磁粉檢測(cè)在起重機(jī)吊鉤檢測(cè)中的應(yīng)用

劉朝杰等

【摘 要】作為起重機(jī)械的重要承載部件，吊鉤的力學(xué)性能及安全性將直接關(guān)系到施工人員的財(cái)產(chǎn)及生命安全。因此，定期對(duì)在用吊鉤進(jìn)行無損檢測(cè)是十分必要的。 對(duì)于各類在用起重機(jī)吊鉤的無損檢測(cè)，目前通常采用的是磁粉檢測(cè)，其原理是缺陷形成的漏磁場(chǎng)會(huì)吸附磁粉，從而形成磁痕來顯示缺陷或裂紋的位置、大小、形狀以及嚴(yán)重程度。該方法具有靈敏度高、檢測(cè)方便、缺陷顯示直觀等諸多優(yōu)點(diǎn)。文章分析了在用起重機(jī)吊鉤潛存的缺陷，并詳細(xì)介紹了磁粉檢測(cè)在起重機(jī)吊鉤檢測(cè)上的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】磁粉檢測(cè)；起重機(jī)吊鉤；裂紋

Magnetic Particle Testing on Crane Hook

LIU Chao-jie1 ZHANG Hou-song2 JIANG Chao2

（1.Dalian Huarui Heavy Industry Group Co.， Ltd.， Dalian Liaoning 116013， China；

2. Dalian Polytechnic University ， School of Mechanical Engineer and Automation ， Dalian Liaoning 116034， China）

【Abstract】Hook is an important load-bearing component of hoisting machinery. Its mechanical properties and safety is directly related to operators life and property safety. Therefore， periodical nondestructive testing on the hook is very necessary. For nondestructive testing on crane hook， currently magnetic particle testing is generally used， that is， magnetic particle indication formed from leakage magnetic field absorbing magnetic powder is used to show the position， size， shape and severity of discontinuity. This method has many advantages， such as convenience for testing， high sensitivity and visual defect. The article analyzes latent defects of crane hook and introduces in detail the application of magnetic particle testing in the crane hook detection.

【Key words】Magnetic particle testing； Crane hook； Crack

0 前言

隨著工業(yè)的發(fā)展，各種起重機(jī)械在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。吊鉤作為起重機(jī)安全生產(chǎn)的三大構(gòu)件（吊鉤、鋼絲繩、制動(dòng)器）之一，承載著調(diào)運(yùn)過程的全部載荷，是起重作業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的取物裝置。吊鉤如果損壞斷裂，將很有可能造成重大安全事故，它對(duì)于起吊貨物操作的安全有著非常重要的意義。吊鉤最常見的缺陷是其表面的疲勞裂紋，現(xiàn)代斷裂力學(xué)理論認(rèn)為裂紋萌生始于材料局部高應(yīng)變區(qū)，當(dāng)峰值壓力超過材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，在晶粒和晶面之間發(fā)生錯(cuò)位并產(chǎn)生滑移，錯(cuò)位逐漸聚集從而形成微裂紋，微裂紋不斷集結(jié)貫通成為宏觀裂紋，進(jìn)而在交變應(yīng)力的作用下繼續(xù)擴(kuò)展，致使材料的有效承載面積不斷縮小，最終導(dǎo)致突然斷裂。雖然有些疲勞裂紋不一定會(huì)立即導(dǎo)致斷裂，如果不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，設(shè)備長(zhǎng)期被迫帶病運(yùn)行，那么早期的微小裂紋尤其是過渡性的危險(xiǎn)裂紋往往會(huì)造成嚴(yán)重的后果。因此，定期的對(duì)在用吊鉤進(jìn)行無損檢測(cè)是十分必要的。

目前的科學(xué)技術(shù)水平，吊鉤表面裂紋的探傷檢驗(yàn)，主要有以下幾種方法：磁粉檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、滲透檢測(cè)。因吊鉤形狀特殊，而且在役吊鉤表面狀況一般比較差，無論采用哪一種探傷方式，要確保其探傷靈敏度與可靠性，其技術(shù)要求是比較高的。從事探傷工作的檢驗(yàn)員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)或本行業(yè)的專家來進(jìn)行。而磁粉檢測(cè)以其檢驗(yàn)靈敏度高，能有效檢驗(yàn)一定范圍內(nèi)的缺陷，檢驗(yàn)速度快，成本低等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于實(shí)際吊鉤檢測(cè)工作中。

1 檢測(cè)原理

如圖1所示，鐵磁性材料被磁化后，由于缺陷而導(dǎo)致不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場(chǎng)（如圖2），吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀以及嚴(yán)重程度。

2 吊鉤的重點(diǎn)檢查部位

常見的吊鉤缺陷中，危害最大的是疲勞裂紋，有時(shí)甚至直接造成吊鉤斷裂。疲勞裂紋一般由吊鉤內(nèi)部的缺陷擴(kuò)展形成，大多數(shù)產(chǎn)生于吊鉤表面應(yīng)力集中的部位（如溝、槽等）。

目前國(guó)內(nèi)起重掉吊鉤使用最多的是鍛造吊鉤，特別是75t以下的，常用20#優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)過鍛造沖壓處理，鉤尾機(jī)械加工等工序。根據(jù)吊鉤的特點(diǎn)和受力狀況，吊鉤有三個(gè)主要受力區(qū)A、B、C（如圖3所示）。這三個(gè)受力區(qū)也是吊鉤最易出現(xiàn)斷裂的區(qū)域。也是應(yīng)該重點(diǎn)檢測(cè)的區(qū)域。

3 吊鉤磁粉檢測(cè)的步驟

檢測(cè)準(zhǔn)備→磁化→施加磁粉→觀察并記錄→退磁→后處理

3.1 檢測(cè)準(zhǔn)備

吊鉤的表面狀態(tài)對(duì)于磁粉檢測(cè)的操作和檢測(cè)靈敏度均有很大的影響，所以檢測(cè)前要對(duì)吊鉤進(jìn)行拆解、清污、打磨等工作。

首先，裝配件一般要求拆解，尤其是行車吊鉤，因?yàn)橹挥袕倪B接件上拆除后，才能觀察到所有檢測(cè)面，而且分解還可以避免裝配交界處可能形成的非相關(guān)磁痕顯示與缺陷磁痕的混淆。另外，吊鉤表面的油污灰塵等物質(zhì)都會(huì)在一定程度上影響檢測(cè)靈敏度，所以在檢測(cè)前要進(jìn)行油污灰塵的清除工作。然后，還要對(duì)吊鉤表面的積碳層進(jìn)行打磨清理工作，一般打磨后的粗糙度要小于等于25um。最后，為了提高磁粉與吊鉤表面顏色的對(duì)比度，以利于磁痕的顯示，可在吊鉤待檢部位涂敷反差增強(qiáng)劑，反差增強(qiáng)劑噴涂要均勻，涂層越薄越好。

3.2 檢測(cè)過程

3.2.1 施加磁粉

磁粉檢驗(yàn)一般分為干法檢驗(yàn)和濕法檢驗(yàn)兩種。其中干法檢驗(yàn)采用磁粉來顯示磁痕，而濕法檢驗(yàn)則用的是磁懸液。本文采用的是干法檢驗(yàn)。

一般都是采用采用壓縮空氣將裝在磁粉散布器中的磁粉彌散在吊鉤表面上方的空氣里，噴粉時(shí)，氣流速度應(yīng)很低，把磁粉均勻散布到吊鉤表面上，并可借助弱氣流吹掉被檢面上多余的磁粉，以利缺陷磁痕的顯示。

3.2.2 磁化

磁化設(shè)備中磁軛探傷儀應(yīng)用比較廣泛。在吊鉤的磁化檢驗(yàn)中，一般探傷儀的磁極間距應(yīng)控制在 75～200mm，此時(shí)檢測(cè)的有效區(qū)域?yàn)閮蓸O連線兩側(cè)各 50mm 的范圍內(nèi)，所以要將檢測(cè)部位劃分為若干磁化區(qū)，各區(qū)域間應(yīng)有大于等于15mm 的重疊。每個(gè)磁化區(qū)域至少進(jìn)行兩個(gè)方向以上的反復(fù)磁化，以至于能檢驗(yàn)出不同方向的裂紋。檢測(cè)過程中，吊鉤磁化、噴灑磁粉、觀察磁痕顯示都應(yīng)在磁化通電時(shí)間內(nèi)完成，每次通電時(shí)間為 1到3秒。為便于觀察，停施磁粉至少 1秒 后， 再停止通電。另外，還要保證現(xiàn)場(chǎng)可見光照度不小于 500lx。

3.3 觀察并記錄磁痕

3.3.1 觀察

一般應(yīng)在磁痕形成后立即對(duì)其進(jìn)行觀察和評(píng)定。觀察時(shí)要保證被檢吊鉤表面有充足的自然光或日光燈照明，并應(yīng)避免強(qiáng)光和陰影。使用熒光磁粉檢測(cè)時(shí)應(yīng)使用黑光燈照明，應(yīng)在暗區(qū)內(nèi)進(jìn)行，被檢吊鉤表面的黑光燈照度應(yīng)不小于1000 uW/cm2。

3.3.2 記錄

通常磁痕記錄的方法有照相、貼印、橡膠鑄型、可剝性涂層等。因吊鉤的結(jié)構(gòu)很特殊，貼印、橡膠鑄型等方法不便于記錄其磁痕，所以在吊鉤的磁粉檢測(cè)中一般采用照相法。

采用照相法記錄時(shí)：首先，要盡可能把工件的全貌和實(shí)際尺寸拍攝下來，如果拍攝工件的某一特征部位，一定要同時(shí)把刻度尺拍進(jìn)去。對(duì)于采用熒光磁粉檢測(cè)的吊鉤，因?yàn)橛^察磁痕要在暗區(qū)黑光下進(jìn)行，所以應(yīng)在照相機(jī)鏡頭上加裝濾光片，濾去散射的黑光，使其他可見光進(jìn)入鏡頭。

3.3.3 磁痕的分析評(píng)定

磁痕的分析評(píng)定是磁粉檢測(cè)的關(guān)鍵步驟。一般缺陷磁痕按性質(zhì)大體上可分為三類：裂紋磁痕和發(fā)紋磁痕、點(diǎn)狀?yuàn)A渣、氣孔磁痕。對(duì)于在用吊鉤而言，檢測(cè)的重點(diǎn)是使用過程中產(chǎn)生的疲勞裂紋。

各種裂紋磁痕的特征如表1所示：

3.4 后處理及退磁

首先，根據(jù)《吊鉤的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)于檢測(cè)出裂紋的吊鉤要進(jìn)行報(bào)廢處理。檢驗(yàn)合格的吊鉤要進(jìn)行退磁，以便繼續(xù)使用。退磁時(shí)，將吊鉤置于交變磁場(chǎng)中產(chǎn)生磁滯回線，當(dāng)交變磁場(chǎng)的幅值逐漸遞減時(shí)，磁滯回線的軌跡也越來越小，常用的方法有交流電退磁、直流電退磁和加熱法退磁。退磁后還要進(jìn)行清洗，去除吊鉤表面的磁粉，磁懸液，如果使用水磁懸液，清洗后應(yīng)進(jìn)行脫水防銹處理。

4 結(jié)束語

吊鉤作為其中機(jī)械的主要承載設(shè)備，一旦斷裂，將會(huì)嚴(yán)重威脅到人身和設(shè)備的安全。為確保安全生產(chǎn)，定期的對(duì)吊鉤進(jìn)行無損檢測(cè)是十分必要的。磁粉檢測(cè)不僅操作簡(jiǎn)單、靈敏度高，而且成本也很低，應(yīng)在吊鉤檢測(cè)中的到推廣。大量的檢測(cè)實(shí)踐和分析也表明，應(yīng)用磁粉檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)吊鉤表面、近表面缺陷和疲勞損傷，做到預(yù)先防范是可行的。相信隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，磁粉檢測(cè)必將得到廣泛的應(yīng)用。

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[責(zé)任編輯：曹明明]