大型鑄鋼件整體磁化檢測方法

拓凌璽，李 磊，征立剛，項 鵬

（共享鑄鋼有限公司，寧夏 銀川 750021）

1 磁粉檢驗現狀概述

目前國內外磁粉檢測采用的設備主要是移動式磁粉探傷機和便攜式磁粉探傷機。這類磁粉探傷機磁化電流輸出一般為600 A～5 000 A，采用觸棒法進行檢測。大型鑄鋼件檢測時先對檢驗表面進行分區，區域規格大致為150 mm×150 mm 的均勻區域，兩個觸棒的間距一般控制在75 mm～200 mm，但最短不得小于75 mm.現有技術中，觸棒法磁化是使用觸棒單獨地感應周向磁場進行磁化，每個分區內通過兩次相互垂直的方向磁化，磁化強度范圍如圖1 所示，有效區域僅為中心面積75 mm×75 mm 的范圍，四周網格區域磁場強度不足。通過對相鄰區域進行重疊檢測，達到磁化操作逐步覆蓋整個鑄件的目的[1]，這種檢測方法需要長時間托舉觸棒及其纜線，大量消耗操作人員體力，勞動強度大，耗費時間長，磁化操作不方便，檢驗效率極低。

圖1 傳統觸棒法磁化區域示意圖

本文提出一種對鑄件進行整體磁化的操作方法，通過高電流輸出設備，采用夾具將設備與鑄件相連接，設計三路電流輸出的夾持方式對鑄件持續通電，形成多個方向高場強的磁場，達到整體磁化鑄件的目的，不需要將鑄件劃分多個小區域，避免檢驗員高強度作業，并大幅度提高檢驗效率。

2 整體磁化設備及試驗方案

2.1 整體磁化設備的設計

整體磁粉探傷設備按照金屬零件磁粉檢測的原理和復雜零件的檢測特點設計，輸出三路電流達到18 000 A～20 000 A.根據法拉第電磁感應定律，閉合的電路產生電流，電流通過導體時導體周圍會產生一定強度大小的磁場[2]，可進行磁粉檢測。按磁粉檢測原理和實踐，若檢測壁厚T≤19 mm，電流強度應達到3.5A/mm～4.5A/mm；若檢測壁厚T＞19mm，電流強度應達到4 A/mm～5 A/mm.

2.2 夾持方案

磁化設備的三組電路有6 個輸入輸出端，每一路電流輸入端與電流輸出端各8 條電纜，共連接48條電纜，電纜一端連接輸入輸出端，電纜另一端連接夾具，用于固定在鑄件特定位置上，根據鑄件形狀設計夾持方法，通過夾具在鑄件上的位置來控制電流在鑄件表面的走向，從而形成不同方向的磁場[3]。圖2 所示為“米”字形夾持方法，夾具在鑄件上的位置是一個“米”字形，從而在鑄件上形成的三路電流的方向也是呈“米”字形。

其中M，N，O，P，Q 和R 為電流輸入端，M1，N1，O1，P1，Q1 和R1 分別為各個輸入端對應的電流輸出端。由于局部區域的磁場強度通過一次夾持設計不能滿足要求，所以此種方法檢測過程需要進行兩次夾持，第一次按照圖2 將缸體內外腔表面進行磁化，電流從輸入端夾具流入鑄件，從輸出端夾具流出，第二次針對鑄件的空腔管道等磁場強度不足的區域設計夾持方案，單獨進行第二次補充磁化。

圖2 整體磁化“米”字形夾持示意圖

3 整體磁化檢測

3.1 整體磁化檢測準備

根據鑄件形狀和結構，初步設計夾持工藝草繪圖，夾具夾持覆蓋工件的范圍應盡量大，在最大程度上減少磁化的次數，并在草繪圖上標記磁場強度測試點。將鑄件吊運至磁粉探傷設備附近的支墊工裝上放置平穩。檢查磁粉探傷設備運行狀態及電纜連接情況，整體磁化儀的數字顯示儀表應顯示正常，設備與電纜應連接緊固，物理外觀無異常。

3.2 整體磁化檢測過程

1）按照夾持工藝草繪圖上的位置，將輸入端夾具在鑄件表面夾緊固定，在中心對稱的位置上，將相應編號的輸出端用夾具在鑄件的表面上夾緊固定；

2）將配制的磁懸液均勻噴灑在鑄件表面上，注意夾角及管道內等特殊部位也要完全潤濕，三路電流依次循環進行通電磁化，使用磁場強度計測量標記點位置的磁場強度，將磁場強度低于最低要求的區域在草繪圖上標記清楚；繼續磁化，同時不斷噴灑磁懸液，保持鑄件表面濕潤；

3）拆卸夾具，使用照明設備仔細檢查鑄件表面是否有缺陷，并對檢測結果進行記錄。

3.3 整體磁化補充檢測

針對鑄件的空腔管道等磁場強度不足的區域，以及夾持部位單獨進行第二次磁化，并進行第二次的表面檢查，并對檢測結果進行記錄。

3.4 整體磁化檢測應用

某汽輪機中壓內缸鑄件，單個鑄件重量14.5 t，采用“米”字形整體磁化方法，鑄件內外壁，管口及空腔內的磁化強度可達到24 A/cm～60 A/cm，兩次磁化覆蓋工件全部表面，完成全部檢測及評定用時約3 h，而采用傳統的觸棒法檢測，兩名檢驗員配合操作，完成全部檢測及評定用時約7 h.

4 結論

該鑄件整體磁化檢測的方法，通過自主設計的三路電流輸出的夾持方式對鑄件持續通電，形成多個方向高場強的磁場，達到整體磁化鑄件檢測缺陷的目的。此方法通過對鑄件整體磁化進行檢測，不需要將鑄件劃分多個小區域，避免了觸棒法、磁軛法等傳統磁粉檢測方法的局限性，降低了檢驗員勞動強度，大幅度提高了檢測效率，屬于一種全新的快速磁粉檢測解決方案。