磁粉檢測深孔型試塊的研制與應用

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(河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，鄭州 450016)

磁粉檢測深孔型試塊的研制與應用

郭志強，薛永盛，房偉峰，李玉軍

(河南省鍋爐壓力容器安全檢測研究院，鄭州 450016)

介紹了研制的磁粉檢測深孔型試塊及其在測定檢測深度上的應用案例，解決了使用磁粉檢測覆蓋TOFD檢測中上、下表面盲區的技術難題，確保了TOFD檢測的可靠性和有效性，降低了質量事故風險。

孔型試塊；磁粉檢測；檢測深度

TOFD技術具有測量缺陷尺寸比較準確的優點，被較多地應用于特種設備的焊縫檢測中。但是，在應用過程中，其也存在缺點，尤其是在單獨采用TOFD方法時，由于直通波及底波的影響，工件上、下表面存在一定范圍的檢測盲區。

焊縫在形成及承載過程中，焊縫的根部及上表面都是缺陷容易產生及擴展的區域，盲區的存在會使缺陷漏檢，導致焊縫檢測的可靠性降低。

現場檢測方法搭配中，經常采用磁粉檢測對表面、近表面缺陷敏感的特點，作為TOFD檢測盲區的輔助。但是，磁粉檢測在近表面深度方向上的檢測深度卻較難準確獲得。

筆者設計開發了磁粉檢測深孔型試塊，通過其能夠準確測出磁粉檢測方法或設備的檢測深度，從而確定有效的檢測范圍以與TOFD檢測的盲區進行匹配，進而提高焊縫檢測的可靠性。

1 磁粉檢測常用試塊與存在問題

1.1 常用試塊

(1)提升力試塊：目的是檢測便攜式磁粉檢測儀的提升力。

(2) TD型磁場指示器(亦稱八角試塊)：可以檢查探傷設備、磁粉磁懸液的綜合使用性能以及操作方法是否適當，能充分反映磁化區域的磁場強度和方向。

(3) A型靈敏度試片：最先由日本無損檢測學會提出，以后為多個國家使用。主要用于正確地選擇磁化規范，并可檢查探傷設備、磁粉和磁懸液的性能。

(4) 磁粉檢測用試片(D型)：用于連續法磁粉檢測時，驗證工作表面磁場強度的方向與大小，驗證磁粉檢測的綜合性能。

(5) M1型磁粉檢測試片：用于連續法磁粉檢測時，驗證工件表面磁場強度的大小與方向，驗證磁粉檢測的綜合性能。

(6) C型靈敏度試片：主要用于部位狹小、形狀復雜零件的磁粉檢測。

(7) B型直流標準環型試塊或直流標準環型試塊(亦稱12孔試塊)：適用于檢驗磁粉檢測設備、磁粉和磁懸液的綜合性能(系統靈敏度)。

1.2 存在問題

前已簡述，TOFD檢測時，在檢測面以及檢測底面存在盲區。與下表面盲區相比，上表面盲區范圍更大，對檢測可靠性的影響也更大。在實際TOFD檢測中，對上、下表面盲區可以輔以磁粉檢測，來減少TOFD檢測時上、下表面盲區的影響。

目前磁粉試塊無深度測試的試塊，無法測出磁粉檢測時的真實檢測深度。因無法測定磁粉檢測的深度，故也無法確定TOFD檢測時的盲區范圍是否已經被磁粉檢測完全覆蓋。

2 深孔型試塊的研制

2.1 試塊材料

試塊采用與被檢件相同或相近的材料制作。

2.2 試塊的制作

試塊上平底孔的位置分布見圖1。

圖1 試塊上平底孔的位置分布

試塊規格(長×寬×厚)為200 mm×200 mm×8 mm，試塊中心位置加工10個平底孔，平底孔的直徑均為φ2 mm，各孔間距5 mm。

試塊呈長方體狀，試塊橫截面呈正方形，數個平底孔均勻分布于試塊的水平對稱軸和垂直對稱軸上，平底孔深度分別為2.5，3，3.5，4，4.5，5，5.5，6，6.5，7 mm等。

平底孔的位置相對于試塊的中心點中心對稱；沿試塊的水平對稱軸和垂直對稱軸，從距離試塊中心點最近的4個平底孔到試塊外側的方向，平底孔的深度依次增加或者依次減小。

距離試塊中心點最近的平底孔與試塊中心點之間的距離為8 mm，相鄰平底孔之間的距離為5 mm。

試塊上共有20個平底孔，距離試塊中心點最近的4個平底孔的深度分別為2.5，3，7，6.5 mm。

在試塊的水平對稱軸上，從深度為2.5 mm的平底孔起到試塊外側的方向，平底孔的深度分別為2.5，3.5，4.5，5.5，6.5 mm。

在試塊的水平對稱軸上，從深度為7 mm的平底孔起到試塊外側的方向，平底孔的深度分別為7，6，5，4，3 mm。

在試塊的垂直對稱軸上，從深度為6.5 mm的平底孔起到試塊外側的方向，平底孔的深度分別為6.5，5.5，4.5，3.5，2.5 mm。

在試塊的垂直對稱軸上，從深度為3 mm的平底孔起到試塊外側的方向，平底孔的深度分別為3，4，5，6，7 mm。

采用大于8 mm厚的試塊時，平底孔深應根據板厚而適當增加，總之應保證平底孔背側表面距平底孔底深度為1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，4.0，4.5，5.0，5.5 mm。

實際使用中可根據要求增加平底孔的數量及其對應平底孔的深度。

2.3 試塊的測試步驟

(1) 在深孔型試塊未開孔側的表面上，進行磁粉檢測。

(2) 設備開機狀態下，查找深孔型試塊未開孔表面出現的磁痕聚集顯示。

(3) 根據各磁痕顯示位置所對應平底孔的深度，確定該平底孔距表面的距離。

(4) 通過對比查找，各磁痕顯示中所對應的平底孔距表面距離的最大值，即為該磁化方法或設備所能檢測的最大深度。

所測深度分別為：1，1.5，2，2.5，3，3.5，4，4.5，5.0，5.5 mm。

3 試塊的試用和效果

采用上述技術方案試制出深孔型試塊后，使用ZCM-DX1203型旋轉磁場檢測儀對深孔型試塊進行了試用。

圖2為試塊的實際試用效果，可以看到試塊表面有清晰的磁痕顯示。圖3是試塊上的磁痕顯示示意。

圖3 磁痕顯示示意

從圖3可看出，在試塊表面垂直方向上有7個點狀磁痕顯示，其分別處于試塊示意圖中對應平底孔深度為5.5，6，6.5，7 mm的位置上，在其他平底孔對應的表面位置沒有磁痕顯示。這7個點狀磁痕所對應的試塊表面距平底孔底的深度分別為2.5,2，1.5，1 mm。

需要說明的是：“*”號位置的平底孔對應的表面沒有磁痕顯示，分析認為可能是試塊加工存在偏差引起的問題 ，故暫時不考慮其對測試的影響。

從而可得出結論，該臺磁力探傷機能夠檢測的近表面缺陷最大深度約為2.5 mm。

4 結語

使用研制的磁粉檢測深孔型試塊，能夠根據顯示的平底孔所處的最深位置來確定設備的缺陷檢測深度。

在采用磁粉檢測技術對TOFD檢測技術進行消除盲區的輔助檢測時，通過測試磁粉檢測設備的真實檢測深度，能夠較好地確定盲區范圍是否已經進行了檢測覆蓋。

另外，對焊縫進行TOFD檢測時，焊縫有余高。由于焊縫余高不是深孔型試塊的平面表面，所以焊縫余高對深孔型試塊所反映的磁粉檢測設備的缺陷檢測深度值的影響，后續將進一步研究。

[1] 許遵言，周玉山，季龍華.磁軛法對近表面缺陷的檢出能力[J].無損檢測,2015，37(12)：10-13.

[2] 劉禮良，鄭暉，鄔冠華.超聲衍射時差法檢測表面盲區分析及盲區內缺陷的超聲爬波檢測工藝和應用[J].無損檢測,2013，35(7)：42-46.

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[4] 薛永盛.磁粉檢測測深孔型試塊:中國,2016200794157[P].2016-06-29.

DevelopmentandApplicationofDeep-HoleTestBlockforMagneticParticleDetection

GUO Zhiqiang, XUE Yongsheng, FANG Weifeng, LI Yujun

(Henan Boiler Pressure Vessel Safety Inspection Institute, Zhengzhou 450016, China)

This paper introduces the development of magnetic powder detection of deep hole block and its application in determination of detection depth，which has solved the technical problems of using magnetic powder detection to cover the TOFD detection blind area of the upper and lower surfaces, thus ensuring the reliability and validity of TOFD detection and reducing the risk of quality accident.

hole type block; magnetic particle testing; test depth

TG115.28

A

1000-6656(2017)12-0057-03

2017-09-14

郭志強(1975-)，男，碩士,高級工程師，主要從事特種設備檢驗檢測研究工作

郭志強，1005272389@qq.com

10.11973/wsjc201712014