熒光磁粉探傷法的操作工藝

熒光磁粉探傷法的操作工藝
磁粉探傷是無(wú)損檢測(cè)五大常規(guī)方法的一種，也是檢驗(yàn)鐵磁性材料表面或近表面缺陷的一種常用手段。由于其檢測(cè)靈敏度高、工藝簡(jiǎn)單可靠，故被廣泛采用。磁粉探傷以其使用的磁粉材料分類，可分為普通磁粉探傷和熒光磁粉探傷兩種。本文重點(diǎn)闡述了應(yīng)用熒光磁粉法進(jìn)行壓力容器探傷的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并介紹了上述兩種探傷法對(duì)比試驗(yàn)的結(jié)果。當(dāng)前，磁粉探傷在國(guó)內(nèi)壓力容器工業(yè)中主要應(yīng)用于鑄鍛大型部件(如封頭、箱體等)和重要結(jié)構(gòu)焊縫和 高強(qiáng)度鋼材表面的質(zhì)量檢查。 而且大多采用普通的非熒光磁粉探傷法。但在先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家，幾乎所有的鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)都采用熒光磁粉探傷法。我國(guó)飛機(jī)及汽車制造業(yè)在需要磁粉探傷的部件上幾乎也都采用了熒光磁粉探傷法。熒光磁粉探傷以來(lái)，證明熒光磁粉探傷法較傳統(tǒng)的黑磁粉(或有色非熒光磁粉)探傷具有許多優(yōu)點(diǎn)，并積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，值得包括壓力容器在內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)推廣。

一、熒光磁粉探傷的特點(diǎn)：
熒光磁粉與普通的非熒光磁粉法的探傷原理完全相同，即首先在被探傷的鐵磁性工件上建立一個(gè)磁場(chǎng)，當(dāng)工件表面或近表面材料有不連續(xù)缺陷存在時(shí)，會(huì)形成缺陷部位的漏磁場(chǎng)。這種漏磁場(chǎng)吸引顆粒極細(xì)微的磁粉，形成肉眼可見(jiàn)的磁痕。通過(guò)觀察磁痕是否存在及其分布 來(lái)確定工件表面(或近表面)有無(wú)缺陷和缺陷分布情況，并將其與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的界限對(duì)照，判斷被檢工件是否合格，以達(dá)到探傷的目的。熒光磁粉是在非熒光磁粉顆粒的外表面均勻涂 敷了一層熒光物質(zhì)制成的，因而熒光磁粉除了要具有良好的磁性和合適的粒度、形狀外，還 應(yīng)具有適宜的熒光強(qiáng)度。熒光磁粉顆粒中的熒光物質(zhì)在紫外線燈的照射下，發(fā)出黃綠色的熒光。具體而言，紫外線燈(即黑光燈)通電后，發(fā)出33O～390nm 的長(zhǎng)波紫外線，熒光磁粉表面的熒光物質(zhì)，在紫外線燈照射下，產(chǎn)生電子躍遷，從而激發(fā)出510～550nm的黃綠色可見(jiàn)光。在磁粉探傷中，被檢工件磁化時(shí)，如工件表面或近表面存在裂紋、氣孔等缺陷，該缺陷處的 漏磁場(chǎng)將吸引并聚集探傷過(guò)程中施加的磁粉，形成磁痕。這種帶熒光物質(zhì)的磁痕在紫外線燈的照射下，激發(fā)出對(duì)人眼十分敏感的黃綠色可見(jiàn)光，從而達(dá)到探傷的目的。熒光磁粉探傷法與普通的非熒光磁粉探傷法比較，有如下的特點(diǎn)：
(1)熒光磁粉探傷法對(duì)比率高。
由于磁粉探傷主要依據(jù)觀察缺陷形成的磁痕來(lái)判斷缺陷的存在與否及其分布嚴(yán)重程度，因此，磁痕與周圍背景之間的亮度或顏色差別是十分重要的，這種差別稱為對(duì)比度。它們對(duì) 光的反射的相對(duì)量稱為對(duì)比率，其問(wèn)之差別越大越容易識(shí)別。在強(qiáng)光下人眼對(duì)光強(qiáng)度的微小區(qū)別不敏感，但對(duì)顏色識(shí)別能力很強(qiáng)；而在黑暗中人眼對(duì)顏色的識(shí)別能力很差，卻能看到微 弱的亮光。磁粉探傷時(shí)若采用非熒光的黑色磁粉，假定在磁性工件表面噴涂了白色的反差增 強(qiáng)劑，認(rèn)為它是純白色，從純白色表面上反射的**光強(qiáng)度約為入射白光強(qiáng)度的99，從*黑的磁痕表面上反射的*小光強(qiáng)度約為入射白光強(qiáng)度的3。這表明，黑白之間所得到的** 對(duì)比度率為33：1。而實(shí)際上這種比值不易得到，有試驗(yàn)表明，黑白對(duì)比率通常為9：1。而 熒光磁粉顯示與不發(fā)光的背景之問(wèn)的對(duì)比率卻很高，即使在周圍環(huán)境有微弱的白光存在，這個(gè)對(duì)比率值仍可達(dá)到300：1，在較暗的背景時(shí)對(duì)比率高達(dá)1000：1。這種對(duì)比率的較大差別，使得熒光磁粉探傷具有較高的裂紋捕獲效率。

(2)熒光磁粉探傷法靈敏度高。
我們?cè)魅缦略囼?yàn)，采用美國(guó)PARKER公司FC800型熒光磁粉配制的油懸液，對(duì)ASME標(biāo)準(zhǔn) 中工具鋼人工缺陷試驗(yàn)環(huán)，以中心導(dǎo)體法通以2500A的直流電，可以發(fā)現(xiàn)環(huán)內(nèi)部的孔序?yàn)? 號(hào)的橫孔(該橫孔孔徑0．7mm，距外圓表面14．2mm)。而在相同的磁化條件下，用非熒光磁 粉法則不能發(fā)現(xiàn)8號(hào)橫孔。這說(shuō)明了熒光磁粉法靈敏度比非熒光磁粉法靈敏度要高。

(3)熒光磁粉適合暗處與作業(yè)空間狹窄部位的磁粉探傷。
由于熒光磁粉探傷法對(duì)比率高， 適合暗處作業(yè)， 特別是大型船舶雙層底環(huán)境中的磁粉探 傷作業(yè)，以及一些特別狹窄部位的作業(yè)。比如：某鋼廠250t、300t轉(zhuǎn)爐托圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)的四周 角焊縫，空間狹小，人眼不易靠近，采用普通的非熒光磁粉探傷時(shí)磁痕觀察困難，容易使缺 陷漏檢，但采用了熒光磁粉法檢驗(yàn)，由于人眼對(duì)暗處的熒光磁粉黃綠色磁痕十分敏感，觀察者不用貼近工件也不會(huì)引起缺陷漏檢。此外，還可以減輕人眼長(zhǎng)時(shí)間觀察的疲勞，降低磁粉探傷人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

(4)熒光磁粉探傷法必須使用紫外線燈。
由熒光磁粉探傷原理可知， 在實(shí)施熒光磁粉探傷時(shí)必須配備專用的紫外線燈， 這給探傷 工作帶來(lái)了一些不便(一般，熒光磁粉探傷不適合單人作業(yè))。另外，由于紫外線燈幅射的長(zhǎng) 波紫外線， 對(duì)人體皮膚及眼晶體有傷害作用， 故在使用紫外線燈時(shí)必須注意光束不能直接照 射人眼或皮膚。

二、熒光磁粉探傷設(shè)備與材料
(1)電磁軛
制造壓力容器工業(yè)企業(yè)磁粉探傷的主要對(duì)象為大型鑄鍛件及焊接件， 通常采用電磁軛進(jìn)行磁粉探 傷。目前，國(guó)內(nèi)外電磁軛產(chǎn)品型號(hào)繁多，其用途大同小異。以美國(guó)PARKER B300S為例，電磁 軛采用220V交流電，額定電流3A，常用的磁軛由迭層的變壓器鐵芯繞以磁化線圈后組成。連 接于鐵芯上的軛臂，可帶有活動(dòng)關(guān)節(jié)也可以是固定的，當(dāng)磁化電流載于線圈時(shí)，便在鐵芯內(nèi) 產(chǎn)生縱向磁場(chǎng)并傳導(dǎo)給軛臂， 將軛臂藕合于工件， 于是可以進(jìn)行對(duì)接焊縫及角焊縫的磁粉探 傷。交流電磁軛提升力應(yīng)大于44N，直流電磁軛提升力應(yīng)大于177N 。在一些特殊的場(chǎng)合，也 可以使用充電式的電磁軛，如美國(guó)PARKER B300D 型的直流電磁軛，此類電磁軛帶一個(gè)電池 包，充電一次可以連續(xù)使用2小時(shí)，對(duì)一些工作量不大或無(wú)220V交流電源的部位，再配以充 電式的熒光燈工作會(huì)變得十分方便。

(2)熒光磁粉
美國(guó)luyor公司的LUYOR-6450和LUYOR-6430，以及德國(guó)TIEDE公司的665．2型熒光磁粉，配制方便， 熒光強(qiáng)度大，存放穩(wěn)定性能好，具有高磁導(dǎo)率及低矯頑性，且粒度適中。FC800是油懸液專 用磁粉，它要求油劑作為載體，通常采用無(wú)色煤油。必須注意的是油劑載體除符合粘度、閃 點(diǎn)、含硫量等基本要求外，還必須經(jīng)過(guò)紫外光試驗(yàn)，保證它只有**的自然熒光量。

(3)紫外線燈
熒光磁粉探傷，要求紫外線輻射照度，在距工件380mm 處不低于1000gW／cm 。紫外線燈有熱光源燈(LUV-400)和冷光源燈(如LP-40A型)。美國(guó)LUYOR公司生產(chǎn)的LP-40系列紫外線燈，采用 220V、50Hz、0．8A交流電源，輸出紫外線中心波長(zhǎng)365nm，可產(chǎn)生射束直徑12．7cm，1665gW ／cm 紫外線光。使用時(shí)燈泡前裝濾光片，用以濾去短波紫外線光。熱光源紫外線燈的缺點(diǎn)是，若在使用過(guò)程中意外斷電，則需要 停頓一會(huì)后才能再點(diǎn)燃(約10min)；點(diǎn)燃后產(chǎn)生熱量多，不宜在小環(huán)境中特別是壓力容器的雙層 底內(nèi)使用，也不宜一次長(zhǎng)時(shí)間使用；同時(shí)，熱量過(guò)大后燈絲軟化，震動(dòng)容易引起燈泡損壞。 冷光源燈(如美國(guó)路陽(yáng)公司LUYOR-3130型led紫外線燈)的特點(diǎn)是： 點(diǎn)燃后產(chǎn)生熱量低， 意外斷電后再次通電約1s可達(dá)到**輸出量；重量輕，輸出能量大，適合于各種復(fù)雜環(huán)境及長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)；還有一種充電電池供電的紫外線燈，可以免去220V 交流電源，適用于無(wú)電源場(chǎng)合，但一次充電僅能使用1．5h，不適宜長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)。美國(guó)路陽(yáng)公司生產(chǎn)的LP-40D型冷光源熒光燈是一種交、直流兩用的熒光燈，它的熒光強(qiáng)度 可以高達(dá)60，000gW／cm 。是一種在太陽(yáng)光底下都可以進(jìn)行熒光磁粉探傷的專用紫外線燈。

(4)紫外照度計(jì)
為確保被檢工件表面紫外線輻射照度滿足1000gW／cm 要求，必須每季度對(duì)紫外線燈輻射照度進(jìn)行定期測(cè)定。我們測(cè)試采用LUYOR-340照度計(jì),測(cè)量時(shí)，將傳感器放在被測(cè)工件表面位置，開(kāi)啟紫外線燈，待穩(wěn)定后儀器讀數(shù)屏上顯示的數(shù)字即為紫外線燈輻射照度，其單位為gW／cm 。

三、熒光磁粉探傷法與普通此份探傷法的對(duì)比試驗(yàn)
采用TIEDE熒光水懸液與普通磁粉水懸液，在相同磁化規(guī)范下，用相同的電磁軛分別對(duì)14組試棒和試板上的自然缺陷，進(jìn)行兩種探傷方法的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果是，通常情況下熒光磁粉法和普通磁粉法靈敏度均能滿足要求， 但對(duì)于一些細(xì)小微裂紋，熒光磁粉靈敏度高于非熒光磁粉法。

四、熒光磁粉探傷法注意事項(xiàng)
磁懸液的濃度
磁懸液濃度是指每升液態(tài)載體中所含的熒光磁粉的克數(shù)。配制磁懸液時(shí)，必須嚴(yán)格按制造廠給出的配方配制。
采用連續(xù)磁化濕式法時(shí)，每次磁化時(shí)間以2-3s為宜，磁化時(shí)問(wèn)太短，會(huì)影響探傷靈敏度。連續(xù)法磁粉～探傷必須一邊充磁一邊噴灑磁懸液，否則會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)結(jié)果。

紫外線燈的正確使用
熱光源紫外線燈在通電5min后，燈泡才處于穩(wěn)定狀態(tài)（冷光源燈預(yù)熱時(shí)間為10秒鐘），輸出的紫外線輻射照度達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值，此時(shí)方可用于探傷檢驗(yàn)。燈處于穩(wěn)定狀態(tài)下不宜經(jīng)常開(kāi)關(guān)，否則會(huì)降低燈泡壽命，不利于連續(xù)工作，一般情況下熱光源紫外線燈一次連續(xù)工作不超過(guò)4h。使用長(zhǎng)波紫外線燈，在無(wú)防護(hù)條件下，每lO00s入射到人眼和皮膚的紫外線幅射照度不應(yīng)大于lt~W／cm；小于lO00s時(shí)，其幅射照度不應(yīng)超過(guò)13t~W／cm(美國(guó)工業(yè)衛(wèi)生管理會(huì)發(fā)布)。