帶漆層金屬表面裂紋無損檢測方法的探討

李運來 傅 曄 周慶祥

(南車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266111)

帶漆層金屬表面裂紋無損檢測方法的探討

李運來 傅 曄 周慶祥

(南車青島四方機車車輛股份有限公司 山東 青島 266111)

介紹了2種可以對帶有一定厚度漆層零部件表面缺陷進行無損檢測的方法，并分析了漆層厚度對檢測結果的影響。

漆層；磁粉；渦流；表面缺陷

軌道車輛的關鍵承載部件需要定期進行無損探傷，根據車輛不同部位的設計及防護要求，這些部件表面一般涂裝有幾十微米至幾毫米厚的防護性漆層。這種防護性漆層對零部件表面無損檢測的效果有很大影響。

當前對于在役軌道車輛維護中帶漆層零部件表面缺陷的無損檢測，常規(guī)的做法是在檢測工序實施之前對部件表面進行脫漆預處理，露出金屬表面之后再采用磁粉、滲透檢測方法對部件表面進行檢測。這種方式檢測效率低、周期長，去除零件表面漆層時也存在破壞零部件金屬表面狀態(tài)的風險。下面介紹2種可以在有漆層的情況下對零部件表面進行無損檢測的方法，并且在試樣上模擬不同大小的人工裂紋缺陷，對表面涂覆不同厚度的漆層進行檢測試驗，分析漆層厚度對表面缺陷檢測靈敏度的影響程度。

1 檢測方法分析

在3種常用的表面缺陷無損檢測方法中，滲透檢測僅適用于表面開口性缺陷，不適用于有漆層情況下的缺陷檢測，因此下面主要對磁粉檢測和渦流檢測方法進行研究。

1.1 磁粉檢測

磁粉檢測時，零件表面覆蓋層極易導致漏磁場的下降，當零件表面有油漆等覆蓋時，將使探傷靈敏度降低[1](見圖1)。根據GB/T 15822.1—2005《無損檢測—磁粉檢測》，“不大于50 μm厚的非鐵磁性涂層，如無破裂、緊密粘附著的油漆層，一般不會降低檢測靈敏度。較厚的涂層會降低靈敏度，這種情況下，靈敏度應進行驗證”。

圖1 表面覆蓋層對磁痕顯示的影響

由此可知，零件表面的漆層對磁粉檢測效果的影響隨著厚度的增加而增加，但這并不意味當有漆層的時候，一定不能進行磁粉檢測。

1.2 渦流檢測

渦流檢測方法可以檢測金屬材料表面及近表面的缺陷。當渦流探頭接近試件時，試件內便形成渦流，渦流的分布隨著距離的增加按函數的方式衰減，即探頭線圈距離越遠，渦流的密度越小[2]。由此也可以看出，渦流檢測能發(fā)現漆層下工件的表面缺陷，檢測能力也隨著漆層厚度(探頭距工件金屬表面的距離)的增加而下降。

2 人工模擬裂紋試驗

對以上2種檢測方法，進行了一系列試驗，以研究不同漆層厚度時，磁粉檢測和渦流檢測方法的檢測能力。

2.1 試驗步驟

(1)進行人工裂紋試件的設計。在碳鋼平面試樣上采用電火花腐蝕的方式制作長10 mm，寬0.15 mm，深度分別為0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.5 mm、1.0 mm和2.0 mm的人工裂紋。

(2)對人工模擬裂紋進行磁粉檢測和渦流檢測，記錄檢測結果。

(3)分別在試件表面涂上厚度為30 μm、40 μm、60 μm、100 μm、200 μm、500 μm、1 000 μm、2 000 μm的漆層，然后進行磁粉檢測和渦流檢測試驗，對比無漆層時的檢測結果。

2.2 試驗結果

磁粉檢測采用便攜式磁軛、交流電源，兩磁軛間的距離為100 mm左右。經過測量，磁粉檢測時，人工裂紋處磁場強度為3 500 A/m～4 000 A/m。在該條件下采用非熒光濕法進行檢測，當漆層較薄時，人工裂紋顯示了較清晰的磁痕(見圖2)，具體檢測結果如表1所示。隨著漆層厚度的增加，各人工裂紋逐漸不能顯示磁痕。

渦流檢測采用便攜式渦流儀、點式線圈探頭，檢測頻率20 kHz，對不同厚度漆層下不同深度的人工模擬裂紋進行渦流檢測。當無涂層或者涂層較薄時，渦流檢測也具有較高的靈敏度，能發(fā)現深度為0.1 mm的人工裂紋(見圖3)。隨著漆層厚度的增加，渦流信號逐漸減弱，檢測結果如表2所示。

圖2 人工模擬裂紋磁痕

圖3 人工模擬裂紋渦流檢測信號顯示

由上述試驗可以看出， 存在一定厚度漆層的情況下， 可以采用磁粉檢測和渦流檢測。當漆層厚度增加時， 檢測靈敏度下降。當漆層厚度范圍在100μm以內時，對磁粉檢測和渦流檢測靈敏度的影響較小。當漆層厚度超過500 μm時，磁粉檢測和渦流檢測的靈敏度會迅速下降，磁粉檢測的靈敏度隨著漆層厚度增加下降得更快。另外，在試驗中還發(fā)現，渦流檢測的靈敏度除了受漆層厚度及缺陷大小影響較大外，也受檢測材料、工件形狀、表面粗糙度、缺陷與表面夾角等的影響。

表1 人工模擬裂紋磁粉檢測結果(磁痕顯示情況)

表2 人工模擬裂紋渦流檢測結果(信號占滿屏百分比/%)

3 結論

試驗表明，當零件表面的漆層厚度較小時，采用磁粉檢測和渦流檢測都具有較高的靈敏度。因此，工件表面有較薄的漆層或者其他的涂層時，不一定需要去除涂層，可以在帶涂層的狀態(tài)下進行磁粉檢測或者渦流檢測。若涂層的厚度小于50 μm，根據國家標準可以直接進行磁粉檢測，當涂層的厚度大于50 μm時，只要靈敏度驗證合格也可以直接進行磁粉檢測。當零件表面漆層厚度較大時，渦流檢測受到的影響相對較小，可以考慮采用渦流檢測。

[1] 萬升云.磁粉檢測[M].北京：中國鐵道出版社，2015.

[2] 萬升云.無損檢測在機車車輛工藝上的應用(五)渦流檢測[J].鐵道機車車輛工人，2007(10)：25-26.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)01-0043-02

2015-01-04

李運來(1980-)，男，博士研究生學歷，工程師，從事無損檢測技術研究工作。

TG115.28

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