帶防銹層結(jié)構(gòu)件磁粉探傷的磁路分析及探傷靈敏度的確認(rèn)

王洪欣，任 帥，劉兆羽

（國(guó)家客運(yùn)架空索道安全監(jiān)督檢驗(yàn)中心，北京 100007）

索道上重要受力部件的表面防銹蝕技術(shù)發(fā)展迅速，特別是一些進(jìn)口索道，表面防銹層性能很好，即使運(yùn)行多年，其表面防銹層往往完好如初。一些進(jìn)口索道設(shè)備鍍層與金屬本體結(jié)合非常牢固，想要去除鍍層，難度很大；即使去除后恢復(fù)的難度更大，且處理過的部位極易局部腐蝕。對(duì)這類表面防銹層完好的設(shè)備進(jìn)行探傷時(shí)，如能進(jìn)行表面帶涂層磁粉探傷，不僅省時(shí)省力，并且不影響設(shè)備原有的防銹層［1－3］。

1 標(biāo)準(zhǔn)靈敏度試片使用的誤區(qū)

國(guó)內(nèi)很多無(wú)損檢測(cè)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)人員，在進(jìn)行帶防銹層工件探傷時(shí)，存在一個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)：通過靈敏度試片確定磁粉檢驗(yàn)設(shè)備、磁粉和磁懸液的綜合靈敏度（系統(tǒng)靈敏度），并最終確認(rèn)磁化規(guī)范的可行性。

對(duì)于不帶防銹層的、打磨光潔的工件，將標(biāo)準(zhǔn)試片貼在工件不同部位，可以大致了解工件表面有效磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向以及有效磁場(chǎng)區(qū)，大致確定較理想的磁化規(guī)范。這是由于磁軛兩極間磁感應(yīng)線絕大部分通過磁導(dǎo)率較大的工件形成閉合回路，標(biāo)準(zhǔn)試片磁粉聚集程度主要取決于工件（近表面）的磁場(chǎng)強(qiáng)度。

但是，對(duì)于帶防銹層工件的探傷，標(biāo)準(zhǔn)靈敏度試片不能反映工件的局部磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁化效果。由于防銹層的存在，磁軛兩極間的磁感應(yīng)線部分通過工件形成閉合回路，還有一部分通過空氣在磁軛兩極間形成閉合。由于磁感應(yīng)線沿磁阻最小路徑通過，兩部分磁感應(yīng)線的多寡取決于防銹層磁阻，而它又主要取決于防銹層的厚度。

2 結(jié)構(gòu)件磁粉探傷的磁路分析

磁感應(yīng)線具有以下特性：是具有方向性的閉合曲線；互不相交；可描述磁場(chǎng)的方向和大??；沿磁阻最小的路徑通過；相互排擠。根據(jù)磁感應(yīng)線的這些特性，帶防銹層工件磁粉檢測(cè)時(shí)，磁感應(yīng)線的分布如圖1所示。

圖1 工件內(nèi)外磁力線分布示意圖

在電流一定的情況下，電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度是確定的，即其產(chǎn)生的磁感應(yīng)線條數(shù)是確定的，假設(shè)為N，如圖1所示。

不帶防銹層的、打磨光潔的工件探傷時(shí)，由于工件具有相對(duì)較大的磁導(dǎo)率，而磁感應(yīng)線是沿磁阻最小的路徑通過的，故電磁鐵產(chǎn)生的磁感應(yīng)線絕大多數(shù)（假設(shè)為X條）都穿過工件，形成閉合回路。由于介質(zhì)中的磁感應(yīng)線相互排擠，又有極少數(shù)磁感應(yīng)線（假設(shè)為Y，Y＝N－X）未穿過工件，在空氣中形成閉合回路。此時(shí)，X?Y。

對(duì)帶防銹層工件探傷時(shí)，由于防銹層（非鐵磁性材料）具有較大的磁阻，磁軛產(chǎn)生的磁感應(yīng)線不能順利進(jìn)入工件，如圖1所示。并且，隨著防銹層厚度t的增大，進(jìn)入工件的磁力線條數(shù)X會(huì)隨之減少，而Y值則會(huì)增大，磁感應(yīng)線總條數(shù)N＝X＋Y保持不變。

試驗(yàn)表明，同等操作條件下，工件表面防銹層越厚，標(biāo)準(zhǔn)試片上的磁痕顯示越清晰。此時(shí)試片上磁痕的形成，主要受到空氣中磁力線的作用，而不再取決于工件內(nèi)部的磁力線?？梢?，對(duì)帶防銹層工件探傷時(shí)，通過標(biāo)準(zhǔn)試片來(lái)檢驗(yàn)磁化規(guī)范的可行性是不可靠的。

3 防銹層厚度對(duì)探傷靈敏度影響的試驗(yàn)

如上所述，對(duì)于帶防銹層工件探傷時(shí)，通過標(biāo)準(zhǔn)靈敏度試片來(lái)檢驗(yàn)磁化規(guī)范的可行性是不可靠的。為此，筆者對(duì)帶防銹層（以漆層為例）工件進(jìn)行了磁粉探傷靈敏度影響的試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)過程

筆者磁粉檢測(cè)時(shí)，使用 MP－A－2L型單磁軛磁粉探傷儀（韓國(guó)產(chǎn)，電源220V50Hz，電流2A），選用A1－30／100標(biāo)準(zhǔn)靈敏度試片。

試驗(yàn)過程為：① 準(zhǔn)備一20mm厚的表面光潔的鋼板。使用膠帶，將5枚A1－30／100試片（無(wú)人工缺陷的面朝外）緊密粘結(jié)在鋼板上，如圖2（a）所示。② 在鋼板上涂上不同厚度的油漆（將所有5枚試片全部覆蓋），如圖2（b）所示。③ 待油漆晾干后，用非金屬涂層測(cè)厚儀測(cè)出漆層厚度，并記錄。④ 記錄不同磁化時(shí)間位于不同厚度漆層下的試片磁痕顯示情況，如表1所示。

圖2 探傷靈敏度試驗(yàn)過程照片

表1 不同的漆層厚度，不同的磁化時(shí)間條件下磁痕的顯示情況

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表1可看出，對(duì)表面帶有涂層的被檢工件進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)，在涂層在50μm以下，延長(zhǎng)磁化時(shí)間的情況下，可以達(dá)到A1－30／100試片的靈敏度；可以驗(yàn)證JB／T4730.4—2005標(biāo)準(zhǔn)中“被檢工件表面殘留有涂層，當(dāng)涂層厚度均勻且不超過0.05mm，且不影響檢測(cè)結(jié)果時(shí)，經(jīng)合同各方同意，可以帶涂層進(jìn)行磁粉檢測(cè)”的規(guī)定是適宜的，但是在檢測(cè)過程中要注意延長(zhǎng)磁化時(shí)間至5s，否則極易造成漏檢。

4 結(jié)論

在對(duì)帶涂層工件上進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)，使用試片驗(yàn)證探傷靈敏度是不適宜的。在帶有涂層工件進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)，應(yīng)首先確定涂層的厚度。當(dāng)涂層在50μm以下時(shí)，可進(jìn)行磁粉檢測(cè)，但是在檢測(cè)過程中，需要將磁化時(shí)間至少延長(zhǎng)至5s以上；當(dāng)涂層在50μm以上時(shí)，探傷靈敏度達(dá)不到A1－30／100靈敏度要求，漏檢率會(huì)大大提高，不能保證探出所有裂紋；是否除去涂層，需協(xié)商確定。

［1］ 蘇明國(guó)，熊祖釗，秦健.帶防腐層在役壓力容器表面磁粉探傷靈敏度的試驗(yàn)研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2003（3）：69－72.

［2］ 沈建強(qiáng)，趙曉琦，浦敏芳.在用壓力容器表面帶漆磁粉檢測(cè)的應(yīng)用［J］.特種設(shè)備安全技術(shù)，2006（3）：54－55.

［3］ 宋志哲.磁粉檢測(cè)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007.