接箍磁粉检测技术

2015-08-15胡喆

冶金与材料 2015年4期

胡喆

(烟台宝钢钢管有限责任公司，山东烟台264002)

随着钢管在石油、化工、冶金等工业部门中的应用，对钢管产品的质量提出越来越高的要求，尤其是大型油田打井用油套管，对产品质量要求更高。目前，随着浅层石油资源逐步减少，油井越打越深，这对钢管尤其是接箍的质量提出了更高的要求。接箍检测有许多方法，如渗透法、磁粉法、工业CT法等，但在高速、高可靠性、高效率方面，这些方法均存在不同的不足，有的检测速度慢、费用高、要求防护严，有的操作复杂、效率低。磁粉检测由于费用低，检测方便，灵敏度高，受到各个生产厂家的欢迎。国内外相关研究机构不断更新研制不同的固定式磁粉检测设备来满足接箍质量的检测。本文结合磁粉检测工艺、设备技术，介绍了一种新型的内外壁交流复合磁化工艺的荧光磁粉探伤设备。它能自动完成对接箍的穿棒、夹紧、喷洒磁悬液、磁化、退棒、接箍自动旋转人工缺陷观察、线圈穿过式交流退磁等磁粉探伤工艺过程，能有效的检测出接箍内、外壁及端面表面及近表面缺陷，可靠性高，可以实现半全自动化检测。

1 磁粉检测原理及系统组成

1.1 检测原理

磁粉检测的基础是缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用。它利用钢铁制品表面和近表面缺陷(如裂纹、夹渣、发纹等)磁导率与钢铁磁导率的差异，磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变，形成部分磁通泄漏出工件表面产生了漏磁场，从而吸引磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕。在适当的光照条件下，显现出缺陷的位置和形状。对这些磁粉的堆积加以观察和解释，就实现了磁粉检测。

1.2 系统组成

整个接箍探伤系统包括:电气控制柜、变压器柜、闭路磁轭内外壁周纵向复合磁化装置、荧光磁粉喷洒装置、接箍自动传送机构、接箍自动退磁机、暗室和其它机构等。分为自动上料、磁化、缺陷观察和退磁下料五个相互独立的工位，五个工艺过程顺序排列，流水作业，工作时间并行，以提高探伤效率。

1.2.1 接箍自动传送机构

接箍的传送机构由上料道、下料道、缺陷接箍自动卸料装置、链式气动上下料联动机构、接箍对中机构、矩形轨迹传料机构、上下料气缸、传送气缸、隔料器、接箍观察旋转机构、接箍抬升旋转机构及下料道料满压控板等组成。

接箍从上料工位分别被传送到磁化工位、观察工位和退磁工位的动作是通过矩形轨迹传料机构实现的，矩形轨迹传料机构由两只气缸分别驱动升降板和步进梁，升降板和步进梁采用封闭轴承制作的滚轮运动，可靠的完成多工位V形托板步进梁同步传送动作。

接箍缺陷观察时具有自动周向旋转功能，观察工位还设有接箍抬升横向旋转机构，可将接箍抬升并旋转180°，以便观察接箍另一端面的缺陷。

1.2.2 复合磁化装置

复合磁化为闭路磁轭磁化装置实施，复合磁化器的周向磁化采用中心导体感应法。周向磁化电源变压器输出的交流电流由变压器的一端经由磁轭铁芯两侧面的铜排，穿过接箍中心流入变压器的另一端。电流在流过接箍中心时，就会在接箍的内外管壁上产生均匀的周向交变磁场，这样只要接箍的内外壁上存在细微的纵向缺陷，荧光磁粉就会被缺陷上产生的漏磁场吸引，在紫外光下缺陷就会清晰显示出来。

复合磁化器的纵向磁化采用闭路磁轭感应法。纵向磁化时，环形矽钢片铁芯同时穿过了纵向感应线圈和接箍的中心，纵向磁化电源开启后，纵向感应线圈中将流过一个交变电流，这个交变电流就会在环形矽钢片铁芯中产生很强的环形磁场，这个环形磁场穿过接箍中心，使接箍上中产生一个很大的涡流，这个涡流就会在接箍上产生二次磁场，只要接箍的内外壁上存在细微的横向缺陷，荧光磁粉就会被缺陷上产生的漏磁场吸引，在紫外光下缺陷就会清晰显示出来。

实际探伤时，周向交变磁化电流和纵向交变磁化电流是同时施加的，但两个磁化电流的相位相差120°，由矢量分析可知，只要适当调整周、纵向磁化电流的配比，就会在接箍的内外壁上产生一个随时间变化的近似圆的椭圆旋转磁场。因此无论接箍内外壁及端面或坡口上存在任何方向的细微缺陷，都可将其一次性的清晰显示出来，并且没有任何盲区。

1.2.3 磁悬液搅拌及喷洒装置

由搅拌电机、搅拌器、抽排液泵、过滤器、液位传感器、温度传感器、自动加温装置等组成。另外在闭路磁轭复合磁化器上钳臂的两侧和下钳臂上安装有管端内外壁自动喷液器，进行接箍内外壁的磁悬液喷洒。

1.2.4 缺陷人工观察

人工观察在暗室内旋转检查工位进行，具有防止白光对紫外光的干扰，提高荧光探伤的分辨率功能。装有紫外灯吊灯一盏，手持紫外灯一盏，便于与接箍内外壁旋转检查。

1.2.5 退磁

退磁装置为线圈穿过式退磁，接箍通过接箍传送装置在人工观察后传送穿过退磁线圈退磁，交流退磁，剩磁≤1mT。