ASME磁粉检测通用工艺规程的编制-毕业设计(4)

2019-05-18 21:16

2013届毕业设计(论文)

施加:浸涂、刷涂、喷涂。

使用环境:背景不好、或为了检查细小缺陷、应力腐蚀裂纹等。 2.2.4标准试片 1. 作用

(1) 检验设备、磁粉、磁悬液的综合性能(系统灵敏度)。 (2) 检测磁场方向、有效磁化范围、大致的磁场强度。 (3) 考察所用的探伤工艺和操作方法是否妥当。 (4) 确定磁化规范。 2. 分类

标准试片的分类:常用试片-A1、C、D、M1型四种。

所有试片的型号名称中的分数分子代表人工缺陷槽的深度,分母表示试片的厚度,单位为μm。

试片由DT4电磁软铁(低碳纯铁)板制成。

A1型试片:由退火电磁软铁制造,磁导率较高,用较小磁场就可磁化。又分为A1-5/50、 A1-15/50、 A1-30/50、 A1-15/100、 A1-30/100、 A1-60/100六种规格,其大小为20 × 20mm。其中A1-30/100规格为常用。

C型试片:所用材料与A1相同,由退火电磁软铁制造。又分为C-8/50、C-15/50两种规格。其大小为10 × 25(5 mm/块 × 5块)mm。 C试片是当A1试片使用不方便时采用的。某种程度上是代替A1试片。如焊缝坡口检测。其中C-15/50规格为常。

D型试片:可认为是小型的A1试片,又分为D-7/50、D-15/50两种规格。其大小为10 × 10mm。也是当A1试片使用不方便时为了更准确地推断被检工件表面的磁化状态使用。

M1型试片:属于多功能试片,由三个刻槽深度不同而间隔相等的同心圆人工刻槽组成。观察磁痕显示差异直观。更准确地推断被检工件表面的磁化状态。又分为M1-7/50、M1-15/50 、M1-30/50 三种规格。其大小为20 × 20mm。 3. 试片使用的注意事项

试片只适用于连续法检验,不适用于剩磁法检验; 根据工件探伤面的大小和形状,选取合适的试片类型

使用试片前,应用溶剂清洗防锈油。工件表面应打磨平,并除去油污; 试片表面锈蚀或有褶纹时,不得继续使用;

将试片有槽的一面与工件受检面接触,用透明胶纸靠试片边缘(间隙应小于0.1mm),但透明胶纸不得盖住有槽的部位;

根据工件探伤所需的有效磁场强度,选取不同灵敏度的试片。需要有效磁场强度较小时,选用分数值较大的低灵敏度试片,需要有效磁场强度较大时,选用分数值较小的高灵敏度试片;

也可选用多个试片,同时分别贴在工件上不同的部位,可看出工件磁化后,被检表面不同部位的磁化状态或灵敏度的差异。

M1型多功能试片,是将三个槽深各异而间隔相等的人工刻槽,以同心圆式做在同一试片上,其三种槽深分别与A1型试片的三种型号的槽深相同,一片多用,观察磁痕显示差异直观,能更准确地推断出被检工件表面的磁化状态;

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用完试片后,可用溶剂清洗并擦干。干燥后涂上防锈油,放回原装片袋保存。 2.2.5标准试块 1. 作用

(1) 检验设备、磁粉、磁悬液的综合性能(系统灵敏度)。 (2) 考察所用的探伤工艺和操作方法是否妥当。

但不能确定①被检工件的磁化规范。②检测磁场方向、有效磁化范围、磁场强度大小及分布。只能对上述参数粗略校验。 2. 分类

标准试片的分类:常用试块—B(直流标准试块)、 E(交流标准试块)、磁场指示器和自然缺陷标准样件四种。

B型试块(直流标准环形试块):由铬工具钢钨锰制成。硬度90-95HRB。端面钻有12个人工通孔。其直径0.07英寸(1.778mm)。每孔距外圆表面距离依次递加0.07英寸。磁化时,检查应达到灵敏度要求的最少孔数。该试块用于中心导体法,直流磁化,连续法检查。

E型试块(交流标准环形试块):该试块是个组合件,它由钢环、胶木衬套和铜棒组成。钢环由低碳钢(一般退火的10#钢锻件)制成。钢环上钻有3个ф 1的通孔,孔中心距铜棒中心的距离分别为23.5mm\\23mm\\22.5mm。使用时,将铜棒夹在交流探伤机的电极夹头间,磁化时观察钢环外表面的磁痕显示。

磁场指示器:又称八角试块。是8块低碳钢三角形薄片(3.2mm)与0.25mm的铜片焊在一起构成的。它的用途与A1型试片类似,但它是一种粗略的校验工具,粗略校验被检工件表面的磁场方向、有效磁化区以及磁化方法是否正确。连续法使用。使用时,将铜面朝上,碳钢面贴近被检工件面。

自然缺陷标准样件:一般是在以往的磁粉探伤中发现的,材料、状态和外形具有代表性。自然缺陷标准样件的使用应经Ⅲ级人员同意。主要持有Ⅲ级资格证的指技术负责人或责任工程师。

2.2.6检测方法

检测方法分类:根据不同的分类条件,磁粉检测方法的分类如表所示。 1. 干法

干法通常用于交流和半波整流的磁化电流或磁轭进行连续法检测的情况,采用干法时,应确认检测面和磁粉已完全干燥,然后再施加磁粉。 2. 湿法

湿法主要用于连续法和剩磁法检测。采用湿法时,应确认整个检测面被磁悬液湿润后,再施加磁悬液。 3. 连续法

采用连续法时,被检工件的磁化、施加磁粉的工艺以及观察磁痕显示都应在磁化通电时间内完成,通电时间为1s~3s,停施磁悬液至少1s后方可停止磁化。为保证磁化效果应至少反复磁化两次。 4. 剩磁法

剩磁法主要用在矫顽力在1kA/m以上,并能保持足够的剩磁场(剩磁在0.8T以上)的被检工件上。

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采用剩磁法时,磁粉应在通电结束后再施加,一般通电时间为0.25s~ls。施加磁粉或磁悬液之前,任何强磁性物体不得接触被检工件表面。

采用交流磁化法时,应配备断电相位控制器以确保工件的磁化效果。 5. 交叉磁轭法

使用交叉磁轭装置时,四个磁极端面与检测面之间应尽量贴合,最大间隙不应超过1.5mm。连续拖动检测时,检测速度应尽量均匀,一般不应大于4m/min。

磁粉检测方法分类 分类条件 施加磁粉的载体 施加磁粉的时机 磁化方法 磁粉检测方法 干法(荧光、非荧光)、湿法(荧光、非荧光) 连续法、剩磁法 轴向通电法、触头法、线圈法、磁轭法、中心导体法、交叉磁轭法 2.2.7压力容器磁粉检测主要检测工艺

1. 湿法和干法

湿法检测灵敏度较高,特别适于检测如疲劳裂纹类的细微缺陷,多采用连续法非荧光磁粉湿法(油或水悬液)检测。而干粉法与磁轭法或触头法相配合,常用于大型铸锻件毛坯及大型结构件焊缝的局部检测。对较高层间温度下进行的焊缝层间检验,常采用干法,干磁粉颜色可选用较高对比度的蓝、灰或红色;对于300~400 ℃的高温,可使用特制的高温磁粉。 2. 荧光法和非荧光法

由于压力容器制造、安装和在用检验工况环境等因素的影响和限制,非荧光法的应用远比荧光法广泛。常用非荧光法的磁粉为黑色(Fe3O4)和红褐色(γ2Fe2O3) 磁粉等。当工件油污等已被有效清洗或对工件锈蚀无特殊要求时,成品磁膏现场配制的黑磁粉水基磁悬液因方便经济并能满足检测灵敏度的要求,而得到广泛使用。

由于荧光法具有对比度高、灵敏度高、适于暗处和空间狭窄部位、成本低、视觉疲劳小、劳动强度低和环境污染小等优点,在国外得到广泛应用。近年来国内压力容器行业荧光磁粉的应用也逐步增加,针对灵敏度要求高的关键工件和受力部位应要求采用荧光法检测。 3. 系统综合灵敏度校验

由于使用简单、携带方便而且能满足压力容器现场检测的需要,标准试片和磁场指示器是合理选择磁化规范及进行系统综合灵敏度校验的快速、直观和有效的方法,相对于采用霍尔元件或场强计等其它验证磁化规范的方法而言,应用更广泛。

标准试片是校验磁粉探伤系统综合灵敏度的工具,能较准确地反映复杂结构工件不同部位的磁场方向和磁场强度。标准试片用于被检工件表面有效磁场强度和方向、有效检测区及磁化方法是否正确的测定。常用的是中等灵敏度的A230/ 100型标准试片。受工件尺寸限制时,可用相当于A215/ 100灵敏度的C型标准试片。磁场指示器用于粗略校验表面磁场方向、有效检测区及磁化方法是否正确,应用于连续法,但不能用作磁场强度及其分布的定量指示。 2.3磁化电流和磁化方法 2.3.1磁化电流

在电场作用下,电荷有规则的运动形成电流。电流通过的路径称为电路,它一般由电源、连接导线和负载组成。单位时间内流过导体某一截面的电量叫电流,用I表示,单位是安培(A)。

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磁粉探伤采用的磁化电流有交流电、整流电(包括单相半波整流电、单相全波整流电、三相半波整流电和三相全波整流电)、直流电和冲击电流,其中最常用的磁化电流是交流电、单相半波直流电和三相全波整流电。 1. 交流电

概念:峰值、有效值、平均值、趋肤效应、趋肤深度(穿透深度)。

交流电的趋肤效应:导体表面电流密度大,内部电流密度小产生的原因是电磁感应产生了涡流。

电流从表面值下降到1/e≈0.37的深度称为趋肤深度,可由下式求出: ??1

?f???500f??r流电的优点:

(1) 对表面缺陷检测灵敏度高; (2) 容易退磁;

(3) 能够实现感应电流磁化; (4) 能够实现多向磁化;

(5) 变截面工件磁场分布较均匀; (6) 有利于磁粉迁移;

(7) 用于评价直流电发现的磁痕显示; (8) 适用于在役工件的检验;

(9) 适用于Φ≤12mm弹簧钢丝的检验;

(10) 交流电磁化时,两次磁化的工序间不需要退磁。交流电的局限性:

(1) 剩磁法检验时,受交流电断电相位的影响; (2) 探测缺陷的深度小。 2. 整流电

(1) 单相半波整流电

优点:

1) 兼有直流的渗透性和交流的脉动性; 2) 剩磁稳定;

3) 有利于近表面缺陷的检测;

4) 能提供较高的灵敏度和对比度;

5) 设备结构简单、轻便,有利于现场检验。

局限性:

1) 设备结构简单、轻便,有利于现场检验; 2) 检测缺陷深度不如直流电大; 3) 要求较大的输入功率。 (2) 三相全波整流电

优点:

1) 具有很大的渗透性和很小的脉动性;

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2) 剩磁稳定;

3) 适用于近表面缺陷的检测; 4) 需要设备的输入功率小。

局限性: 1) 退磁困难; 2) 退磁场大;

3) 变截面工件磁化不均匀; 4) 不适用于干法检验;

5) 在周向和纵向磁化工序间需要退磁。 3. 选择磁化电流规则

用交流电磁化,对表面微小缺陷检测灵敏度高;

由于趋肤效应,对工件表面下的磁化能力,交流电比直流电弱; 交流电用于剩磁法时,应加装断电相位控制器;

交流电磁化连续法检验主要与电流有效值有关,而剩磁法检验主要与峰值电关; 整流电或直流电,能检测工件近表面较深的缺陷;

整流电流中包含的交流分量越大,检测近表面较深缺陷的能力越小; 整流电和直流电用于剩磁法检验时,剩磁稳定; 冲击电流只能用于剩磁法和专用设备; 直流电检测缺陷深度最大。 2.3.2.磁化方法

1. 磁场方向与发现缺陷的关系

磁粉检测的能力,取决于施加磁场的大小和缺陷的延伸方向,还与缺陷的位置、大小和形状等因素有关。工件磁化时,当磁场方向与缺陷延伸方向垂直时,缺陷处的漏磁场最大检测灵敏度最高;当磁场方向与缺陷延伸方向夹角为45度时,缺陷可以显示,但灵敏度降低;当磁场方向与缺陷延伸方向平行时,不产生磁痕显示,发现不了缺陷。 2. 选择磁化方法应考虑的因素

工件的尺寸大小;工件的外形结构;工件的表面状态。

并根据工件过去断裂的情况和各部分的应力分布,分析可能产生缺陷的部位和方向,选择合适的磁化方法。 3. 周向磁化方法

根据工件的几何形状,尺寸大小和欲发现缺陷方向而在工件上建立的磁场方向,将磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化和多向磁化(复合磁化)。

周向磁化是指给工件直接通电,或者使电流流过贯穿空心工件孔中的导体,旨在工件中建立一个环绕工件的并与工件轴垂直的周向闭合磁场,用于发现与工件轴平行的纵向缺陷,即与电流方向平行的缺陷。 (1) 轴向通电法

定义:如果工件截面是圆形,便产生圆形磁场;长方形截面则产生椭圆形磁场;电流方向和磁场方向的关系遵从右手定则.另有直角通电和夹钳通电法通电法产生打火烧伤的原因及预防措施。

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