接箍磁粉檢測(cè)技術(shù)

胡 喆

(煙臺(tái)寶鋼鋼管有限責(zé)任公司，山東 煙臺(tái)264002)

隨著鋼管在石油、化工、冶金等工業(yè)部門中的應(yīng)用，對(duì)鋼管產(chǎn)品的質(zhì)量提出越來(lái)越高的要求，尤其是大型油田打井用油套管，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求更高。目前，隨著淺層石油資源逐步減少，油井越打越深，這對(duì)鋼管尤其是接箍的質(zhì)量提出了更高的要求。接箍檢測(cè)有許多方法，如滲透法、磁粉法、工業(yè)CT法等，但在高速、高可靠性、高效率方面，這些方法均存在不同的不足，有的檢測(cè)速度慢、費(fèi)用高、要求防護(hù)嚴(yán)，有的操作復(fù)雜、效率低。磁粉檢測(cè)由于費(fèi)用低，檢測(cè)方便，靈敏度高，受到各個(gè)生產(chǎn)廠家的歡迎。國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)不斷更新研制不同的固定式磁粉檢測(cè)設(shè)備來(lái)滿足接箍質(zhì)量的檢測(cè)。本文結(jié)合磁粉檢測(cè)工藝、設(shè)備技術(shù)，介紹了一種新型的內(nèi)外壁交流復(fù)合磁化工藝的熒光磁粉探傷設(shè)備。它能自動(dòng)完成對(duì)接箍的穿棒、夾緊、噴灑磁懸液、磁化、退棒、接箍自動(dòng)旋轉(zhuǎn)人工缺陷觀察、線圈穿過(guò)式交流退磁等磁粉探傷工藝過(guò)程，能有效的檢測(cè)出接箍?jī)?nèi)、外壁及端面表面及近表面缺陷，可靠性高，可以實(shí)現(xiàn)半全自動(dòng)化檢測(cè)。

1 磁粉檢測(cè)原理及系統(tǒng)組成

1.1 檢測(cè)原理

磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)是缺陷處的漏磁場(chǎng)與磁粉的相互作用。它利用鋼鐵制品表面和近表面缺陷(如裂紋、夾渣、發(fā)紋等)磁導(dǎo)率與鋼鐵磁導(dǎo)率的差異，磁化后這些材料不連續(xù)處的磁場(chǎng)將發(fā)生畸變，形成部分磁通泄漏出工件表面產(chǎn)生了漏磁場(chǎng)，從而吸引磁粉形成缺陷處的磁粉堆積——磁痕。在適當(dāng)?shù)墓庹諚l件下，顯現(xiàn)出缺陷的位置和形狀。對(duì)這些磁粉的堆積加以觀察和解釋，就實(shí)現(xiàn)了磁粉檢測(cè)。

1.2 系統(tǒng)組成

整個(gè)接箍探傷系統(tǒng)包括:電氣控制柜、變壓器柜、閉路磁軛內(nèi)外壁周縱向復(fù)合磁化裝置、熒光磁粉噴灑裝置、接箍自動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)、接箍自動(dòng)退磁機(jī)、暗室和其它機(jī)構(gòu)等。分為自動(dòng)上料、磁化、缺陷觀察和退磁下料五個(gè)相互獨(dú)立的工位，五個(gè)工藝過(guò)程順序排列，流水作業(yè)，工作時(shí)間并行，以提高探傷效率。

1.2.1 接箍自動(dòng)傳送機(jī)構(gòu)

接箍的傳送機(jī)構(gòu)由上料道、下料道、缺陷接箍自動(dòng)卸料裝置、鏈?zhǔn)綒鈩?dòng)上下料聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、接箍對(duì)中機(jī)構(gòu)、矩形軌跡傳料機(jī)構(gòu)、上下料氣缸、傳送氣缸、隔料器、接箍觀察旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、接箍抬升旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及下料道料滿壓控板等組成。

接箍從上料工位分別被傳送到磁化工位、觀察工位和退磁工位的動(dòng)作是通過(guò)矩形軌跡傳料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，矩形軌跡傳料機(jī)構(gòu)由兩只氣缸分別驅(qū)動(dòng)升降板和步進(jìn)梁，升降板和步進(jìn)梁采用封閉軸承制作的滾輪運(yùn)動(dòng)，可靠的完成多工位V形托板步進(jìn)梁同步傳送動(dòng)作。

接箍缺陷觀察時(shí)具有自動(dòng)周向旋轉(zhuǎn)功能，觀察工位還設(shè)有接箍抬升橫向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可將接箍抬升并旋轉(zhuǎn)180°，以便觀察接箍另一端面的缺陷。

1.2.2 復(fù)合磁化裝置

復(fù)合磁化為閉路磁軛磁化裝置實(shí)施，復(fù)合磁化器的周向磁化采用中心導(dǎo)體感應(yīng)法。周向磁化電源變壓器輸出的交流電流由變壓器的一端經(jīng)由磁軛鐵芯兩側(cè)面的銅排，穿過(guò)接箍中心流入變壓器的另一端。電流在流過(guò)接箍中心時(shí)，就會(huì)在接箍的內(nèi)外管壁上產(chǎn)生均勻的周向交變磁場(chǎng)，這樣只要接箍的內(nèi)外壁上存在細(xì)微的縱向缺陷，熒光磁粉就會(huì)被缺陷上產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)吸引，在紫外光下缺陷就會(huì)清晰顯示出來(lái)。

復(fù)合磁化器的縱向磁化采用閉路磁軛感應(yīng)法?？v向磁化時(shí)，環(huán)形矽鋼片鐵芯同時(shí)穿過(guò)了縱向感應(yīng)線圈和接箍的中心，縱向磁化電源開(kāi)啟后，縱向感應(yīng)線圈中將流過(guò)一個(gè)交變電流，這個(gè)交變電流就會(huì)在環(huán)形矽鋼片鐵芯中產(chǎn)生很強(qiáng)的環(huán)形磁場(chǎng)，這個(gè)環(huán)形磁場(chǎng)穿過(guò)接箍中心，使接箍上中產(chǎn)生一個(gè)很大的渦流，這個(gè)渦流就會(huì)在接箍上產(chǎn)生二次磁場(chǎng)，只要接箍的內(nèi)外壁上存在細(xì)微的橫向缺陷，熒光磁粉就會(huì)被缺陷上產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)吸引，在紫外光下缺陷就會(huì)清晰顯示出來(lái)。

實(shí)際探傷時(shí)，周向交變磁化電流和縱向交變磁化電流是同時(shí)施加的，但兩個(gè)磁化電流的相位相差120°，由矢量分析可知，只要適當(dāng)調(diào)整周、縱向磁化電流的配比，就會(huì)在接箍的內(nèi)外壁上產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的近似圓的橢圓旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。因此無(wú)論接箍?jī)?nèi)外壁及端面或坡口上存在任何方向的細(xì)微缺陷，都可將其一次性的清晰顯示出來(lái)，并且沒(méi)有任何盲區(qū)。

1.2.3 磁懸液攪拌及噴灑裝置

由攪拌電機(jī)、攪拌器、抽排液泵、過(guò)濾器、液位傳感器、溫度傳感器、自動(dòng)加溫裝置等組成。另外在閉路磁軛復(fù)合磁化器上鉗臂的兩側(cè)和下鉗臂上安裝有管端內(nèi)外壁自動(dòng)噴液器，進(jìn)行接箍?jī)?nèi)外壁的磁懸液噴灑。

1.2.4 缺陷人工觀察

人工觀察在暗室內(nèi)旋轉(zhuǎn)檢查工位進(jìn)行，具有防止白光對(duì)紫外光的干擾，提高熒光探傷的分辨率功能。裝有紫外燈吊燈一盞，手持紫外燈一盞，便于與接箍?jī)?nèi)外壁旋轉(zhuǎn)檢查。

1.2.5 退磁

退磁裝置為線圈穿過(guò)式退磁，接箍通過(guò)接箍傳送裝置在人工觀察后傳送穿過(guò)退磁線圈退磁，交流退磁，剩磁≤1mT。

2 接箍磁粉檢測(cè)技術(shù)的特點(diǎn)

磁粉檢測(cè)能直觀顯示出缺陷的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度，具有很高的檢測(cè)靈敏度，可檢測(cè)微米級(jí)的缺陷，且檢查缺陷重復(fù)性好。同時(shí)可以結(jié)合使用各種磁化方法，對(duì)不同大小和幾何形狀的工件進(jìn)行檢測(cè)，適應(yīng)性強(qiáng)。單個(gè)工件的檢測(cè)速度快，工藝簡(jiǎn)單，成本低。

3 影響磁痕產(chǎn)生的因素及缺陷磁痕的判定

接箍磁粉探傷是利用磁痕來(lái)顯示接箍?jī)?nèi)外表面及端面上的缺陷，一些偽磁痕的顯示常常會(huì)影響操作人員對(duì)磁痕的判定。

影響磁痕產(chǎn)生的因素主要有:接箍表面氧化皮等的存在，影響磁懸液的流動(dòng)，形成堆積，產(chǎn)生虛假的磁痕顯示;磁懸液中如果被污染，存在毛發(fā)、棉絮等，在磁懸液噴灑后也容易產(chǎn)生偽磁痕;接箍車絲后表面如果被油污污染，粘附磁粉也會(huì)產(chǎn)生偽磁痕。

缺陷磁痕的判定。由于熒光磁粉的靈敏度較高，實(shí)際接箍上常見(jiàn)的缺陷，如裂紋、折疊、軋疤、劃傷等均能清晰的顯示。磁痕產(chǎn)生后應(yīng)二次確認(rèn)，對(duì)有磁痕顯示的接箍應(yīng)在磁痕產(chǎn)生后擦拭干凈，排除偽磁痕后，并重新檢測(cè)，磁痕重新產(chǎn)生的可判定缺陷的存在。

4 結(jié)語(yǔ)

基于以上我們可以看出該接箍磁粉檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝設(shè)計(jì)巧妙，通過(guò)周、縱向復(fù)合磁化實(shí)現(xiàn)橫向、縱向內(nèi)外表面及接箍端面缺陷的檢測(cè)，可以有效避免缺陷漏檢，杜絕質(zhì)量隱患，穿過(guò)式交流退磁以及上下料、人工觀察的同步進(jìn)行保證了檢測(cè)連續(xù)性及快速生產(chǎn)，提高了作業(yè)效率，滿足了在杜絕質(zhì)量隱患的情況下大規(guī)模生產(chǎn)的要求。

［1］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.

［2］美國(guó)無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì).美國(guó)無(wú)損檢測(cè)手冊(cè)—磁粉卷［M］.世界圖書出版公司，1994.