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帶漆鋼板漆層厚度對(duì)磁粉探傷儀檢測(cè)靈敏度的影響
摘要：本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定帶漆鋼板漆層厚度對(duì)磁粉探傷儀檢測(cè)靈敏度的影響，確認(rèn)隨著漆層厚度的增加，缺陷檢出率下降；在磁粉探傷儀單極提升力大于7.5Kg并在一定漆層厚度范圍內(nèi)，仍能可靠地發(fā)現(xiàn)深度0.5~1.0mm的人工刻槽缺陷。
一.前言
在生產(chǎn)實(shí)踐中，例如港口塔吊的吊臂、高層建筑的鋼板結(jié)構(gòu)件、壓力容器、儲(chǔ)罐等都是重要的承力件，通常需要進(jìn)行定期的現(xiàn)場(chǎng)在役檢測(cè)以確保使用安全。這些構(gòu)件上都涂有防銹漆，按照GB J205-83《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，室外構(gòu)件一般要求涂覆四遍防銹油漆，其漆層厚度至少達(dá)到175微米。由于這種大型結(jié)構(gòu)件難以按常規(guī)磁粉檢測(cè)要求預(yù)先全面除漆，特別是其許多重要部位往往處于高空狀態(tài)，因此選擇電磁軛進(jìn)行磁粉探傷是比較方便的，顯示介質(zhì)采用濕磁粉法時(shí)，在檢測(cè)操作過(guò)程中磁懸液的流淌容易使操作人員的攀登、就位和操作造成不便甚至影響安全，故考慮采用干粉法進(jìn)行磁粉探傷。檢測(cè)的目標(biāo)是要發(fā)現(xiàn)深度0.5~1.0mm的疲勞裂紋。在上述條件下，磁粉檢測(cè)的靈敏度與可靠性就是我們所關(guān)注的問(wèn)題。
二.檢測(cè)方案的考慮
磁粉檢測(cè)的實(shí)質(zhì)是通過(guò)對(duì)被檢工件施加磁場(chǎng)使其磁化（整體磁化或局部磁化），在工件的表面和近表面缺陷處將有磁力線逸出工件表面而形成漏磁場(chǎng)，有磁極的存在就能吸附施加在工件表面上的磁粉形成聚集磁痕，從而顯示出缺陷的存在。
對(duì)于帶漆工件，漆層對(duì)磁力線存在一定的磁阻，使得工件表面的漏磁場(chǎng)減弱，只有能穿越漆層逸出到表面的磁力線能形成漏磁場(chǎng)，并且必須有足夠的強(qiáng)度能夠吸附磁粉，才能顯示磁痕，保障檢測(cè)的靈敏度與可靠性。如圖1所示。
才22微米的情況下就已經(jīng)基本喪失了檢測(cè)靈敏度（按下面所述的試件），后來(lái)改用CXX-3B型旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)交叉電磁軛，其四極合用情況下的提升力達(dá)到14Kg（實(shí)測(cè)結(jié)果），單極提升力可達(dá)到7.5Kg（實(shí)測(cè)結(jié)果），能夠滿足本試驗(yàn)的需要。本試驗(yàn)采用濟(jì)寧產(chǎn)的空心球形磁粉（灰黑色，粒度80~300目）作為顯示介質(zhì)。
試樣的制作：
在一塊厚度6mm，面積660x660mm2的20#鋼板近邊緣部分的板面上，用高速鋼扁鏟鑿出0.5mmx10mm和1.0mmx13.4mm的兩條V形槽作為人工缺陷。選用鈣脂白色磁漆（主要成分為重體碳酸鈣、鋅鋇白和熟油等），這是一種普通油漆，其顆粒較粗、均勻性較差，目的是在最普通的情況下進(jìn)行試驗(yàn)。
每涂刷一次油漆，待其干涸后，用千分尺測(cè)量漆層厚度（鋼板總厚度減去事先測(cè)定的鋼板板材厚度），并進(jìn)行一次粉探傷測(cè)試，記錄觀察結(jié)果，然后再涂刷一遍油漆，重復(fù)上述步驟，直到漆層厚度達(dá)到198微米。由于一直是在同一個(gè)缺陷部位測(cè)試，可以避免人工缺陷、鋼板厚度以及鋼板材料成分和冶金組織變化造成的影響。
需要說(shuō)明的是，由于刻槽是手工鑿成的，其槽深在全長(zhǎng)上還不夠均勻一致，與設(shè)定值有一定誤差，經(jīng)測(cè)定結(jié)果如下：
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0.5mmx10mm |
1.0mmx13.4mm |
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刻槽深度(mm) |
一端0.58；中間0.56；另一端0.36 |
一端0.74；中間0.77；另一端1.05 |
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刻槽開(kāi)口寬度(mm) |
0.50 |
0.70 |
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刻槽長(zhǎng)度(mm) |
10.0 |
13.4 |
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刻槽深寬比 |
~1 |
~1.2 |
一般認(rèn)為缺陷的深寬比越大對(duì)磁粉探傷越有利，這是因?yàn)槿毕莸纳顚挶仍酱?，能產(chǎn)生的漏磁場(chǎng)越強(qiáng)，缺陷越容易被發(fā)現(xiàn)。在本實(shí)驗(yàn)中采用的人工缺陷的深寬比近于1，而且開(kāi)口寬度較大，故處在不利的狀態(tài)，然而卻有助于考慮檢測(cè)的可靠性，因?yàn)檫@種人工缺陷若能有效地檢測(cè)出來(lái)，則對(duì)檢測(cè)實(shí)際存在的自然缺陷應(yīng)當(dāng)更有可靠性。而且，由于缺陷開(kāi)口寬度較大，在刷涂油漆時(shí)，必然有油漆把刻槽內(nèi)的縫隙填滿，缺陷內(nèi)不再是空氣介質(zhì)，使得基體與缺陷的導(dǎo)磁率差異不是最大，這也是從最?lèi)毫拥臋z測(cè)條件來(lái)考慮的。
還需要說(shuō)明的是，之所以不采用渦流測(cè)厚儀測(cè)量漆層厚度的原因是該油漆的均勻性差，用7504型渦流涂層測(cè)厚儀測(cè)量發(fā)現(xiàn)示值漂移太大，甚至達(dá)到50為米左右的誤差，因此仍然采用千分尺做機(jī)械式測(cè)量，這樣的測(cè)量結(jié)果誤差較小。
三.實(shí)驗(yàn)結(jié)果
可以設(shè)想，如果所用電磁軛的提升力能在進(jìn)一步提高，相信有可能在更厚的漆層情況下檢測(cè)出較淺的裂紋。
四.討論
在常規(guī)的磁粉探傷中，經(jīng)常使用A型靈敏度試片來(lái)校驗(yàn)磁粉探傷的靈敏度，它要求與被檢工件緊密接觸（指與被檢件的金屬表面緊密接觸），在本文的實(shí)驗(yàn)條件下，有漆層的存在，能否使用A型靈敏度試片校驗(yàn)檢測(cè)靈敏度也是本實(shí)驗(yàn)需要做的工作。在每次測(cè)試時(shí)，也采用了A型靈敏度試片進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其擺放位置是固定的，以盡可能減少試驗(yàn)誤差，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。
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表1 不同漆層厚度時(shí)A1試片的磁痕顯示 | |||
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漆層厚度μm |
A1 15/100 |
A1 30/100 |
A1 60/100 |
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0 |
清晰 |
清晰 |
清晰 |
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15 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
清晰 |
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33 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
清晰 |
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57 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
清晰 |
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66 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
清晰 |
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88 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
清晰 |
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99 |
兩個(gè)較清晰圓弧 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
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107 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
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119 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
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131 |
兩個(gè)較清晰圓弧 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
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149 |
兩個(gè)淡短弧 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
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189 |
兩個(gè)稍淡短弧 |
兩個(gè)清晰圓弧 |
清晰 |
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197 |
兩個(gè)稍淡短弧 |
兩個(gè)較清晰圓弧 |
清晰 |
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237 |
稍見(jiàn)短弧 |
兩個(gè)較短淡圓弧 |
清晰 |
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244 |
稍見(jiàn)磁痕 |
兩個(gè)較短淡圓弧 |
清晰 |
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262 |
不可見(jiàn) |
兩個(gè)較短淡圓弧 |
清晰 |
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注：顯示磁痕因?yàn)槌蓤A弧狀而未予測(cè)量長(zhǎng)度 | |||
注：
①A型試片是用黃油粘貼在缺陷的中間位置，以試片上的圓環(huán)磁痕顯示作參考，試片、缺陷和磁極的相對(duì)位置在每次測(cè)試時(shí)都保持不變，以求盡量減少測(cè)試誤差；
②為了便于用千分尺測(cè)量漆層厚度，受千分尺結(jié)構(gòu)尺寸所限，缺陷刻制在試板近邊緣部分，因此所使用的四極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)電磁軛只能用上三只磁極，第四極懸空。
由表1的結(jié)果來(lái)看，在對(duì)帶漆鋼板進(jìn)行磁粉探傷時(shí)，仍有希望利用A型靈敏度試片作為檢測(cè)靈敏度校驗(yàn)之用，但需要作進(jìn)一步的定量驗(yàn)證工作（即A試片顯示程度、裂紋檢出和漆層厚度三者的對(duì)應(yīng)關(guān)系）。
五.結(jié)論
根據(jù)以上試驗(yàn)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)對(duì)于漆層厚度達(dá)到175μm左右的鋼板結(jié)構(gòu)件采用電磁軛干粉法磁粉探傷時(shí)，要求電磁軛的單極提升力應(yīng)當(dāng)至少達(dá)到7.5Kg甚至更高，才能對(duì)深度1mm左右的疲勞裂紋有較可靠的檢測(cè)靈敏度。