法[5]。復(fù)合磁化后在試件上產(chǎn)生螺旋形磁場，不同時刻，試件上不同部位的磁場大小和方向不同，可檢測被測試件上多個方向的缺陷。

3.1.3 磁化規(guī)范

(1)周向磁化

軸向通電法：可用于檢測試件外表面與電流平行的縱向缺陷和斷面的徑向缺陷[6]。

軸向通電法磁化規(guī)范，連續(xù)法磁化電流交流計算公式：

I=(8-15)D

(1)

外徑Φ為105 mm，I=(8-15)D=(840-1 575)A，被測試件周向磁化電流范圍為840～1 575A。

(2)縱向磁化

磁軛法：用于發(fā)現(xiàn)兩磁極連線垂直的缺陷。

本文采用CDG-2000型多功能熒光磁粉檢測機(jī)對被測試件進(jìn)行磁粉檢測，該設(shè)備的縱向磁化電流可調(diào)，磁化被測試件時，選擇A1-15/100的標(biāo)準(zhǔn)試片校驗靈敏度，靈敏度校驗如圖6所示。

圖6 標(biāo)準(zhǔn)試片校驗靈敏度

3.1.4 磁粉檢測過程

(1)預(yù)處理：清除試件表面的油污、灰塵、鐵銹、毛刺、焊渣等表面雜質(zhì)。

(2)按照CDG-2000型多功能熒光磁粉探傷機(jī)操作規(guī)程安裝被測試件，如圖7所示。

圖7 安裝被測試件

(3)檢驗人員進(jìn)入檢測暗區(qū)，需黑暗適應(yīng)3～5 min，并用照度計對檢測暗區(qū)進(jìn)行測試，保證可見光照度不大于20 lx。

(4)CDG-2000型多功能熒光磁粉探傷機(jī)可實現(xiàn)全自動及半自動磁粉檢測，為便于觀察，將設(shè)備調(diào)到手動操作狀態(tài)，依次按起動按鈕、夾緊按鈕、噴淋按鈕、磁化按鈕，觀察結(jié)束后按動退磁按鈕對工件進(jìn)行退磁處理。該設(shè)備使用過程中應(yīng)注意被測試件只有在按動夾緊按鈕被夾緊后方可進(jìn)行下一步操作；磁化過程和噴灑磁懸液可同時進(jìn)行；噴淋磁懸液和觀察缺陷顯示時均可按動旋轉(zhuǎn)按鈕，旋轉(zhuǎn)被測試件使磁懸液噴灑均勻，旋轉(zhuǎn)被測試件觀察不同位置的缺陷。磁懸液噴灑如圖8所示，缺陷顯示情況如圖9所示。

圖8 噴灑磁懸液

圖9 磁粉檢測缺陷顯示

3.2 檢測結(jié)果

4 對比分析

綜上所述，依據(jù)某鐵磁性管材對接焊縫處的滲透檢測、磁粉檢測分析對比如表1所示。

表1 鐵磁性管材對接焊縫表面檢測方法比較

5 結(jié)論與建議

(1)通過對被測試件滲透檢測及磁粉檢測結(jié)果進(jìn)行對比，鐵磁性管材對接焊縫試件使用磁粉檢測方法具有較高的檢測靈敏度及較高的缺陷檢出率。

(2)對多個與被測試件材料牌號相同的鐵磁性管材對接焊縫試件進(jìn)行滲透檢測和磁粉檢測，試驗結(jié)果均具有上述特征，因此工程上對20#碳素鋼及成分相近的鐵磁性材料工件，其表面及近表面缺陷檢測建議優(yōu)先采用磁粉檢測。