反差增强剂厚度对缺陷磁痕显示的影响

反差增强剂厚度对缺陷磁痕显示的影响

张赵伟

核工业工程研究设计有限公司，北京，101300

摘要:本文通过在含缺陷焊接接头试件和灵敏度试片上施加不同厚度的反差增强剂，然后进行磁粉检验，观察反差增强剂厚度对缺陷磁痕显示的影响规律，从而为反差增强剂施加这一重要变素的工艺控制提供依据。

关键字： 磁粉检验、反差增强剂、涂层厚度

1.前言

我国某核电钢结构安装工程，根据设计文件规定，焊接接头表面需要进行磁粉检验，执行ASME（2007版）标准。对焊接接头进行磁粉检验时可以使用反差增强剂，但必须通过演示证明在使用反差增强剂时，涂层最厚处检测灵敏度满足要求且能够探得显示。

2.试验方案

2.1试验器材

试验板件：板对接焊缝，规格400×300×20mm，含有自然裂纹、人工线性缺陷、人工圆形缺陷；

试验设备：交流电磁轭（B310S）、磁阻法测厚仪（HCC-24）、照度计（ST-80C）、红外测温仪（AR852B+）、磁强计（JCZ-20）、表面粗糙度测量仪（TR200）；

试验试剂：油基黑色悬浮磁悬液(ARDROX 800/3)、反差增强剂(HEAN FC-5N)；

试验器材：ASME-C型试片、提升力试块（4.594kg）等。

2.2试验方案

2.2.1 涂层施加

在保持ASME（2007版）第V卷第7章规定的其他要素不变的情况下，单一改变反差增强剂的厚度，分别在以下五种情况下对灵敏度试片和含缺陷试件进行磁粉检验：

不喷涂反差增强剂；

喷涂1层反差增强剂；

喷涂2层反差增强剂；

喷涂5层反差增强剂；

喷涂10层反差增强剂；

对反差增强剂涂层测量时，每个点最少测三次，取平均值。

每次对含缺陷试件、ASME-C型试片进行磁粉检验完成后，用水冲洗和砂纸打磨去除试验件表面反差增强剂涂层。为确保反差增强剂去除干净，使用涂层测厚仪复测试板表面残余反差增强剂涂层厚度，确保与初始未使用反差增强剂时读数一致。

在试验过程中，为了准确评估施加反差增强的厚度与次数对应关系，每次施加反差增强剂时，确保反差增强剂的喷嘴以相同的高度、相同的速度通过工件表面。

2.2.2 关键工艺参数

（1）磁轭极距：100mm；

（2）磁化方式：每一区域至少作互成90°的两次磁化，磁化时间1-3秒；

（3）磁悬液施加：先将磁悬液摇匀并润湿工件表面，在磁化电流施加的同时喷洒磁悬液，并观察磁痕显示情况；

（4）磁化区域：磁化有效区宽度为两磁极连线两侧1/4磁极间距；

（5）工件表面温度：20 ℃～25℃；

（6）工件表面照度：1000 lx～2000lx；

3.试验实施

3.1不施加反差增强剂

不施加反差增强剂的情况下，按照检测工艺进行磁粉检验。验证提升力和C型试片的灵敏度均满足要求。观察缺陷显示情况如下：

70mm处，长度5mm线性缺陷磁痕显示不明显，由于工件表面与磁痕显示对比度较低，有漏评风险;

110mm处，长度5mm线性缺陷有明显磁痕显示;

270mm处,两个φ3mm的圆形缺陷，其中一个磁痕显示不明显，有漏评风险，另一个磁痕显示明显；

340mm处，长度10mm裂纹缺陷有明显磁痕显示；

由以上试验可知，在不施加反差增强剂情况下，ASME-C型试片的磁痕显示很明显，检测灵敏度较高。但是对于细微的缺陷，由于缺陷处磁痕堆积较少与背景对比度较低，会出现漏评风险；对于尺寸稍大的缺陷，缺陷处磁粉堆积较多与背景对比度较大，比较容易识别。因此，在不施加反差增强剂的情况下，虽然检测灵敏度较高，满足标准的要求，但是细微缺陷磁痕显示存在一定的漏评风险。

3.2喷涂1层反差增强剂

用水冲洗试板表面并用砂纸适当打磨，晾干后测量工件表面粗糙度和涂层厚度。施加1层反差增强剂，按照检测工艺进行磁粉检验。观察缺陷处磁痕显示情况，如下：

70mm处，5mm线性缺陷有明显磁痕显示；

110mm处，5mm线性缺陷有明显磁痕显示；

270mm处，两个φ3mm的圆形缺陷有明显磁痕显示；

340mm处，10mm裂纹缺陷有明显磁痕显示；

施加1层反差增强剂后，由于缺陷处磁痕显示与白色背景形成较大的对比度，工件表面四处缺陷磁痕显示全部很容易识别，大大提升了检测灵敏度水平。

3.3喷涂2层反差增强剂

施加2层反差增强剂后，按照检测工艺进行磁粉检验。缺陷处磁痕显示情况与施加一层反差增强剂情况基本相同，工件表面四处缺陷磁痕显示很容易识别，检测灵敏度水平较高。

3.4喷涂5层反差增强剂

施加5层反差增强剂后，按照检测工艺进行磁粉检验。缺陷处磁痕显示情况与施加1层或施加2层反差增强剂情况基本相同，工件表面四处缺陷磁痕显示很容易识别，检测灵敏度水平较高。

3.5喷涂10层反差增强剂

施加10层反差增强剂，按照检测工艺进行磁粉检验。观察缺陷显示情况如下：

70mm处，长度5mm线性缺陷，磁痕显示无法识别；

110mm处，5mm线性缺陷，有明显磁痕显示，但是轮廓变的模糊；

270mm处，两个φ3mm的圆形缺陷，均有磁痕显示，其中一个磁痕显示明显，一个磁痕显示轮廓模糊；

340mm处，长度10mm裂纹缺陷，有明显磁痕显示；

施加10层反差增强剂后，C型试片灵敏度仍然较高。但是由于反差增强剂涂层厚度较大，细微缺陷磁粉吸附能力下降，存在漏检或漏评的风险。同时，细小缺陷的磁痕显示轮廓变的模糊，形成的磁痕保持能力较差，反差增强剂容易在工件表面起皮、润湿后肿胀，导致背景磁粉的堆积，影响磁粉检测效果。

3.6 试验结果分析

对施加不同厚度的反差增强剂磁粉检验结果进行总结，见下表。

通过五组试验数据对比分析可得，在本次磁粉检验条件下，施加10层反差增强剂时，ASME-C型试片的磁痕显示仍然清晰可见。在施加5层反差增强剂情况下，设计的缺陷磁痕显示比不施加反差增强剂时磁痕显示更容易识别，但是当施加反差增强剂厚度达到10层，细微缺陷的磁痕显示可能出现灵敏度下降或者细小磁痕显示保持能力下降，容易出现漏检、漏评情况。

4.结论

本文根据ASME（2007版）标准要求，通过规程鉴定的方式，对反差增强剂使用及反差增强剂厚度对磁粉检测灵敏度的影响进行了研究。主要结论如下：

1、在施加10次以内的反差增强剂（涂层厚度约≤45μm）情况下，ASME-C型（槽深15μm/试片厚度50μm）灵敏度保持较高的水平。但是，当反差增强剂厚度过大时，细微缺陷的磁痕显示出现灵敏度下降或者细小磁痕显示保持能力下降，容易出现漏检、漏评情况，同时，细小缺陷磁痕显示的轮廓开始变的模糊，反差增强剂容易在工件表面起皮、肿胀，导致背景磁粉的堆积，影响磁粉检测效果。

2、在适当使用反差增强剂的情况下，磁粉检验的灵敏度不会降低，反而因为使用反差增强剂提供了良好的背景反差，有利于微小裂纹缺陷的观察，灵敏度水平比不适用反差增强剂时整体有所提高。因此，在不考虑使用反差增强剂带来检测周期增长、去除反差增强剂困难、经济投入增加情况下，可以根据实际情况适当施加1～2层反差增强剂，以提高磁粉检测灵敏度。