磁粉检测与渗透检测在工程机械结构件无损检测中的应用

2019-03-04，，，，，，

无损检测 2019年2期

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(1.江苏徐工工程机械研究院有限公司，徐州 221004；2.徐州徐工施维英机械有限公司，徐州 221004；3.徐州徐工环境技术有限公司，徐州 221004；4.徐州徐工基础工程机械有限公司，徐州 221004)

起重机械臂架、钻进机械钻杆等工程机械的关键结构件在工作中承受着关键载荷，其品质极大地关系到工程进度及人身安全。

工程机械结构件有焊件、铸件、锻件及热处理件等多种形式，结构复杂；对比超声检测、射线检测及涡流检测等其他无损检测方法，磁粉检测及渗透检测方法具有对受检工件结构要求低、检测成本低、操作简单、表面检测灵敏度高且适用于现场检测的优点，在工程机械关键结构件的无损检测中应用广泛，且具有很好的检测效果。

笔者以臂架、钻杆、裙阀等典型工程结构件为对象，介绍了磁粉检测及渗透检测在工程机械制造中的应用。

1 表面检测原理及工艺

1.1 磁粉检测原理及工艺

磁粉检测的原理是:铁磁性工件被磁化后，由于不连续性的存在，工件表面和近表面的磁力线会发生局部畸变而产生漏磁场；漏磁场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、形状和严重程度[1]。

检测工艺包括预处理、磁化工件(磁化方法、规范、时机)、施加磁粉(干法或湿法、连续法或剩磁法)、磁痕分析、退磁及后处理等过程。文章实例中采用交流磁轭法对工件进行磁化，设备型号为CDX-Ⅲ，提升力大于45 N，磁化时间为1～3 s。选用黑水磁悬液，浓度为10～25 g·L-1，施加方法为喷洒;为增强对比度，采用FC-5反差增强剂;为提高检测灵敏度，采用A1型标准试片。检测标准采用NB/T 47013.4-2015《承压设备无损检测第4部分：磁粉检测》，质量等级要求Ⅰ级合格。

1.2 渗透检测原理及工艺

渗透检测的原理[2]是：利用液体的毛细管作用，将渗透液渗入固体材料表面开口缺陷处；再通过显像剂将渗入的渗透液析出到表面而显示缺陷的存在。其探伤工艺包括预处理、施加渗透剂、去除多余渗透剂、干燥、施加显像剂及观察评定等过程。文章实例中检测温度为10～50 ℃，渗透剂、清洗剂、显像剂型号为DPT-5，渗透剂施加方法为喷涂，渗透时间大于10 min，采用擦除法去除多余渗透剂；显像剂施加方法为喷涂，显像时间大于7 min。检测标准采用NB/T 47013.5-2015《承压设备无损检测第5部分:渗透检测》，质量等级要求Ⅰ级合格。

2 典型结构件的检测

2.1 焊接件的检测

工程机械结构件80%以上为焊接件，如起重机吊臂、挖掘机动臂、摊铺机熨平板、压路机压轮等。焊接件缺陷主要为焊缝尺寸超差、咬边、未焊透、未熔合、气孔、夹杂、裂纹等。在很多场合，无法采用超声检测等方法来检测此类焊接件。

驱动套是旋挖钻机工作装置中的关键零部件，在钻杆钻进过程中，动力头中的驱动套带动钻杆，产生扭矩，在液压油缸的加压力作用下，旋转掘进。驱动套主要由筒体及牙板焊接而成，筒体材料一般是27SiMn，牙板材料一般是35CrMo。在钻进过程中，由于受到钻杆极大的反作用力以及冲击与振动的作用，牙板容易出现磨损及断裂失效，影响施工进度及质量。图1为工作一定时间后的某驱动套牙板，采用渗透检测方法检测发现的贯穿性裂纹(在牙板中部位置)。

图1 某驱动套实物及其渗透检测结果

吊臂是起重机的关键受力结构件，桁架式吊臂主要由角钢、钢管或异型钢管等型材焊接而成，通常使用柔性的钢丝绳牵拉吊臂顶部实现变幅，因此桁架臂是受到压应力的双向压弯构件。由于桁架的结构特点，钢管之间的对接焊缝为相贯线，且焊缝短小，焊接操作不便。在起弧与收弧搭接处，容易出现气孔、夹渣缺陷，甚至出现危害严重的裂纹。图2为起重机桁架臂的渗透检测结果示例。

图2 桁架臂的渗透检测结果示例

2.2 铸件的检测

铸件在工程机械结构件中占的比例很小，主要用于复杂位置结构的连接或承载，如汽车起重机平衡梁、混凝土泵车S阀、裙阀等。

裙阀形状类似裙子，进料口小，出料口大。混凝土泵送时，裙阀有一半填充了混凝土，减少了磨损。裙阀在铸造后，还需再经热处理加工。由于结构复杂且壁厚不均，裙阀在铸造及热处理过程中有产生裂纹的风险，在装机泵送混凝土过程中，裂纹又易发生扩展导致裙阀断裂，发生严重的质量事故。因此，裙阀在铸造完成后，必须经过无损检测合格后方能使用。由于裙阀结构复杂，且铸造完成后要经过喷砂处理，因此无损检测以磁粉检测为主，需检出表面及近表面的缺陷。裙阀在检测过程中，要提前喷洒反差增强剂来提高对比度，磁化方法采用磁轭法，磁悬液采用黑水磁悬液，某裙阀的检测结果如图3所示。