壓力管道四通管的磁粉檢測

魏同鋒

渤海船舶職業學院，遼寧興城 125105

對于采用無縫管制造四通管，通常采用的工藝有液壓脹形和熱壓成形。為保證產品質量，需要對加工成形過程中可能產生的外表面缺陷進行檢測[1]。本文選擇中心導體法、繞電纜法、磁軛法等磁化方法對異徑四通管進行檢測，確定合適的檢測工藝參數，以取得較好的檢測效果。

1 檢測對象及缺陷分析

某一壓力管道元件四通管，由無縫鋼管加工制成，規格尺寸為Φ273×8×720 mm，結構型式如圖1所示，材質為Q245R，加工工藝為：鋼管整體加熱至910～930℃，在熱態下用模具拉拔成型Φ89 mm拔口，再經機械方法加工至規定尺寸。四通管在加熱狀態下用模具拉拔成型Φ89 mm拔口，起拔位置內至拔口的材料在成型過程中受到很強的拉應力、彎曲應力的作用，容易出現拔制裂紋，因此起拔位置（在圖1中Φ120 mm范圍內）至拔口部位是本產品磁粉檢測的重點部位。設計圖樣規定該四通管外表面應進行100%磁粉檢測，檢測標準為NB/T 47013-2015。

圖1 四通管的結構型式

2 磁粉檢測工藝的確定

2.1 檢測設備器材的選擇

2.1.1 磁粉檢測設備

對壓力管道元件四通管進行磁粉檢測所用的磁粉探傷機為CEX-3000交直流移動式磁粉檢測機，配置夾持裝置并帶有可繞線圈的軟電纜（N=5），兩條帶夾持裝置的2 000 mm長電纜，Φ25×1 000 mm銅棒，可實現線圈法、繞電纜法、中心導體法、通電法等磁粉檢測。CDX-Ⅱ型配有A、D、E、O型號的探頭。

2.1.2 磁粉

熒光磁粉與工件表面的對比度高，適用于各種顏色的受檢工件表面，檢測靈敏度高，易觀察，檢驗速度快。對四通管的外表面選擇熒光磁粉進行檢測[2]。

2.1.3 載體及磁懸液

本工藝采用熒光磁粉進行檢測，磁懸液配置濃度應滿足0.5 g/L～3.0 g/L，沉淀濃度為0.1 ml～0.4 ml/100 ml[3]。

2.2 檢測方法的選擇

2.2.1 周向磁化的選擇

工件整體周向磁化的方法主要有直接通電法和中心導體法兩種。直接通電法需采用專用電極，接觸不好易產生打火燒傷現象。而中心導體法操作方便，磁化效果較好，便于在該工件上實施。考慮可操作性、磁化效果與適用性，選用中心導體法比采用直接通電法較為可行[4]。

2.2.2 縱向磁化的選擇

應用繞電纜法對該工件整體縱向磁化時，應采用左邊的纏繞電纜與右邊的纏繞電纜所產生的磁場相同的方法進行纏繞。如果纏繞方法不正確，四通管左邊的纏繞電纜與右邊的纏繞電纜所產生的磁場方向正好相反，這樣會使磁動勢相互抵消，纏繞電纜所產生的縱向磁場強度很小，無法保證檢測靈敏度。

對Φ89 mm拔口及其附近部位（在圖1中Φ120 mm范圍內）應增加一次磁粉檢測，起拔位置至拔口部位磁力線受到Φ89 mm管口的干擾，檢測靈敏度不可靠，因此還需采用其他方法檢測該部位不同方向的缺陷。該工件在進行周向和縱向整體磁化時，與管口拔制方向垂直的缺陷無法檢出，應采用單磁軛法對該拔口部位外表面各個方向的缺陷進行檢測。

2.3 磁化規范的確定

2.3.1 繞電纜法磁化規范

高充填因數線圈繞電纜法線圈的安匝數為：

式中，I為施加在線圈上的磁化電流，A；N為線圈匝數；L為工件長度，mm；D為工件直徑或橫截面上最大尺寸，mm；

本檢測工件為空心工件，直徑D應采用有效直徑代替，工件長度為720 mm，代入（1）式計算電流值：

應用繞電纜法對該工件整體進行縱向磁化時，由于工件中磁感應強度分布不均勻，拔制管口兩個側面磁化效果較差。磁化過程中需使用靈敏度試片，通過標準試片對被檢表面不同部位進行靈敏度的驗證，確定有效磁化區，檢測效果。靈敏度試片應貼在拔制管口兩個側面磁化效果較差的部位。

2.3.2 中心導體法磁化規范

NB/T 47013.4-2015標準規定，中心導體法檢測外表面缺陷一般不用交流電，盡量使用直流電和整流電。

中心導體法的磁化規范，磁化電流直流電的計算公式：

采用中心導體法對該工件進行整體周向磁化時，工件中磁感應強度分布是不均勻的，拔制管口正面和背面磁化效果較差。磁化過程中必須使用靈敏度試片，靈敏度試片應貼在拔制管口正面和背面磁化效果較差的部位。通過標準試片對被檢表面不同部位進行靈敏度的驗證，確定有效磁化區。

2.3.3 磁軛法磁化規范

采用單磁軛法對該拔口部位外表面各個方向的缺陷進行檢測，通過標準試片對被檢表面不同部位進行靈敏度的驗證，確定有效磁化區。

3 操作步驟

1）檢測前，清除工件表面的油污、水垢和灰塵等。

2）熒光磁粉檢測時，進行暗適應時間5分鐘。

3）磁化檢驗前，四通管被探測部位表面需噴灑磁懸液，進行充分濕潤。

4）濕法探傷四通管時，需對四通管進行復合磁化，周向和縱向磁化電流按計算的磁化規范對不同部位進行通電磁化。

5）試片采用A1-30/100型標準試片，試片粘貼前須將表面擦拭干凈，無油污。試片粘貼部位為四通管易發生裂紋或磁場強度較薄弱部位。

6）中心導體法和繞電纜法磁化通電時間不允許超過3秒鐘，磁化后，應停止向四通管上噴灑磁懸液，觀察A型標準試片磁痕顯示情況，A型試片各溝槽顯示清晰者為合格。

7）磁軛法磁粉檢測磁化通電時間一般為1～3 s×2，磁懸液的施加應在磁化通電時間內完成，為保證磁化效果應至少對檢測區域交叉磁化2次。

8）在評定過程中，當發現相關顯示時，應對相關顯示進行記錄，并且拍照記錄。

9）質量評定按照NB/T47013.4-2015進行，并出具磁粉檢測報告。

4 檢測結果

在整個壓力管大四通管的磁粉檢測中，通過磁軛法對Φ89 mm拔口及其附近部位檢測出裂紋缺陷，熒光磁粉檢測圖片中能清晰地看到拔口表面的磁痕顯示，具有較好辨識度。

5 結論

1）壓力管道的檢測缺陷方向不能預估，需要采用復合磁化方法進行檢測。

2）對于周向磁化的磁化規范的確定，確定外表面檢測采用的電流類型，根據經驗公式計算磁化電流值，靈敏度試片應貼在拔制管口正面和背面磁化效果較差的部位進行靈敏度的驗證，不斷調整磁化電流，確定大致的磁化規范。

3）對縱向磁化的磁化規范的確定，應用繞電纜法對該工件整體縱向磁化時，用左邊的纏繞電纜與右邊的纏繞電纜所產生的磁場相同的方法進行纏繞。根據NB/T 47013.4-2015標準計算磁化電流值，以此為基準不斷調整磁化電流，通過標準試片貼在拔制管口兩個側面磁化效果較差部位進行靈敏度的驗證，確定大致的磁化規范。

4）起拔位置至拔口部位增加一次磁粉檢測，采用單磁軛法對該拔口部位外表面各個方向的缺陷進行檢測，提高檢測效果。

5）根據被檢工件的結構特點，確定合適的磁化方法、磁化規范，通過靈敏度試片的驗證，能有效檢出壓力管道四通管外表面上的缺陷，具有較高的靈敏度和檢出率。