工件表面油漆层厚度对焊缝磁粉检测的影响

苏鹏涛

(中铁宝桥集团有限公司，宝鸡 721006)

工件表面油漆层厚度对焊缝磁粉检测的影响

苏鹏涛

(中铁宝桥集团有限公司，宝鸡 721006)

通过对一定状态下(母材为低碳钢Q345D，焊材为灰铸铁焊丝HS401，焊完急速水冷却)带油漆层的焊缝工件进行磁粉检测，分析了油漆层厚度对磁粉检测灵敏度的影响，所得结果可供同行参考。

油漆层；磁粉检测；试板；裂纹

众所周知，工件缺陷处产生的漏磁场是磁粉检测的基础，漏磁场的大小对磁粉检测的灵敏度至关重要。影响漏磁场的因素有很多，其中工件表面覆盖层就是影响漏磁场最重要的因素之一[1]。

国内无损检测行业标准将可带油漆层检测工件的油漆层厚度限制在50 μm。例如，标准NB/T 47013.4-2015《承压设备无损检测 第4部分：磁粉检测》规定:如被检工件表面有非磁性涂层，能够保证涂层厚度不超过0.05 mm，经检测单位(或机构)技术负责人同意和标准试片验证不影响磁痕显示时可带涂层进行磁粉检测。标准JB/T 6061-2007《无损检测 焊缝磁粉检测》附录A.1中规定：假如涂层表面是非破损的，且涂层厚度不超过50 μm，则覆盖有非磁性薄涂层(如底漆)的表面也可检测。超过该厚度时，灵敏度变低，进行检测前可能要证实其灵敏度。

对表面带油漆层工件进行磁粉检测时，为保证检测灵敏度，通常做法是先打磨，去掉被检表面油漆，再进行磁粉检测。但是，恢复去除部位的涂层比较困难，不但增加制造成本，且二次涂装质量比首次涂装质量要差很多，直接影响产品的防腐性及外观，而且，二次涂层恢复处往往最容易受到腐蚀。

笔者通过对一定状态下(母材为低碳钢Q345D，焊材为灰铸铁焊丝HS401，焊完急速水冷却)的带涂层焊缝工件进行磁粉检测，在不去掉油漆层且确保缺陷不漏检的情况下，研究了油漆层厚度对磁粉检测灵敏度的影响，所得结果可供同行参考。

1 试验过程

1.1 试板制备

图1 焊接试板外观

制作了6组焊接试板，并在焊缝近表面制作了裂纹，焊接试板外观如图1所示。对焊接试板进行油漆涂装，并在涂装前后分别进行磁粉检测。检测时记录发现裂纹缺陷所需的磁化次数和切向最大磁感应强度。

1.2 试验方法 制作的6组(编号为JK51-37-1、JK51-37-2、JK51-37-3、JK51-37-4、JK51-37-5、JK51-37-6)等厚焊接试板的母材为低碳钢Q345D，焊材为灰铸铁焊丝HS401，尺寸(长×宽×厚)均为16 mm×400 mm×500 mm。由于母材选取Q345D钢，属于低碳钢，焊接性能优异，常规焊接方法使焊缝出现裂纹的几率很低。

经过对裂纹的成型原因进行分析，认为在焊接过程中加入铸铁焊丝，且焊后得到的组织为过共析钢组织，再配以急速水冷却，会出现焊缝裂纹[2]。

试验采用J422焊条施焊,普通灰铸铁焊丝(牌号HS401)作为坡口内填充物。将焊丝每段100 mm长截取三段，分别摆在试板坡口中间，其间距为100 mm，随即进行施焊。在每道焊缝焊完之后，迅速对焊缝表面进行急速水冷却，目视出现裂纹后，完成后续焊接。焊缝表面经打磨平整，裂纹目视不可见。待焊后24 h进行磁粉检测，裂纹磁痕清晰、明显，焊缝表面人工裂纹缺陷外观如图2所示。

图2 焊缝表面人工裂纹缺陷外观

油漆选用常用的环氧富锌漆，磁粉检测的原理是当铁磁性材料被磁化后，由于缺陷部位磁导率低、磁阻大，致使缺陷处形成漏磁场，当磁粉施加在铁磁性材料工件表面时，漏磁场附近的磁粉在缺陷处形成磁痕，从而显示出缺陷的存在[3]。

对6组表面覆盖不同油漆层厚度的焊接试板分别进行磁粉检测。记录磁化次数和缺陷磁痕清晰度。选用AD-220FD型便携式磁轭磁粉检测仪，电流为220 V交流电。采用国产TX-16型交直流磁场强度计测定磁极处切向最大磁感应强度，6组试板的磁粉检测结果如表1所示。

表1 6组试板的磁粉检测结果

从表1可以看出，当漆层厚度增加，显示裂纹磁痕所需磁化次数也增加，磁极处切向最大磁感应强度随之下降。当漆层厚度达到约300 μm时，显示裂纹磁痕所需磁化次数明显增多。当漆层厚度达到300 μm以上或者更厚时，随着磁化次数的增加，裂纹磁痕变得模糊，磁极处切向最大磁感应强度也明显下降。

但以上都不足以说明当工件表面油漆层厚度达到300 μm时，裂纹缺陷依然能产生有效的漏磁场并能被检出，因为漏磁场的大小对缺陷检测的灵敏度至关重要。除油漆层外，漏磁场还受多重因素影响，主要包括以下几个方面：① 外加磁场强度；② 缺陷位置及形状；③ 工件材料[4]。

由于在试验中使用普通交流电，且仪器电流恒定、外加磁场强度相同，工件材料也一致，所以除油漆层因素外，对漏磁场大小产生影响的还有缺陷位置及形状因素。而缺陷位置及形状因素又与缺陷埋藏深度、缺陷方向、缺陷深宽比有关[5]。

由于6组焊接试板焊缝所产生裂纹缺陷的深度、方向、深宽比各不相同，且难以测定。所以，选取编号为JK51-37-1的焊接试板，再次进行试验。首先打磨去掉试板表面油漆层，使试板表面为母材。

去除油漆层后的焊接试板的磁粉检测方案为：① 试板喷漆前先进行磁粉检测，记录裂纹磁痕显示情况；② 在试板上喷涂不同厚度的油漆，用非金属涂层测厚仪测出油漆层厚度；③ 每一次喷漆后对试板进行磁粉检测，记录磁化次数及裂纹磁痕显示情况，并测定磁极处切向最大磁感应强度。

对编号为JK51-37-1的焊接试板按照预定方案进行磁粉检测，得出在不同漆层厚度下所对应的磁化次数与磁极处切向最大磁感应强度数据，检测结果如表2所示。

表2 JK51-37-1试板磁粉检测结果

2 试验结果分析

(1) 当漆层厚度在0～200 μm时，所需磁化次数少，磁极处切向最大磁感应强度大，裂纹检出灵敏度较高。

(2) 当漆层厚度在200～300 μm时，裂纹缺陷可以被检出，且磁痕依然清晰(见图3)。但所需磁化次数明显增加，磁极处切向最大磁感应强度有较大程度下降，裂纹检出灵敏度偏低。

(3) 当漆层厚度超过300 μm时，所需磁化次数成倍增加，磁极处切向最大磁感应强度不断下降，裂纹缺陷磁痕变得模糊(见图4)。

图3 漆层厚度在200～300 μm时的清晰磁痕

图4 漆层厚度在大于300 μm时的模糊磁痕

3 结论

(1) 漆层厚度在0～200 μm时，可不用去除油漆层，磁粉检测灵敏度高。

(2) 漆层厚度在200～300 μm时，进行多次磁化，并且检测系统灵敏度满足要求时，可带漆层进行磁粉检测。

(3) 漆层厚度超过300 μm时，必须去除掉漆层后再进行磁粉检测,否则缺陷漏检的可能性非常大。

[1] 王珍.带涂层工件磁粉检测的实验分析[J]. 黑龙江电力, 2011,33(6):470-471.

[2] 李亚江. 焊接缺陷分析与对策[M]. 北京：化学工业出版社,2011.

[3] 宋志哲. 磁粉检测 [M]. 北京：中国劳动社会保障出版社,2007.

[4] 张世远，路权，薛荣华，等.磁性材料基础[M]. 北京：科学出版社，1988.

[5] 陶旺斌，周在杞.电磁检测[M]. 北京：航空工业出版社，1995.

Influence of Workpiece Surface Paint Layer Thickness on the Weld Magnetic Particle Testing

SU Pengtao

(Railway Baoji Bridge Group Co., Ltd., Baoji 721006, China)

Magnetic particle testing was carried out for workpieces with various paint layers under some special conditions (low carbon steel Q345D for parent metal, the gray cast iron wire HS401 for weld material, and a rapid water cooling after finishing welding), in order to study the influence of paint layer thickness on magnetic particle detection sensitivity, which might provide useful reference for the others.

paintlayer; magnetic particle testing; test plate; crack

2016-04-09

苏鹏涛(1984-)，男，工程师，主要从事钢结构无损检测技术研究工作

苏鹏涛，supengtao@163.com

10.11973/wsjc201707013

TG115.28

A

1000-6656(2017)07-0058-03