鋼管管端半自動熒光磁粉探傷機的研制與應用

孫仲義 蔣鳳陽 蔣塵海

摘要：鋼管在各種行業(yè)被廣泛應用，尤其石油、宇航系統(tǒng)對鋼管管端的表面質量提出了嚴格要求，相關標準要求對鋼管的生產(chǎn)和使用進行無損探傷。管端半自動熒光磁粉探傷機因運而生。本文闡述了該機的設計原理、主要技術參數(shù)、設備組成及應用的注意事項。

關鍵詞：鋼管 半自動 熒光磁粉 探傷機

引言：管端半自動熒光磁粉探傷機，是固定式、分立型交流、半自動、濕法、熒光磁粉探傷設備。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微的缺陷。

一、概述

該機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)的機械程序動作，如鉗形磁軛推進、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處進行穿棒通電法和穿磁感應法磁化。

該設備可對鋼管端頭進行復合磁化，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工件表面的全方位缺陷，也可進行周向或縱向單方向磁化探傷。周向磁化采用穿棒通電法（中心導體法），縱向磁化采用通磁感應法（利用工件中感應的二次電流對工件進行磁化）。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120°。工件在復合磁化時，由失量分析可知，在鋼管端頭的內外表面將形成一個隨時間變化的橢圓形旋轉磁場。只要選擇合適的磁化電流強度，就能使環(huán)形工件的內外表面獲得較均勻的磁場分布。

本機的周向和縱向輸出電壓低于36V，因此不會對人體構成電的傷害。

二、主要技術參數(shù)

1.周向磁化電流：AC0～9000A（有效值）連續(xù)可調，帶斷電相位控制功能;

2.縱向磁化磁勢：AC0～10000AT（有效值，閉路磁軛）連續(xù)可調，帶斷電相位控制功能：

3.探傷靈敏度：A型15/50試片貼于鋼管內外表面，全圓十字清晰顯示;

4.磁化方式：周向穿棒感應磁化、縱向穿磁感應磁化和周、縱向復合磁化：

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>2000p.W/cm9，手動紫外燈距光源表面380mm處紫外線強度>1000pW/cm*;

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：Z25%，24小時連續(xù)工作;

11.鉗形磁軛調整范圍：下鉗臂中心離地面高度900mm，上下調整范圍350mm，進退調整范圍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°C～45°C：

14.相對濕度：不大于85%;

三、結構形式

該機為機、電分體式結構，主要由磁化電源控制柜、閉路磁軛磁化裝置、鉗形磁軛推進機構、周向電極鉗形夾緊機構、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

本機采用可編程序控制器（PLC）來控制整機動作，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，以便使整個探傷設備達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：1=8D～15D

剩磁法：1=15D～30D

式中1-為電流值A

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→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、結束語

管端感應磁粉探傷機解決了石油、宇航系統(tǒng)對鋼管管端的表面質量提出了嚴格要求，能全方位發(fā)現(xiàn)管道端頭內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微的缺陷。參考文獻：孫仲義發(fā)明專利：管端感應磁粉探傷機《zL201110188219.5》。