盾构机盾体对接焊缝的磁粉与渗透探伤方法及应用

付翔　陈浩楠

【摘要】本文简述了磁粉探伤法与渗透探伤法的基本原理，并与超声波探伤和射线探伤法进行比较.通过对盾构机盾体对接焊缝无损检测的实例，说明应用磁粉探伤法和渗透探伤法检验对接焊缝的重要性。

一、磁粉探伤及渗透探伤的基本原理

1、磁粉探伤原理

磁粉探伤的基本原理是将被检工件通入大電流或磁力线，使工件磁化，则试件中产生或通入的磁力线过到缺陷时，特别是与磁力线垂直正交的缺陷，扰乱了磁力线的正常分布，并且缺陷的磁导率远比基体低，从而使表面或近表面的缺陷产生漏磁，形成了N极和S极，吸附磁粉，显示了漏磁，也就显示了缺陷。

2、渗透探伤原理

渗透探伤的基本原理是利用了有色或荧光渗透液，能浸润被检试件表面，并对表面开裂性缺陷具有良好的渗透性能。由于表面张力作用和毛细管作用，经过渗透、清洗、显示处理，用目视法直接观察缺陷的形状和大小。渗透探伤法主要有着色探伤法和荧光探伤法。我厂目前采用着色探伤法。

这两种方法都是用于检查工件表面缺陷的。磁粉探伤只适用于铁磁性金属，而渗透探伤对于除多孔材料外的结构均匀的材料都适用。但只能检查被检工件露出表面的缺陷，而磁粉探伤法对于未露出的近表面缺陷也能检验，而检验缺陷的深度也可随电流强度加大而加深。

二、磁粉探伤法和渗透探伤法在对接焊缝探伤上的应用

对接焊缝主要缺陷有气孔、夹渣、未焊透、未熔合、裂纹等到。对于气孔、夹渣、未熔合、未焊缝、裂纹等缺陷，采用超声波探伤或射线探伤来检查很有效。而对一些近表面或已露出工件表面而且肉眼直接观察不到的缺陷，例如裂纹、气孔等，采用磁粉探伤或渗透探伤来检查就更为简便易行，安全可靠。

对于对接焊缝的技术要求，一般都要进行超声波探伤或射线探伤。例如北方重工生产的重点产品盾构机盾体的技术要求，对于探伤有如下规定“用X射线轴查筒体焊缝不小于全部焊缝的25%，超声波探伤为100%检查，要求焊缝内部质量为DIN EN 1714-1712Ⅱ级。验收标准为《1103SD00004B》B级，所有焊缝不得有裂纹。”而不作磁粉或渗透探伤要求。

DG1120422（1-1）台，DG1120422（2-2）台，DG110423（1-1）台的盾体，材质为Q345B。对接焊缝坡口为X型，其对接焊缝总长度为60m以上。（见示意图）

我们在用超声波探伤法检查焊缝质量时，发现在某些环焊缝的表面有缺陷波反射。由于反射波出现的位置与焊缝底角反射波的位置很相近，不易观察，很难确定。我们决定打破常规，采用磁粉探伤法进行检查。检查的结果发现焊缝表面上有条状磁痕显示。为了证实它们是否是开裂缺陷，我们又采用渗透探伤法进行检验。结果证明缺陷的性质是裂纹。我们先后对产品号为DG1120422（1-1台）、DG1120422 （2-2台）、DG110423（1-1台）的，三台等三节盾体的部分环缝进行渗透探伤。发现有的环缝上存在大量的裂纹缺陷，在一条环缝最多存在有20条裂纹。这些裂纹走向大都沿垂直环缝走向，少量与环缝走向平行。（见照片）

说明：中间白色部分为显像剂白色底色，深色为显示缺陷的红色渗透剂。图中深色条状的痕迹即为裂纹缺陷显示。

我们用于磁粉探伤的主要仪器有射阳产的CYE-5000型电磁轭探伤仪和日本产“携带用极间磁粉探伤器N-1BS型号为等。这些仪器体积小，重量轻，操作简单，性能可靠，适用于现场对焊缝的检验。我们用于渗透探伤的主要有DPT-5牌HD型着色渗透探伤剂。便于携带，使用方便，灵敏度高，很适于检查裂纹等缺陷。上述仪器和探伤剂都符合 NB/T 47013标准的要求。（见附录）

具体操作方法也按照NB/T 47013标准中的——磁粉探伤”，“及——渗透探伤”规定进行。

三、几种探伤法的比较

检查对接焊缝内部缺陷时，采用超声波探伤来检验盾体对接焊缝内部的缺陷很有效。但对于上述表面缺陷，就容易产生漏检。其原因之一是用斜角探头检查时，其各种缺陷反射波和焊缝上下焊角反射波很难区分开，并且焊缝所产生的最有危害性缺陷--裂纹，大部分多为横向裂纹，且平行于超声波声束方向，因此很难有缺陷波出现。使超声波对焊缝近表面及表面缺陷的检验具有一定的局限性。

而采用X射线探伤方法对盾体对接焊缝进行检验时，则不管是劳动强度、还是检验成本都要大大提高，单就按每张片长300mm，检查一条焊缝至少需要40张片子。检查一节盾体至少需要2天时间。总之，这种探伤方法操作起来更复杂、工作量更大、检验周期更长、费用也更大。

因此，磁粉探伤方法和渗透探伤方法对检验盾体近表面缺陷与其它检验方法相比较而言，它有很大的优越性，其主要优点有，设备简单，现场操作方便，工作起来安全可靠，并且检验表面缺陷灵敏度高。只要我们检测人员严格按照标准进行探伤，对焊缝的近表面缺陷就不易漏检。

作者简介

付翔（1988-），男，汉族，助理工程师，本科，毕业于沈阳化工大学，材料科学与工程专业，主要从事无损检测工作。