杨艺琴(湖南省张家界机务段,湖南张家界 427301)
摘要:针对无损检测Ⅱ级MT人员资格考核中的标准及典型缺陷的检测数据,进行统计与分析,就如何选择有关探伤工艺与操作方法进行探讨。
关键词:典型缺陷;检测人员;漏检率;误判率;工艺选择及操作方法
中图分类号:TH87 文献标识码:B 文章编号:1671-2471(2003)01-0030-04
1 前言
1.1 在射线、超声、磁粉、渗透等常规探伤方法中,磁粉法因具有工艺简单,检查速度快及对裂纹缺陷敏感等优点,而广为应用;由于工件结构、使用介质特性和现场环境条件会影响探伤结果的可靠性;尤其是在相同工作条件下,对相同的典型缺陷进行无损检测,由于检测人员技术水平、检测方位、检测工艺等因素变化和影响,其结果存在很大的差异;笔者通过对大量检测数据进行统计分析,全面的了解、掌握上述因素影响的大小程度,如何选择合理的工艺和操作方法来确保探伤结果精确,是本文所探讨的问题。
1.2 检测人员对典型缺陷漏检率、误判率的影响:
(以下不考虑缺陷性质和尺寸,检出即为有,漏检即为无)
按处数的缺陷的漏检率8.0% 20.0%按处数的缺陷的误判率14.0% 55.5%(按处数计的缺陷漏检率,即为有缺陷的工件检验结果为无缺陷;按处数计的缺陷误判率,即为无缺陷的工件检验结果为有缺陷)由上表的统计数据可以看出,不合格人员缺陷漏检率和误判率远大于合格人员,这真实反映了不同检测人员之间的技术水平综合操作技能的差异及对缺陷相关显示观察解释与评定能力的差异。由此可知,提高检测人员的综合操作技能及对真实缺陷的正确检出能力,以及对伪磁痕显示,非相关磁痕显示的正确判别能力是非常重要的。
2 工艺和操作方法的影响
2.1 被检表面准备
被检表面状态对缺陷检出灵敏度影响很大,清洁的工件表面是探伤取得成效的前提。使用中产生的危险性缺陷大多位于介质接触的内表面,因此工件表面污迹、锈蚀和氧化皮必须清理干净,有些工件外表面的漆层(指厚度在0.5mm以下的防腐漆层)可进行清洗而严禁打磨,文献[1]通过实验验证了工件带漆层进行磁轭法探伤影响较小;如果进行不必要的打磨不仅耗费大量的人力和物力,而且会对工件防腐层造成永久性的损害。
2.2 综合性能实验
在工件上用A型标准试片校核综合性能灵敏度,试片应贴于操作条件最为恶劣,对探伤灵敏度最不利的部位来校核综合性能灵敏度。
2.3 探伤操作方法与质量控制
任何探伤操作方法都是在以工件得到有效磁化的同时,获得较好的磁痕显示为目的。用磁轭法探伤要达到这个目的,必须对磁极与被检表面的接触间隙、磁轭在工件的行走速度、磁粉施加时机及被检表面可见度等要点进行全过程的质量控制。
2.3.1 当磁轭与被检表面完全接触,形成环型回路长度为L,磁极截面积为S,线圈总匝数为N,各匝中电流强度为I,磁导率为μ,根据磁路定律得回路中的磁通量
式中
R:总磁阻
若磁轭与被检表面存在接触缝隙L0,它的存在使总磁阻R增加了L0/S0,这时工件磁通量为
式中
L0:缝隙宽度
S0:缝隙截面积
设L=440mm,N=1000,I=5A,μ=600,计算磁极与被检表面存在的缝隙分别为0mm、2mm时,磁场强度H各为多少?
当缝隙较窄时,缝隙内的磁感应强度近似等于铁心内磁感应强度(B=B0=H)并设S0=S
斯特)
以上计算表明:缝隙为2mm时,磁场强度是没有缝隙时15%,磁场强度随着缝隙增大而急速下降,通过调整磁极方位使接触间隙最小是控制磁化质量的重要手段。
2.3.2 控制磁轭拖动速度
探伤操作时必须控制磁轭速度,保证磁化时间在规定的范围之内,行走速度参照速度公式计算选定
V=S/T(mm/s)
式中
V:磁轭行走速度(mm/s)
S:磁轭有效探伤宽度(mm)
T:规定的磁化时间(s)
两磁极内侧在行走方向上的跨越宽度为100mm,实际有效探伤宽度为80mm,查得JB4730-94标准规定连续法的通电磁化时间为T=(1~3)(s)则磁轭行走速度V=80/(1~3)(mm/s)=27~80(mm/s)=1.62~4.8(m/min)
以上计算未包括喷洒磁粉的时间,若磁轭行走速度过快,工件得不到有效磁化,则容易造成漏检。
2.3.3 交叉磁轭磁化
我们用的磁轭法是对工件进行局部磁化,两极间磁力线大体上平行于两级的连线,磁化场垂直于缺陷,磁粉显示的缺陷最清楚;磁化场倾斜于缺陷,磁粉显示缺陷的能力较差;而磁化场平行于缺陷,则磁粉根本不显示缺陷,不利于发现与两极连线垂直的缺陷。
我们所用的磁轭只有两个磁极,由于是单方向磁化,它只能发现于两级连线方向垂直或成一定角度的缺陷,对平行于两极连线方向的缺陷则不能发现。为了不使缺陷漏检,对同一部位至少要作两次互相垂直的探伤;在使用马蹄磁轭法探焊缝时,应将焊缝分段标记,在每一个探伤区段内将磁极连线与焊缝中心线成45度角作两次互为垂直的磁化探伤,且保证每个探伤区段之间有15mm以上的重叠。
2.3.4 环境光照度的控制
探伤现场被检表面可见光照度应达到有关标准要求,均匀而明亮的照明是探伤操作取得成效的基础,磁粉探伤全过程必须在充足的自然光或白光下进行。
3 磁痕的判别与评定
3.1 相关磁痕(缺陷磁痕)
3.1.1 根据表面缺陷的成因,可将这种缺陷分成两大类,即制造过程产生的缺陷和使用过程中产生的缺陷。
3.1.1.1夹杂物
夹杂的磁粉聚集一般呈分散点状或弯曲的短线状。磁痕显示不太清晰,图形各异,一般不太尖锐。
3.1.1.2分层
经磁粉探伤就会出现长条状或断续分布的磁痕,磁粉聚集一般较密而清晰。
3.1.1.3发纹
3.1.1.3.1发纹磁痕沿金属纤维方向分布,呈细而直线状。
3.1.1.3.2发纹深度较浅,宽度也很小,所以磁痕聚集不密但均匀;擦去磁痕后,一般肉眼看不见。
3.1.1.3.3发纹一般不太长,多在20mm以下,有的呈连续状,也有的呈不连续分布。
3.1.1.3.4判断发纹最简单直接的方法是用刀片沿发纹垂直方向横刮,没卡断感觉是发纹,若有卡断感觉则是裂纹。
3.1.1.4轧制裂纹
磁粉聚集一般较密,清晰可见。
3.1.1.5锻造裂纹
磁痕浓密,清晰可见,呈直线或弯曲线状。
3.1.1.6折叠
3.1.1.6.1折叠磁痕多与表面成一定角度,常出现在尺寸突变处,易过热部位或者拔长过程中形成对折。
3.1.1.6.2磁痕有的与淬火裂纹相似,有的成沟状,磁痕较宽,也有的呈鳞片状。
3.1.1.7焊接裂纹磁痕特征:清晰可见。
3.1.2 使用过程中产生的缺陷
疲劳裂纹容易发生在应力比较集中的地方,其磁痕特征是:裂纹处集中的磁粉比较多而粗,裂纹两端的磁粉逐步减少而细,呈两边对称延伸的曲线状;除去磁粉后,一般有肉眼可见的细纹痕迹。裂纹深度一般较深。如图1:
3.2 非相关磁痕
磁粉探伤所形成的磁痕,可能是真正的缺陷,也可能是伪缺陷。伪缺陷虽然也是由漏磁场引起的,但这种漏磁场不是由材料缺陷引起的,它对工件的强度和使用并不发生影响,因此伪磁痕不作为缺陷处理。伪磁痕的产生与试件的形状、材质、加工状态及操作不当有关。
3.2.1 组织结构不均匀
组织结构不均匀的分界面处磁痕的磁导率发生变化,由于在交界处组织不同,两处磁导率发生变化。还有某些工件的焊缝金属与母材质差异较大,电镀层与母材质差异较大易产生伪磁痕。我段机车进行第一次中修时,在探伤作业中发现几个气缸盖过桥处都有相同的磁痕。我们对此磁痕产生怀疑,经与厂家探讨,才知他们在大修过程中对此部位进行了超导焊修。这样同一界面上由于不同的热处理就会在交接面处产生漏磁场,形成磁粉聚集,一般常以宽幅模糊的指示迹象出现;发现这种情况,我们可用渗透探伤或超声波探伤来鉴定。
3.2.2 工件截面突变出磁痕
当工件上有小孔、键槽、螺纹、齿根时由于截面缩小,迫使一部分磁力线跑出工件形成漏磁场。
这样形成的磁痕分布不太密,且有一定的宽度,有规律的重复出现在同类的工件上。因此结合工艺过程和工件形状进行分析判断不难查找到磁痕形成的原因。如图2所示空心轴内部键槽引起的非相关磁痕。
工件的螺纹根部或齿根部也常常产生非相关磁痕,甚至遍及整个根部,这种磁痕与缺陷的磁痕很难区分。若采用剩磁法,使用低浓度磁悬液并适当延长磁悬液的施加时间,有利于这类磁痕的消除。
3.2.3 磁写
当两个磁化的工件互相摩擦或用一钢块在一个磁化工件上划一下,在接触部位便会发生磁性变化叫磁写。磁写可以在任何部位出现,磁痕松散,线条不清晰。将工件退磁后重新磁化检验一般不再出现。
3.2.4 机加工引起的磁痕
机加工时刀痕或存在划痕,会产生伪磁痕,磁粉不密,但有重复性。在凹处有金属光泽,以此可与裂纹相区别。
总结语
磁粉探伤结果的可靠性首先取决于探伤人员技术水平操作技能、知识水平和探伤人员的工作态度及责任心。同时探伤人员技术熟练程度也是相当重要的。
参考文献
[1]周志伟.带涂层在役压力容器的无损检测,无损检测1996.
作者简介:杨艺琴(1965- ),女,湖南省张家界市人,助理工程师,研究方向为探伤技术。
