磁粉检测在起重机吊钩检测中的应用

刘朝杰等

【摘 要】作为起重机械的重要承载部件，吊钩的力学性能及安全性将直接关系到施工人员的财产及生命安全。因此，定期对在用吊钩进行无损检测是十分必要的。 对于各类在用起重机吊钩的无损检测，目前通常采用的是磁粉检测，其原理是缺陷形成的漏磁场会吸附磁粉，从而形成磁痕来显示缺陷或裂纹的位置、大小、形状以及严重程度。该方法具有灵敏度高、检测方便、缺陷显示直观等诸多优点。文章分析了在用起重机吊钩潜存的缺陷，并详细介绍了磁粉检测在起重机吊钩检测上的应用。

【关键词】磁粉检测；起重机吊钩；裂纹

Magnetic Particle Testing on Crane Hook

LIU Chao-jie1 ZHANG Hou-song2 JIANG Chao2

（1.Dalian Huarui Heavy Industry Group Co.， Ltd.， Dalian Liaoning 116013， China；

2. Dalian Polytechnic University ， School of Mechanical Engineer and Automation ， Dalian Liaoning 116034， China）

【Abstract】Hook is an important load-bearing component of hoisting machinery. Its mechanical properties and safety is directly related to operators life and property safety. Therefore， periodical nondestructive testing on the hook is very necessary. For nondestructive testing on crane hook， currently magnetic particle testing is generally used， that is， magnetic particle indication formed from leakage magnetic field absorbing magnetic powder is used to show the position， size， shape and severity of discontinuity. This method has many advantages， such as convenience for testing， high sensitivity and visual defect. The article analyzes latent defects of crane hook and introduces in detail the application of magnetic particle testing in the crane hook detection.

【Key words】Magnetic particle testing； Crane hook； Crack

0 前言

随着工业的发展，各种起重机械在工业生产中得到了广泛的应用。吊钩作为起重机安全生产的三大构件（吊钩、钢丝绳、制动器）之一，承载着调运过程的全部载荷，是起重作业中应用最为广泛的取物装置。吊钩如果损坏断裂，将很有可能造成重大安全事故，它对于起吊货物操作的安全有着非常重要的意义。吊钩最常见的缺陷是其表面的疲劳裂纹，现代断裂力学理论认为裂纹萌生始于材料局部高应变区，当峰值压力超过材料的屈服强度时，在晶粒和晶面之间发生错位并产生滑移，错位逐渐聚集从而形成微裂纹，微裂纹不断集结贯通成为宏观裂纹，进而在交变应力的作用下继续扩展，致使材料的有效承载面积不断缩小，最终导致突然断裂。虽然有些疲劳裂纹不一定会立即导致断裂，如果不及时发现，设备长期被迫带病运行，那么早期的微小裂纹尤其是过渡性的危险裂纹往往会造成严重的后果。因此，定期的对在用吊钩进行无损检测是十分必要的。

目前的科学技术水平，吊钩表面裂纹的探伤检验，主要有以下几种方法：磁粉检测、射线检测、超声波检测、渗透检测。因吊钩形状特殊，而且在役吊钩表面状况一般比较差，无论采用哪一种探伤方式，要确保其探伤灵敏度与可靠性，其技术要求是比较高的。从事探伤工作的检验员必须经过专门培训或本行业的专家来进行。而磁粉检测以其检验灵敏度高，能有效检验一定范围内的缺陷，检验速度快，成本低等优点而广泛应用于实际吊钩检测工作中。

1 检测原理

如图1所示，铁磁性材料被磁化后，由于缺陷而导致不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场（如图2），吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状以及严重程度。

2 吊钩的重点检查部位

常见的吊钩缺陷中，危害最大的是疲劳裂纹，有时甚至直接造成吊钩断裂。疲劳裂纹一般由吊钩内部的缺陷扩展形成，大多数产生于吊钩表面应力集中的部位（如沟、槽等）。

目前国内起重掉吊钩使用最多的是锻造吊钩，特别是75t以下的，常用20#优质碳素钢经过锻造冲压处理，钩尾机械加工等工序。根据吊钩的特点和受力状况，吊钩有三个主要受力区A、B、C（如图3所示）。这三个受力区也是吊钩最易出现断裂的区域。也是应该重点检测的区域。

3 吊钩磁粉检测的步骤

检测准备→磁化→施加磁粉→观察并记录→退磁→后处理

3.1 检测准备

吊钩的表面状态对于磁粉检测的操作和检测灵敏度均有很大的影响，所以检测前要对吊钩进行拆解、清污、打磨等工作。

首先，装配件一般要求拆解，尤其是行车吊钩，因为只有从连接件上拆除后，才能观察到所有检测面，而且分解还可以避免装配交界处可能形成的非相关磁痕显示与缺陷磁痕的混淆。另外，吊钩表面的油污灰尘等物质都会在一定程度上影响检测灵敏度，所以在检测前要进行油污灰尘的清除工作。然后，还要对吊钩表面的积碳层进行打磨清理工作，一般打磨后的粗糙度要小于等于25um。最后，为了提高磁粉与吊钩表面颜色的对比度，以利于磁痕的显示，可在吊钩待检部位涂敷反差增强剂，反差增强剂喷涂要均匀，涂层越薄越好。

3.2 检测过程

3.2.1 施加磁粉

磁粉检验一般分为干法检验和湿法检验两种。其中干法检验采用磁粉来显示磁痕，而湿法检验则用的是磁悬液。本文采用的是干法检验。

一般都是采用采用压缩空气将装在磁粉散布器中的磁粉弥散在吊钩表面上方的空气里，喷粉时，气流速度应很低，把磁粉均匀散布到吊钩表面上，并可借助弱气流吹掉被检面上多余的磁粉，以利缺陷磁痕的显示。

3.2.2 磁化

磁化设备中磁轭探伤仪应用比较广泛。在吊钩的磁化检验中，一般探伤仪的磁极间距应控制在 75～200mm，此时检测的有效区域为两极连线两侧各 50mm 的范围内，所以要将检测部位划分为若干磁化区，各区域间应有大于等于15mm 的重叠。每个磁化区域至少进行两个方向以上的反复磁化，以至于能检验出不同方向的裂纹。检测过程中，吊钩磁化、喷洒磁粉、观察磁痕显示都应在磁化通电时间内完成，每次通电时间为 1到3秒。为便于观察，停施磁粉至少 1秒 后， 再停止通电。另外，还要保证现场可见光照度不小于 500lx。

3.3 观察并记录磁痕

3.3.1 观察

一般应在磁痕形成后立即对其进行观察和评定。观察时要保证被检吊钩表面有充足的自然光或日光灯照明，并应避免强光和阴影。使用荧光磁粉检测时应使用黑光灯照明，应在暗区内进行，被检吊钩表面的黑光灯照度应不小于1000 uW/cm2。

3.3.2 记录

通常磁痕记录的方法有照相、贴印、橡胶铸型、可剥性涂层等。因吊钩的结构很特殊，贴印、橡胶铸型等方法不便于记录其磁痕，所以在吊钩的磁粉检测中一般采用照相法。

采用照相法记录时：首先，要尽可能把工件的全貌和实际尺寸拍摄下来，如果拍摄工件的某一特征部位，一定要同时把刻度尺拍进去。对于采用荧光磁粉检测的吊钩，因为观察磁痕要在暗区黑光下进行，所以应在照相机镜头上加装滤光片，滤去散射的黑光，使其他可见光进入镜头。

3.3.3 磁痕的分析评定

磁痕的分析评定是磁粉检测的关键步骤。一般缺陷磁痕按性质大体上可分为三类：裂纹磁痕和发纹磁痕、点状夹渣、气孔磁痕。对于在用吊钩而言，检测的重点是使用过程中产生的疲劳裂纹。

各种裂纹磁痕的特征如表1所示：

3.4 后处理及退磁

首先，根据《吊钩的报废标准》，对于检测出裂纹的吊钩要进行报废处理。检验合格的吊钩要进行退磁，以便继续使用。退磁时，将吊钩置于交变磁场中产生磁滞回线，当交变磁场的幅值逐渐递减时，磁滞回线的轨迹也越来越小，常用的方法有交流电退磁、直流电退磁和加热法退磁。退磁后还要进行清洗，去除吊钩表面的磁粉，磁悬液，如果使用水磁悬液，清洗后应进行脱水防锈处理。

4 结束语

吊钩作为其中机械的主要承载设备，一旦断裂，将会严重威胁到人身和设备的安全。为确保安全生产，定期的对吊钩进行无损检测是十分必要的。磁粉检测不仅操作简单、灵敏度高，而且成本也很低，应在吊钩检测中的到推广。大量的检测实践和分析也表明，应用磁粉检测技术检测吊钩表面、近表面缺陷和疲劳损伤，做到预先防范是可行的。相信随着科技的进步和发展，磁粉检测必将得到广泛的应用。

【参考文献】

[1]郑何程.表面裂纹荧光磁粉检测分析[J].科技传播，2013（12）.

[2]邓红军.无损检测实训[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3]中国机械工程学会无损检测学会.磁粉探伤[M].北京：机械工业出版社，2005.

[责任编辑：曹明明]