磁粉检测技术应用及发展

磁粉检测技术应用及发展

赵巍

中国一重集团有限公司  黑龙江齐齐哈尔   161000

摘要:主要介绍磁粉检测技术在部分特种设备和机械零件中的应用实例以及相关人员在实际检测中遇到的问题和解决方案｡同时,随着科学技术的不断发展,各种新技术与磁粉检测技术相结合,产生了数字成像､全自动检测等新技术,不断推动磁粉检测技术的发展｡

关键词:磁粉检测;特种设备;机械零件;自动化

1磁粉检测原理及工艺

磁粉检测的原理是:铁磁性工件被磁化后,由于不连续性的存在,工件表面和近表面的磁力线会发生局部畸变而产生漏磁场;漏磁场吸附施加在工件表面的磁粉,在合适的光照下形成目视可见的磁痕,从而显示出不连续性的位置､大小､形状和严重程度｡检测工艺包括预处理､磁化工件(磁化方法､规范､时机)､施加磁粉(干法或湿法､连续法或剩磁法)､磁痕分析､退磁及后处理等过程｡文章实例中采用交流磁轭法对工件进行磁化,设备型号为CDX-Ⅲ,提升力大于45N,磁化时间为1~3s｡选用黑水磁悬液,浓度为10~25g·L-1,施加方法为喷洒;为增强对比度,采用FC-5反差增强剂;为提高检测灵敏度,采用A1型标准试片｡检测标准采用NB/T47013.4-2015《承压设备无损检测第4部分:磁粉检测》,质量等级要求Ⅰ级合格｡

2特种设备的磁粉检测

2.1压力容器的磁粉检测

压力容器是工业生产体系中的基础设备,在其长时间的使用过程中非常容易出现爆炸或泄露等重大安全事故,给人们的生命和财产安全带来极大的危害｡因此压力容器的检验是尤为重要的,经过大量实际检验结果得出,磁粉检测方法是对压力容器定期检验的首选无损检测方法｡比如,将图像处理技术引入到压力容器磁粉表面检测中,搭建了罐体表面裂纹图像检测系统,采用MATLAB软件对图像进行处理,有效地识别并提取了图像中的裂纹信息,为罐体裂纹自动检测提供了可靠的技术支持｡压力容器的定检中,焊缝的检测也是极为重要的｡又如,对磁轭法检测小管径对接焊缝､焊接坡口､管板角缝和T型接头焊缝时存在的一些问题提出了解决方法,有助于提高磁粉检测质量;在压力容器制造过程中遇到的主要问题是近缝区硬化和冷裂纹､热裂纹,这对产品质量影响很大,为解决这一问题,就出现了高温磁粉检测,这是一种可以在超过300℃的条件下使用的高温磁粉,对焊接焊缝能进行及时的检测,有助于减少返修的工作量,提高焊接的质量;传统的压力容器检测需要操作人员进入容器内部进行处理和检测,劳动强度大且有一定的危险性,于是基于爬壁机器人的磁粉检测系统是自动检测的重要方向,为了实现对爬壁机器人采集到的磁粉检测图像进行快速自动缺陷识别,帮助磁粉检测人员快速准确地识别焊缝缺陷｡

2.2压力管道的磁粉检测

压力管道施工安装项目在我国基础工程中占据了非常大的比例,为了保障压力管道正常稳定的使用,就要对压力管道进行全面的检测｡已有的统计数据表明,在材料的制造和使用过程中,产生的绝大数缺陷是表面缺陷或近表面缺陷｡磁粉检测因其高灵敏度､高准确度和经济快捷的特点成为压力管道检测中最常用的检测方法｡

2.3锅炉的磁粉检测

在锅炉的正常稳定运行过程中,定检工作对其有着十分重要的作用,能够在很大程度上保证锅炉稳定､安全地持续工作｡经过对锅炉制造材料和检测方法的分析,认为对于锅筒､集箱等缝隙的检测可使用磁轭法,而对于焊接缝隙之间的检测则需要用磁轭法或者触头法;锅炉的受热面因温度过高容易在角焊缝和熔合线上产生裂纹,因此必须对密封板角焊缝进行检测,才能保证锅炉安全正常的工作。

3机械零件的磁粉检测

3.1螺栓的磁粉检测

螺栓在使用过程中长期受到轴向应力作用,容易产生疲劳裂纹,最终完全断裂｡为了保证设备的平稳安全运行,就要对螺栓进行必要的缺陷检测｡比如,针对船用强力螺栓的特点设计了一种新型结构的强力螺栓专用磁粉探伤机,该探伤机有手动､电动､自动3种操作模式,周向磁化采用直接通电法,纵向磁化采用外加磁场感应法,有工作效率高､速度快､退磁低等优点,确保了产品的质量;对于高强度螺栓来说,在靠近螺柱中部的螺纹根部是最容易产生疲劳的部位,而这些部位现在还没有成熟的检测方法,又如,通过对几种荧光磁粉检测方法实验对比,确定了一种分段检测的方法,即在螺栓端面内构造一个内六边形,每次对其中两条边进行一次检测,3次磁化即可完成检测,检测结果非常清晰,有效地解决了这一问题｡

3.2齿轮的磁粉检测

齿轮作为机械设备中重要的传动部件之一,承担着传递动力的作用,在其生产制造和使用过程中都很容易出现制造裂纹和疲劳裂纹,为保证齿轮长期安全运行,就要快速高效地发现这些裂纹,磁粉检测就是一种有效的检测手段｡比如,通过研究和对实际案例分析,发现采用磁轭法荧光磁粉检测对齿轮表面进行缺陷检测,能有效快速地检测出齿轮的疲劳裂纹,检测灵敏度高,能有效保障机械设备的安全平稳运行;为了解决地铁从动齿轮故障率增高的问题,又如,设计的一种中心导体法与线圈法复合使用的磁化方法,通过分析并实验验证了这种方法的可行性,检测灵敏度高并且齿轮各部位磁场强度均能满足检测要求,可全方位监测,无检测盲区;为了能检测齿轮,尤其是轮齿各部位任意方向的缺陷,另外,依据多磁路复合磁化原理制作了一套多磁路复合磁化磁轭,采用两路相位差为120°的磁场在齿轮各表面形成旋转磁场,从而可以检测任意方向的缺陷,同时,多磁路磁轭复合磁化还为磁粉检测自动化的实现和齿轮自动检测设备的研制提供了思路;由于传统的磁粉探伤机存在一些弊端,难以保证检测质量,而东风11型内燃机车牵引齿轮专用的磁粉探伤机,该探伤机采用床式结构,主要有齿轮放置及旋转驱动机构､磁悬液自动喷洒机构､可动式磁轭及压紧机构等部分组成,经过实验和多次实际使用的结果来看,完全能达到探伤要求｡

3.3叶片的磁粉检测

叶片作为高速转动部件,在生产制造过程中或者在复杂的工作环境和受力状况下都有可能使叶片产生裂纹,如果叶片发生断裂,就有可能发展成为重大事故,因此在叶片精加工后的缺陷检测和使用中的定期检测都是至关重要的｡比如,在对一批精加工后的叶片进行磁粉探伤时发现多数叶片存在磁粉堆积现象,后经分析确定为伪磁痕现象,叶片磁痕显示是因为制造过程中加工方法､热处理工艺等因素的影响,因此在对叶片磁粉探伤时,要仔细观察磁痕的状态和趋势才能做出正确的判断;因为叶片的叶身型面为复杂曲面,常规磁粉检测方法对大批量叶片检测时劳动强度大,检测效率低,甚至造成叶片的变形和烧伤,又如,针对这一问题,设计一种增加补偿块的方法,在两个叶根对齐的叶片的内弧上分别放置一个补偿块,使其间距为110mm~120mm左右,增大了磁极头和叶片的有效接触面积,提高了探伤灵敏度和检测效率,降低了劳动强度;为了增强磁粉检测发现叶片中微小缺陷的能力,提高检测灵敏度,这非常适合叶片这种复杂曲面类产品的检测｡

3.4其他零件的磁粉检测

在对一些长度较长的轴进行磁粉检测时,常规磁粉探伤机对其杆部正中位置的磁化效果较弱,磁痕显示模糊｡为解决该问题,可在原探伤机基础上设计增加2个交流纵向磁化线圈安装在磁化夹头芯轴上､交流纵向磁化变压器､交流纵向磁化及退磁功能以及磁化功能主控电路,通过采用交流闭路磁轭磁化方式增强对长度较长零件的磁化效果,减小了退磁难度,成功解决了这一问题｡

4结语

(1)特种设备安全问题一直备受关注,磁粉检测技术为保障其安全平稳运行发挥重要作用｡技术人员通过设计新方案､改善检测仪器和研究新方法使磁粉检测更快更准确地对特种设备进行检测｡(2)机械零件的质量影响着设备能否正常工作,在零件的制造加工和使用过程中都要对其进行缺陷检测｡由于机械零件形状复杂,在检测过程中往往要根据实际情况制定检测方案和检测仪器以提高检测效率和准确度｡(3)随着现代科学技术和先进制造业的飞速发展,诸多先进技术与磁粉检测技术相融合,产生了许多高效快捷的新技术,使磁粉检测技术朝着高自动化､数字化､智能化的方向发展｡

参考文献:

[1]邱春.磁粉检测在压力容器检验中的应用研究[J].福建冶金,2020,49(6):55-56.

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