磁粉檢測(cè)深孔型試塊的研制與應(yīng)用

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(河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院，鄭州 450016)

磁粉檢測(cè)深孔型試塊的研制與應(yīng)用

郭志強(qiáng)，薛永盛，房偉峰，李玉軍

(河南省鍋爐壓力容器安全檢測(cè)研究院，鄭州 450016)

介紹了研制的磁粉檢測(cè)深孔型試塊及其在測(cè)定檢測(cè)深度上的應(yīng)用案例，解決了使用磁粉檢測(cè)覆蓋TOFD檢測(cè)中上、下表面盲區(qū)的技術(shù)難題，確保了TOFD檢測(cè)的可靠性和有效性，降低了質(zhì)量事故風(fēng)險(xiǎn)。

孔型試塊；磁粉檢測(cè)；檢測(cè)深度

TOFD技術(shù)具有測(cè)量缺陷尺寸比較準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，被較多地應(yīng)用于特種設(shè)備的焊縫檢測(cè)中。但是，在應(yīng)用過(guò)程中，其也存在缺點(diǎn)，尤其是在單獨(dú)采用TOFD方法時(shí)，由于直通波及底波的影響，工件上、下表面存在一定范圍的檢測(cè)盲區(qū)。

焊縫在形成及承載過(guò)程中，焊縫的根部及上表面都是缺陷容易產(chǎn)生及擴(kuò)展的區(qū)域，盲區(qū)的存在會(huì)使缺陷漏檢，導(dǎo)致焊縫檢測(cè)的可靠性降低。

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法搭配中，經(jīng)常采用磁粉檢測(cè)對(duì)表面、近表面缺陷敏感的特點(diǎn)，作為T(mén)OFD檢測(cè)盲區(qū)的輔助。但是，磁粉檢測(cè)在近表面深度方向上的檢測(cè)深度卻較難準(zhǔn)確獲得。

筆者設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了磁粉檢測(cè)深孔型試塊，通過(guò)其能夠準(zhǔn)確測(cè)出磁粉檢測(cè)方法或設(shè)備的檢測(cè)深度，從而確定有效的檢測(cè)范圍以與TOFD檢測(cè)的盲區(qū)進(jìn)行匹配，進(jìn)而提高焊縫檢測(cè)的可靠性。

1 磁粉檢測(cè)常用試塊與存在問(wèn)題

1.1 常用試塊

(1)提升力試塊：目的是檢測(cè)便攜式磁粉檢測(cè)儀的提升力。

(2) TD型磁場(chǎng)指示器(亦稱(chēng)八角試塊)：可以檢查探傷設(shè)備、磁粉磁懸液的綜合使用性能以及操作方法是否適當(dāng)，能充分反映磁化區(qū)域的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向。

(3) A型靈敏度試片：最先由日本無(wú)損檢測(cè)學(xué)會(huì)提出，以后為多個(gè)國(guó)家使用。主要用于正確地選擇磁化規(guī)范，并可檢查探傷設(shè)備、磁粉和磁懸液的性能。

(4) 磁粉檢測(cè)用試片(D型)：用于連續(xù)法磁粉檢測(cè)時(shí)，驗(yàn)證工作表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向與大小，驗(yàn)證磁粉檢測(cè)的綜合性能。

(5) M1型磁粉檢測(cè)試片：用于連續(xù)法磁粉檢測(cè)時(shí)，驗(yàn)證工件表面磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小與方向，驗(yàn)證磁粉檢測(cè)的綜合性能。

(6) C型靈敏度試片：主要用于部位狹小、形狀復(fù)雜零件的磁粉檢測(cè)。

(7) B型直流標(biāo)準(zhǔn)環(huán)型試塊或直流標(biāo)準(zhǔn)環(huán)型試塊(亦稱(chēng)12孔試塊)：適用于檢驗(yàn)磁粉檢測(cè)設(shè)備、磁粉和磁懸液的綜合性能(系統(tǒng)靈敏度)。

1.2 存在問(wèn)題

前已簡(jiǎn)述，TOFD檢測(cè)時(shí)，在檢測(cè)面以及檢測(cè)底面存在盲區(qū)。與下表面盲區(qū)相比，上表面盲區(qū)范圍更大，對(duì)檢測(cè)可靠性的影響也更大。在實(shí)際TOFD檢測(cè)中，對(duì)上、下表面盲區(qū)可以輔以磁粉檢測(cè)，來(lái)減少TOFD檢測(cè)時(shí)上、下表面盲區(qū)的影響。

目前磁粉試塊無(wú)深度測(cè)試的試塊，無(wú)法測(cè)出磁粉檢測(cè)時(shí)的真實(shí)檢測(cè)深度。因無(wú)法測(cè)定磁粉檢測(cè)的深度，故也無(wú)法確定TOFD檢測(cè)時(shí)的盲區(qū)范圍是否已經(jīng)被磁粉檢測(cè)完全覆蓋。

2 深孔型試塊的研制

2.1 試塊材料

試塊采用與被檢件相同或相近的材料制作。

2.2 試塊的制作

試塊上平底孔的位置分布見(jiàn)圖1。

圖1 試塊上平底孔的位置分布

試塊規(guī)格(長(zhǎng)×寬×厚)為200 mm×200 mm×8 mm，試塊中心位置加工10個(gè)平底孔，平底孔的直徑均為φ2 mm，各孔間距5 mm。

試塊呈長(zhǎng)方體狀，試塊橫截面呈正方形，數(shù)個(gè)平底孔均勻分布于試塊的水平對(duì)稱(chēng)軸和垂直對(duì)稱(chēng)軸上，平底孔深度分別為2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6，6.5，7 mm等。

平底孔的位置相對(duì)于試塊的中心點(diǎn)中心對(duì)稱(chēng)；沿試塊的水平對(duì)稱(chēng)軸和垂直對(duì)稱(chēng)軸，從距離試塊中心點(diǎn)最近的4個(gè)平底孔到試塊外側(cè)的方向，平底孔的深度依次增加或者依次減小。

距離試塊中心點(diǎn)最近的平底孔與試塊中心點(diǎn)之間的距離為8 mm，相鄰平底孔之間的距離為5 mm。

試塊上共有20個(gè)平底孔，距離試塊中心點(diǎn)最近的4個(gè)平底孔的深度分別為2.5，3，7，6.5 mm。

在試塊的水平對(duì)稱(chēng)軸上，從深度為2.5 mm的平底孔起到試塊外側(cè)的方向，平底孔的深度分別為2.5，3.5，4.5，5.5，6.5 mm。

在試塊的水平對(duì)稱(chēng)軸上，從深度為7 mm的平底孔起到試塊外側(cè)的方向，平底孔的深度分別為7，6，5，4，3 mm。

在試塊的垂直對(duì)稱(chēng)軸上，從深度為6.5 mm的平底孔起到試塊外側(cè)的方向，平底孔的深度分別為6.5，5.5，4.5，3.5，2.5 mm。

在試塊的垂直對(duì)稱(chēng)軸上，從深度為3 mm的平底孔起到試塊外側(cè)的方向，平底孔的深度分別為3，4，5，6，7 mm。

采用大于8 mm厚的試塊時(shí)，平底孔深應(yīng)根據(jù)板厚而適當(dāng)增加，總之應(yīng)保證平底孔背側(cè)表面距平底孔底深度為1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5 mm。

實(shí)際使用中可根據(jù)要求增加平底孔的數(shù)量及其對(duì)應(yīng)平底孔的深度。

2.3 試塊的測(cè)試步驟

(1) 在深孔型試塊未開(kāi)孔側(cè)的表面上，進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

(2) 設(shè)備開(kāi)機(jī)狀態(tài)下，查找深孔型試塊未開(kāi)孔表面出現(xiàn)的磁痕聚集顯示。

(3) 根據(jù)各磁痕顯示位置所對(duì)應(yīng)平底孔的深度，確定該平底孔距表面的距離。

(4) 通過(guò)對(duì)比查找，各磁痕顯示中所對(duì)應(yīng)的平底孔距表面距離的最大值，即為該磁化方法或設(shè)備所能檢測(cè)的最大深度。

所測(cè)深度分別為：1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5.0，5.5 mm。

3 試塊的試用和效果

采用上述技術(shù)方案試制出深孔型試塊后，使用ZCM-DX1203型旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)檢測(cè)儀對(duì)深孔型試塊進(jìn)行了試用。

圖2為試塊的實(shí)際試用效果，可以看到試塊表面有清晰的磁痕顯示。圖3是試塊上的磁痕顯示示意。

圖3 磁痕顯示示意

從圖3可看出，在試塊表面垂直方向上有7個(gè)點(diǎn)狀磁痕顯示，其分別處于試塊示意圖中對(duì)應(yīng)平底孔深度為5.5，6，6.5，7 mm的位置上，在其他平底孔對(duì)應(yīng)的表面位置沒(méi)有磁痕顯示。這7個(gè)點(diǎn)狀磁痕所對(duì)應(yīng)的試塊表面距平底孔底的深度分別為2.5,2，1.5，1 mm。

需要說(shuō)明的是：“*”號(hào)位置的平底孔對(duì)應(yīng)的表面沒(méi)有磁痕顯示，分析認(rèn)為可能是試塊加工存在偏差引起的問(wèn)題 ，故暫時(shí)不考慮其對(duì)測(cè)試的影響。

從而可得出結(jié)論，該臺(tái)磁力探傷機(jī)能夠檢測(cè)的近表面缺陷最大深度約為2.5 mm。

4 結(jié)語(yǔ)

使用研制的磁粉檢測(cè)深孔型試塊，能夠根據(jù)顯示的平底孔所處的最深位置來(lái)確定設(shè)備的缺陷檢測(cè)深度。

在采用磁粉檢測(cè)技術(shù)對(duì)TOFD檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行消除盲區(qū)的輔助檢測(cè)時(shí)，通過(guò)測(cè)試磁粉檢測(cè)設(shè)備的真實(shí)檢測(cè)深度，能夠較好地確定盲區(qū)范圍是否已經(jīng)進(jìn)行了檢測(cè)覆蓋。

另外，對(duì)焊縫進(jìn)行TOFD檢測(cè)時(shí)，焊縫有余高。由于焊縫余高不是深孔型試塊的平面表面，所以焊縫余高對(duì)深孔型試塊所反映的磁粉檢測(cè)設(shè)備的缺陷檢測(cè)深度值的影響，后續(xù)將進(jìn)一步研究。

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[2] 劉禮良，鄭暉，鄔冠華.超聲衍射時(shí)差法檢測(cè)表面盲區(qū)分析及盲區(qū)內(nèi)缺陷的超聲爬波檢測(cè)工藝和應(yīng)用[J].無(wú)損檢測(cè),2013，35(7)：42-46.

[3] 郝曉軍,牛曉光,代真.TOFD檢測(cè)盲區(qū)的研究及其解決方法[J].河北電力技術(shù),2009，28(5)：26-28.

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DevelopmentandApplicationofDeep-HoleTestBlockforMagneticParticleDetection

GUO Zhiqiang, XUE Yongsheng, FANG Weifeng, LI Yujun

(Henan Boiler Pressure Vessel Safety Inspection Institute, Zhengzhou 450016, China)

This paper introduces the development of magnetic powder detection of deep hole block and its application in determination of detection depth，which has solved the technical problems of using magnetic powder detection to cover the TOFD detection blind area of the upper and lower surfaces, thus ensuring the reliability and validity of TOFD detection and reducing the risk of quality accident.

hole type block; magnetic particle testing; test depth

TG115.28

A

1000-6656(2017)12-0057-03

2017-09-14

郭志強(qiáng)(1975-)，男，碩士,高級(jí)工程師，主要從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)研究工作

郭志強(qiáng)，1005272389@qq.com

10.11973/wsjc201712014