小口径合金钢管配件磁粉检测论文_衡长桥

摘要：合金钢材料由于其具有耐高温、高压、低温等特点，在钢制管道、设备装置中得到广泛使用。但因为其一般在高温、高压、低温等场所使用，管配件标准都规定需对其进行100%磁粉检测，由于管配件结构形状多样和数量多的特性，在对产品进行磁粉检测时，为提高效率、保证检测质量，需对检测工艺方面等进行改进和优化，本文对此进行了相关探讨和总结。

关键词：合金钢 管配件 磁粉检测工艺 优化

0前言

本人目前所在的单位主要从事压力管道元件（管件、锻制管件、法兰等）的生产、管道预制。公司产品特点：规格品种多，数量较多，形状复杂。目前使用的主要磁粉检测方法是小口径用固定式磁粉探伤机（中心、偏心导体法，整体通电法，线圈法），大口径用磁轭法。

有些产品管径和弯曲半径较小、几何形状复杂，无法对整个可达表面检测。为保证检测灵敏度和检测效率，经过多种磁粉检测工艺尝试，实践证明，使用穿电缆、电缆缠绕法，取得较佳效果。下面举例对此类产品采用穿电缆、电缆缠绕法关键工艺进行介绍：

产品信息：180°E(S)短半径弯头 规格尺寸见图1 材质12Cr1MoVG 执行标准SH/T3408-2012 ，数量200件。

制造工序为：下料→送料→中频加热推制成型→校型→热处理（正火+回火）→校型→表面喷丸处理→端部机加工→喷漆/标志→包装储运。

此批产品易产生的缺陷特点：成型开裂，内部拉痕，钢管原始缺陷放大，热处理再热裂纹等，缺陷方向横向、纵向都有可能。

图1

1.磁化方法确立

由于磁轭法对几何形状复杂的工件检验较困难，磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向，磁轭磁化时应与工件接触好，间隙对检测的结果有影响。固定式磁粉探伤（中心、偏心导体法，整体通电法，线圈法）需要穿铜棒，固定、装夹等，此批管件无法实施；相关标准对CrMo钢都需100%MT检测，用触头法接触不良会引起电弧击伤，很容易在工件上产生裂纹，由于上述局限性此批产品无法用上述方法保质保量实施检测。

2.磁悬液选择

弯头表面背景较暗，直径小，流动快，CrMo钢易产生裂纹。选用荧光磁粉，颗粒细，油基配置（防锈），流动性好（有时还没磁化，就已经有显示），对比度高，易观察，灵敏度高。

3.检测时机的选择

1）喷漆/标志后外表面有涂层，磁粉检测不可靠，因此磁粉检测应放在喷漆/标志之前进行；

2）热处理会产生热处理裂纹，因此磁粉检测应放在热处理之后；

3）热处理后工件表面有氧化皮，表面喷丸处理后能去除氧化皮，并使表面光洁度满足磁粉检测要求；

4.检测电流选择

（1）根据检测要求，采用磁粉检测方法检测弯头，在制造过程中可能产生的表面和近表面缺陷，而交流电具有趋肤效应，因此对表面缺陷有较高的灵敏度，但对近表面缺陷灵敏度很低，不能满足检测要求；

（2）直流电磁场渗入深度大，检测缺陷的深度也大，能够检测弯头的近表面缺陷。特别是该弯头的壁厚只有3.56mm，直流电磁通能相对集中，不致于产生磁力线在厚度方向上发散太多而导致对表面缺陷检测灵敏度的下降，因此在此情况下，采用直流电检测能兼顾表面和近表面缺陷的检测。

故选用直流电较合适。

5.磁化规范、次数计算

①中心导体法(图2）：电流值

I—————磁化电流，A；

D—————工件横截面最大尺寸，mm；

高灵敏度采用上限值，中间用非铁磁性材料支撑电缆。

图2

由于内弧与外弧磁力线分布密度不一样，需在A处和B处分别测试灵敏度试片验证磁场强度是否合适。

纵向缺陷一次检测可以完成。

②缠绕电缆法：电流值

I—————施加在线圈上的磁化电流，A；

N—————线圈匝数；

L—————工件长度，mm；

D—————工件直径或横截面上最大尺寸，mm。

如图3所示的磁化布置，如用线圈法单件进行纵向磁化时，磁力线会逸出工件端面进入空气中，再通过空气形成闭合回路，因此外加磁场中磁化时，在它的端头产生磁极，这些磁极形成了退磁场，它对外加磁场有削弱作用。从磁阻定律分析，磁力线在工件两端穿过空气再形成闭合回路，磁力线穿过空气中的距离很长，其磁路的磁阻很大，导致有效磁场强度减弱。

如图4所示的磁化布置时用线圈法进行纵向磁化时，磁力线穿过两弯头端面的极薄的空气间隙（端部为平端），从一只弯头再进入另一只弯头，因为磁力线沿阻力最小的路径通过，几乎全部磁力线在两弯头中形成闭合回路，外逸的磁力线很少，因此在此情况下形成的退磁场很小。从磁阻定律分析，磁力线穿过空气的距离远小于前种情况，其磁路的磁阻相对较小，因此有效磁场强度较单件强。

图3图4

需在连接处和远离连接处分别测试灵敏度试片验证磁场强度是否合适。

综上所述:对于对焊、承插、螺纹管件中管径和弯曲半径较小、几何形状复杂的弯头、三通，等进行磁粉检测推荐采用穿电缆、电缆缠绕法。实践证明采用穿电缆、电缆缠绕法能保证检测灵敏度，可以提高检测效率，可以进行广泛使用。但需根据缠绕方式和结构特点初步分析磁场强弱分布后，同时注意灵敏度试片的放置位置和工艺验证次数，保证检测质量。

6.结束语

管配件形状复杂，不同形状尺寸产品磁粉检测时应根据其特征分别按标准规定进行分析、试验、计算、验证。通过多年的实践，穿电缆、电缆缠绕法对小口径合金钢管配件磁粉检测简单可行。本文可能存在分析不够周全之处，将在以后的实践中不断总结完善。

参考文献：

磁粉检测 第2版 主编：宋志哲

NB/T47013-2015承压设备无损检测

SH/T3408-2012 石油化工钢制对焊管件

作者简介：

衡长桥 男 焊接专业 工程师， 1994年以来一直从事无损检测工作，目前持有特种设备无损检测射线高级III、超声高级III、磁粉中级II、渗透中级II等资格。

论文作者:衡长桥

论文发表刊物:《科学与技术》2019年20期

论文发表时间:2020/4/17

标签：磁力线论文;  磁粉论文;  弯头论文;  工件论文;  电缆论文;  表面论文;  缺陷论文;  《科学与技术》2019年20期论文;