鋼管管端半自動熒光磁粉探傷機的研制與應用

孫仲義 蔣鳳陽 蔣塵海

摘要：鋼管在各種行業被廣泛應用，尤其石油、宇航系統對鋼管管端的表面質量提出了嚴格要求，相關標準要求對鋼管的生產和使用進行無損探傷。管端半自動熒光磁粉探傷機因運而生。本文闡述了該機的設計原理、主要技術參數、設備組成及應用的注意事項。

關鍵詞：鋼管 半自動 熒光磁粉 探傷機

引言：管端半自動熒光磁粉探傷機，是固定式、分立型交流、半自動、濕法、熒光磁粉探傷設備。適用于石油管道生產等企業對鐵磁性材料制成的管道端頭的熒光磁粉檢驗。能發現管道端頭內外表面及近表面因鑄造、鍛壓、拉伸、淬火、研磨、疲勞而產生的裂痕以及夾渣等極細微的缺陷。

一、概述

該機以觸摸屏和小型工業可編程序控制器（PLC）為核心，對系統的機械程序動作，如鉗形磁軛推進、周向電極鉗形夾緊、夾頭錯動、噴灑磁懸液、磁化、磁軛退出等進行自動控制，能按規定程序完成除上下料及缺陷觀察以外的全部探傷過程，既可自動工作，又可手動單步操作。磁化裝置采用矽鋼片制成的閉路鉗形磁軛，對鋼管端部350mm處進行穿棒通電法和穿磁感應法磁化。

該設備可對鋼管端頭進行復合磁化，即周向磁化和縱向磁化相配合，可一次性檢測出磁場范圍內工件表面的全方位缺陷，也可進行周向或縱向單方向磁化探傷。周向磁化采用穿棒通電法（中心導體法），縱向磁化采用通磁感應法（利用工件中感應的二次電流對工件進行磁化）。周向磁化和縱向磁化均使用50Hz工頻交流電作為電源，兩路電流的相位相差120°。工件在復合磁化時，由失量分析可知，在鋼管端頭的內外表面將形成一個隨時間變化的橢圓形旋轉磁場。只要選擇合適的磁化電流強度，就能使環形工件的內外表面獲得較均勻的磁場分布。

本機的周向和縱向輸出電壓低于36V，因此不會對人體構成電的傷害。

二、主要技術參數

1.周向磁化電流：AC0～9000A（有效值）連續可調，帶斷電相位控制功能;

2.縱向磁化磁勢：AC0～10000AT（有效值，閉路磁軛）連續可調，帶斷電相位控制功能：

3.探傷靈敏度：A型15/50試片貼于鋼管內外表面，全圓十字清晰顯示;

4.磁化方式：周向穿棒感應磁化、縱向穿磁感應磁化和周、縱向復合磁化：

5.探傷節拍：40秒，件（最快探傷周期）：

6.操作方式：自動操作（PLC控制）和手動單步操作：

7.紫外線強度：高亮度紫外燈距光源表面380mm處紫外線強度>2000p.W/cm9，手動紫外燈距光源表面380mm處紫外線強度>1000pW/cm*;

8.夾緊方式：氣動夾緊：

9.氣源壓力：≥0.6 Mpa（氣源用戶自備）;

10.暫載率：Z25%，24小時連續工作;

11.鉗形磁軛調整范圍：下鉗臂中心離地面高度900mm，上下調整范圍350mm，進退調整范圍1000mm;

12.電源：三相四線AC 380V，±5%，50Hz，瞬時最大電流約450A。

13.環境溫度：-10°C～45°C：

14.相對濕度：不大于85%;

三、結構形式

該機為機、電分體式結構，主要由磁化電源控制柜、閉路磁軛磁化裝置、鉗形磁軛推進機構、周向電極鉗形夾緊機構、磁懸液噴灑及回收系統等部分組成。

磁懸液噴灑及回收系統由集液槽、儲液箱、抽液泵、攪拌器、輸液管和噴液器組成。其中儲液箱為獨立整體，箱蓋上裝有抽液泵，進行磁懸液的抽液和攪拌。為了使磁懸液不產生吸附沉淀，儲液箱與集液槽均采用非磁性材料不銹鋼制成。

四、控制電路工作原理

本機采用可編程序控制器（PLC）來控制整機動作，每個動作順序及磁化的次數和時間，可根據不同工件的檢測工藝要求來編制PLC的工作程序，以便使整個探傷設備達到最大的使用效率和最佳的使用效果。

五、保證檢測效果的重點提示

1.磁懸液的配制

水劑磁懸液的配制

磁粉：4-5克，升水

分散劑：0.2%檢查液重量

防銹劑：0.5%檢查液重量

油劑磁懸液的配制（應使用無味煤油或磁粉探傷專用載液）

磁粉：3-4克，升無味煤油

2.磁化電流的選擇

周向磁化電流一般可以下式計算

連續法：1=8D～15D

剩磁法：1=15D～30D

式中1-為電流值A

D-試件直徑或最大寬度（mm）

縱向磁化時按下式計算安匝數

NI=5000÷（H/D）

式中

NI-磁軛線圈安匝數（AT）

D-試件直徑（mm）

H-試件高度（mm）

以上為推薦數值，如果試件有特殊要求時，I與D、H的關系可由靈敏度試片試驗確定。

3.探傷工藝流程

鉗形磁軛推進→浮動電極夾緊→浮動電極錯動→噴液、磁化、磁化→浮動電極松開→鉗形磁軛退出→缺陷人工觀察

六、結束語

管端感應磁粉探傷機解決了石油、宇航系統對鋼管管端的表面質量提出了嚴格要求，能全方位發現管道端頭內外表面及近表面因鑄造、鍛壓、拉伸、淬火、研磨、疲勞而產生的裂痕以及夾渣等極細微的缺陷。參考文獻：孫仲義發明專利：管端感應磁粉探傷機《zL201110188219.5》。