鋼管管端半自動熒光磁粉探傷機(jī)的研制與應(yīng)用

孫仲義 蔣鳳陽 蔣塵海

射陽縣智能探傷設(shè)備有限公司

引言：管端半自動熒光磁粉探傷機(jī)，是固定式、分立型交流、半自動、濕法、熒光磁粉探傷設(shè)備。適用于石油管道生產(chǎn)等企業(yè)對鐵磁性材料制成的管道端頭的熒光磁粉檢驗。能發(fā)現(xiàn)管道端頭內(nèi)外表面及近表面因鑄造、鍛壓、拉伸、淬火、研磨、疲勞而產(chǎn)生的裂痕以及夾渣等極細(xì)微的缺陷。

一、概述

該機(jī)以觸摸屏和小型工業(yè)可編程序控制器（PLC）為核心，對系統(tǒng)的機(jī)械程序動作，如鉗形磁軛推進(jìn)、周向電極鉗形夾緊、夾頭錯動、噴灑磁懸液、磁化、磁軛退出等進(jìn)行自動控制，能按規(guī)定程序完成除上下料及缺陷觀察以外的全部探傷過程，既可自動工作，又可手動單步操作。磁化裝置采用矽鋼片制成的閉路鉗形磁軛，對鋼管端部350mm處進(jìn)行穿棒通電法和穿磁感應(yīng)法磁化。

該設(shè)備可對鋼管端頭進(jìn)行復(fù)合磁化，即周向磁化和縱向磁化相配合，可一次性檢測出磁場范圍內(nèi)工件表面的全方位缺陷，也可進(jìn)行周向或縱向單方向磁化探傷。周向磁化采用穿棒通電法（中心導(dǎo)體法），縱向磁化采用通磁感應(yīng)法（利用工件中感應(yīng)的二次電流對工件進(jìn)行磁化）。周向磁化和縱向磁化均使用 50Hz 工頻交流電作為電源，兩路電流的相位相差120o。工件在復(fù)合磁化時，由失量分析可知，在鋼管端頭的內(nèi)外表面將形成一個隨時間變化的橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。只要選擇合適的磁化電流強度，就能使環(huán)形工件的內(nèi)外表面獲得較均勻的磁場分布。

本機(jī)的周向和縱向輸出電壓低于36V，因此不會對人體構(gòu)成電的傷害。

二、主要技術(shù)參數(shù)

1.周向磁化電流：AC 0～9000A（有效值）連續(xù)可調(diào)，帶斷電相位控制功能；

2.縱向磁化磁勢：AC 0～10000AT（有效值，閉路磁軛）連續(xù)可調(diào)，帶斷電相位控制功能；

3.探傷靈敏度：A型15/50試片貼于鋼管內(nèi)外表面，全圓十字清晰顯示；

4.磁化方式：周向穿棒感應(yīng)磁化、縱向穿磁感應(yīng)磁化和周、縱向復(fù)合磁化；

5.探傷節(jié)拍：40秒/件（最快探傷周期）；

6.操作方式：自動操作（PLC控制）和手動單步操作；

7.紫外線強度：高亮度紫外燈距光源表面380mm處紫外線強度≥2000μW/cm2，手動紫外燈距光源表面380mm處紫外線強度≥1000μW/cm2；

8.夾緊方式：氣動夾緊；

9.氣源壓力：≥0.6 Mpa(氣源用戶自備)；

10.暫載率：≥25%，24小時連續(xù)工作；

11.鉗形磁軛調(diào)整范圍：下鉗臂中心離地面高度900mm，上下調(diào)整范圍350mm，進(jìn)退調(diào)整范圍1000mm；

12.電源：三相四線 AC 380V，±5%，50Hz，瞬時最大電流約450A。

13.環(huán)境溫度：－10℃～45℃；

14.相對濕度：不大于85%；

三、結(jié)構(gòu)形式

該機(jī)為機(jī)、電分體式結(jié)構(gòu)，主要由磁化電源控制柜、閉路磁軛磁化裝置、鉗形磁軛推進(jìn)機(jī)構(gòu)、周向電極鉗形夾緊機(jī)構(gòu)、磁懸液噴灑及回收系統(tǒng)等部分組成。

磁懸液噴灑及回收系統(tǒng)由集液槽、儲液箱、抽液泵、攪拌器、輸液管和噴液器組成。其中儲液箱為獨立整體，箱蓋上裝有抽液泵，進(jìn)行磁懸液的抽液和攪拌。為了使磁懸液不產(chǎn)生吸附沉淀，儲液箱與集液槽均采用非磁性材料不銹鋼制成。

四、控制電路工作原理

本機(jī)采用可編程序控制器（PLC）來控制整機(jī)動作，每個動作順序及磁化的次數(shù)和時間，可根據(jù)不同工件的檢測工藝要求來編制PLC的工作程序，以便使整個探傷設(shè)備達(dá)到最大的使用效率和最佳的使用效果。

五、保證檢測效果的重點提示

1.磁懸液的配制

水劑磁懸液的配制

磁粉:4－5克/升水

分散劑：0.2% 檢查液重量

防銹劑：0.5% 檢查液重量

油劑磁懸液的配制(應(yīng)使用無味煤油或磁粉探傷專用載液)

磁粉：3－4克/升無味煤油

2.磁化電流的選擇

周向磁化電流一般可以下式計算

連續(xù)法：I=8D～15D

剩磁法：I=15D～30D

式中 I－為電流值A(chǔ)

D－試件直徑或最大寬度（mm）

縱向磁化時按下式計算安匝數(shù)

NI=5000÷（H/D）

式中 NI－磁軛線圈安匝數(shù)（AT）

D－試件直徑（mm）

H－試件高度（mm）

以上為推薦數(shù)值，如果試件有特殊要求時，I與D、H的關(guān)系可由靈敏度試片試驗確定。

3.探傷工藝流程

鉗形磁軛推進(jìn)→浮動電極夾緊→浮動電極錯動→噴液、磁化、磁化→浮動電極松開→鉗形磁軛退出→缺陷人工觀察

六、結(jié)束語

管端感應(yīng)磁粉探傷機(jī)解決了石油、宇航系統(tǒng)對鋼管管端的表面質(zhì)量提出了嚴(yán)格要求，能全方位發(fā)現(xiàn)管道端頭內(nèi)外表面及近表面因鑄造、鍛壓、拉伸、淬火、研磨、疲勞而產(chǎn)生的裂痕以及夾渣等極細(xì)微的缺陷。