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荧光磁粉探伤法的操作工艺

发布时间:2023-07-22 00:00:00      发布人:   浏览量:303

荧光磁粉探伤法的操作工艺

磁粉探伤是无损检测五大常规方法的一种,也是检验铁磁性材料表面或近表面缺陷的一种常用手段。由于其检测灵敏度高、工艺简单可靠,故被广泛采用。磁粉探伤以其使用的磁粉材料分类,可分为普通磁粉探伤和荧光磁粉探伤两种。本文重点阐述了应用荧光磁粉法进行压力容器探伤的一些实践经验,并介绍了上述两种探伤法对比试验的结果。当前,磁粉探伤在国内压力容器工业中主要应用于铸锻大型部件(如封头、箱体等)和重要结构焊缝和 高强度钢材表面的质量检查。 而且大多采用普通的非荧光磁粉探伤法。但在先进的工业,几乎所有的钢结构制造企业都采用荧光磁粉探伤法。我国飞机及汽车制造业在需要磁粉探伤的部件上几乎也都采用了荧光磁粉探伤法。荧光磁粉探伤以来,证明荧光磁粉探伤法较传统的黑磁粉(或有色非荧光磁粉)探伤具有许多优点,并积累了大量的实践经验,值得包括压力容器在内的钢结构制造行业推广。

一、荧光磁粉探伤的特点:
荧光磁粉与普通的非荧光磁粉法的探伤原理完全相同,即首先在被探伤的铁磁性工件上建立一个磁场,当工件表面或近表面材料有不连续缺陷存在时,会形成缺陷部位的漏磁场。这种漏磁场吸引颗粒极细微的磁粉,形成肉眼可见的磁痕。通过观察磁痕是否存在及其分布 来确定工件表面(或近表面)有无缺陷和缺陷分布情况,并将其与相关标准规定的界限对照,判断被检工件是否合格,以达到探伤的目的。荧光磁粉是在非荧光磁粉颗粒的外表面均匀涂 敷了一层荧光物质制成的,因而荧光磁粉除了要具有良好的磁性和合适的粒度、形状外,还 应具有适宜的荧光强度。荧光磁粉颗粒中的荧光物质在紫外线灯的照射下,发出黄绿色的荧光。具体而言,紫外线灯(即黑光灯)通电后,发出33O~390nm 的长波紫外线,荧光磁粉表面的荧光物质,在紫外线灯照射下,产生电子跃迁,从而激发出510~550nm的黄绿色可见光。在磁粉探伤中,被检工件磁化时,如工件表面或近表面存在裂纹、气孔等缺陷,该缺陷处的 漏磁场将吸引并聚集探伤过程中施加的磁粉,形成磁痕。这种带荧光物质的磁痕在紫外线灯的照射下,激发出对人眼十分敏感的黄绿色可见光,从而达到探伤的目的。荧光磁粉探伤法与普通的非荧光磁粉探伤法比较,有如下的特点:
(1)荧光磁粉探伤法对比率高。
由于磁粉探伤主要依据观察缺陷形成的磁痕来判断缺陷的存在与否及其分布严重程度,因此,磁痕与周围背景之间的亮度或颜色差别是十分重要的,这种差别称为对比度。它们对 光的反射的相对量称为对比率,其问之差别越大越容易识别。在强光下人眼对光强度的微小区别不敏感,但对颜色识别能力很强;而在黑暗中人眼对颜色的识别能力很差,却能看到微 弱的亮光。磁粉探伤时若采用非荧光的黑色磁粉,假定在磁性工件表面喷涂了白色的反差增 强剂,认为它是纯白色,从纯白色表面上反射的更大光强度约为入射白光强度的99,从最黑的磁痕表面上反射的最小光强度约为入射白光强度的3。这表明,黑白之间所得到的更大 对比度率为33:1。而实际上这种比值不易得到,有试验表明,黑白对比率通常为9:1。而 荧光磁粉显示与不发光的背景之问的对比率却很高,即使在周围环境有微弱的白光存在,这个对比率值仍可达到300:1,在较暗的背景时对比率高达1000:1。这种对比率的较大差别,使得荧光磁粉探伤具有较高的裂纹捕获效率。
(2)荧光磁粉探伤法灵敏度高。
我们曾作如下试验,采用美国PARKER公司FC800型荧光磁粉配制的油悬液,对ASME标准 中工具钢人工缺陷试验环,以中心导体法通以2500A的直流电,可以发现环内部的孔序为8 号的横孔(该横孔孔径0.7mm,距外圆表面14.2mm)。而在相同的磁化条件下,用非荧光磁 粉法则不能发现8号横孔。这说明了荧光磁粉法灵敏度比非荧光磁粉法灵敏度要高。
(3)荧光磁粉适合暗处与作业空间狭窄部位的磁粉探伤。
由于荧光磁粉探伤法对比率高, 适合暗处作业, 特别是大型船舶双层底环境中的磁粉探 伤作业,以及一些特别狭窄部位的作业。比如:某钢厂250t、300t转炉托圈内部结构的四周 角焊缝,空间狭小,人眼不易靠近,采用普通的非荧光磁粉探伤时磁痕观察困难,容易使缺 陷漏检,但采用了荧光磁粉法检验,由于人眼对暗处的荧光磁粉黄绿色磁痕十分敏感,观察者不用贴近工件也不会引起缺陷漏检。此外,还可以减轻人眼长时间观察的疲劳,降低磁粉探伤人员的劳动强度。
(4)荧光磁粉探伤法必须使用紫外线灯。
由荧光磁粉探伤原理可知, 在实施荧光磁粉探伤时必须配备专用的紫外线灯, 这给探伤 工作带来了一些不便(一般,荧光磁粉探伤不适合单人作业)。另外,由于紫外线灯幅射的长 波紫外线, 对人体皮肤及眼晶体有伤害作用, 故在使用紫外线灯时必须注意光束不能直接照 射人眼或皮肤。

二、荧光磁粉探伤设备与材料
(1)电磁轭
制造压力容器工业企业磁粉探伤的主要对象为大型铸锻件及焊接件, 通常采用电磁轭进行磁粉探 伤。目前,国内外电磁轭产品型号繁多,其用途大同小异。以美国PARKER B300S为例,电磁 轭采用220V交流电,额定电流3A,常用的磁轭由迭层的变压器铁芯绕以磁化线圈后组成。连 接于铁芯上的轭臂,可带有活动关节也可以是固定的,当磁化电流载于线圈时,便在铁芯内 产生纵向磁场并传导给轭臂, 将轭臂藕合于工件, 于是可以进行对接焊缝及角焊缝的磁粉探 伤。交流电磁轭提升力应大于44N,直流电磁轭提升力应大于177N 。在一些特殊的场合,也 可以使用充电式的电磁轭,如美国PARKER B300D 型的直流电磁轭,此类电磁轭带一个电池 包,充电一次可以连续使用2小时,对一些工作量不大或无220V交流电源的部位,再配以充 电式的荧光灯工作会变得十分方便。
(2)荧光磁粉
美国luyor公司的LUYOR-6450和LUYOR-6430,以及德国TIEDE公司的665.2型荧光磁粉,配制方便, 荧光强度大,存放稳定性能好,具有高磁导率及低矫顽性,且粒度适中。FC800是油悬液专 用磁粉,它要求油剂作为载体,通常采用无色煤油。必须注意的是油剂载体除符合粘度、闪 点、含硫量等基本要求外,还必须经过紫外光试验,保证它只有更低的自然荧光量。
(3)紫外线灯
荧光磁粉探伤,要求紫外线辐射照度,在距工件380mm 处不低于1000gW/cm 。紫外线灯有热光源灯(LUV-400)和冷光源灯(如LP-40A型)。美国LUYOR公司生产的LP-40系列紫外线灯,采用 220V、50Hz、0.8A交流电源,输出紫外线中心波长365nm,可产生射束直径12.7cm,1665gW /cm 紫外线光。使用时灯泡前装滤光片,用以滤去短波紫外线光。热光源紫外线灯的缺点是,若在使用过程中意外断电,则需要 停顿一会后才能再点燃(约10min);点燃后产生热量多,不宜在小环境中特别是压力容器的双层 底内使用,也不宜一次长时间使用;同时,热量过大后灯丝软化,震动容易引起灯泡损坏。 冷光源灯(如美国路阳公司LUYOR-3130型led紫外线灯)的特点是: 点燃后产生热量低, 意外断电后再次通电约1s可达到更大输出量;重量轻,输出能量大,适合于各种复杂环境及长时间连续作业;还有一种充电电池供电的紫外线灯,可以免去220V 交流电源,适用于无电源场合,但一次充电仅能使用1.5h,不适宜长时间连续作业。美国路阳公司生产的LP-40D型冷光源荧光灯是一种交、直流两用的荧光灯,它的荧光强度 可以高达60,000gW/cm 。是一种在太阳光底下都可以进行荧光磁粉探伤的专用紫外线灯。
(4)紫外照度计
为确保被检工件表面紫外线辐射照度满足1000gW/cm 要求,必须每季度对紫外线灯辐射照度进行定期测定。我们测试采用LUYOR-340照度计,测量时,将传感器放在被测工件表面位置,开启紫外线灯,待稳定后仪器读数屏上显示的数字即为紫外线灯辐射照度,其单位为uW/cm 。

三、荧光磁粉探伤法与普通此份探伤法的对比试验
采用TIEDE荧光水悬液与普通磁粉水悬液,在相同磁化规范下,用相同的电磁轭分别对14组试棒和试板上的自然缺陷,进行两种探伤方法的对比试验。结果是,通常情况下荧光磁粉法和普通磁粉法灵敏度均能满足要求, 但对于一些细小微裂纹,荧光磁粉灵敏度高于非荧光磁粉法。
四、荧光磁粉探伤法注意事项
磁悬液的浓度
磁悬液浓度是指每升液态载体中所含的荧光磁粉的克数。配制磁悬液时,必须严格按制造厂给出的配方配制。
采用连续磁化湿式法时,每次磁化时间以2-3s为宜,磁化时问太短,会影响探伤灵敏度。连续法磁粉~探伤必须一边充磁一边喷洒磁悬液,否则会严重影响检测结果。
紫外线灯的正确使用
热光源紫外线灯在通电5min后,灯泡才处于稳定状态(冷光源灯预热时间为10秒钟),输出的紫外线辐射照度达到稳定数值,此时方可用于探伤检验。灯处于稳定状态下不宜经常开关,否则会降低灯泡寿命,不利于连续工作,一般情况下热光源紫外线灯一次连续工作不超过4h。使用长波紫外线灯,在无防护条件下,每lO00s入射到人眼和皮肤的紫外线幅射照度不应大于lt~W/cm;小于lO00s时,其幅射照度不应超过13t~W/cm(美国工业卫生管理会发布

LUYOR-3105/3105D便携式LED紫外线探伤灯

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