磁悬液浓度测定用梨形瓶

2021-04-21郑学良钟美梁李加雷

无损检测 2021年4期

郑学良，钟美梁，李加雷

(东方菱日锅炉有限公司，嘉兴 314001)

磁悬液的浓度对显示缺陷的灵敏度影响很大。浓度不同，检测灵敏度也不同。浓度太低，影响漏磁场对磁粉的吸附量，磁痕显示不清晰，会使缺陷漏检；浓度太高，会在工件表面滞留很多磁粉，形成过度背景，甚至会掩盖相关显示。所以国内外标准都对磁悬液的浓度范围进行了严格限制[1]。

磁悬液的浓度用配制质量浓度和沉淀体积分数来表征。配制质量浓度单位为g·L-1，即每升磁悬液中有多少克磁粉；而沉淀体积分数单位为mL/100 mL，即每100 mL磁悬液沉淀出的磁粉容积为多少毫升。浓缩液中磁粉的质量可通过制造商提供的浓度来计算；磁膏的质量会因计入液体的质量而不准确。沉淀体积分数通常用标准的梨形沉淀瓶(简称“梨形瓶”)来测定，不仅方法简单，数值也较精确。

不同的标准对磁悬液浓度的要求可能不一样。ISO 9934-2:2005及JIS G 0565-1992标准规定，磁悬液中固体含量的推荐值由供方给出，对沉淀体积分数未作要求；JIS Z 2320-1:2017仅对配制质量浓度有要求；ASTM E 709-15则仅对沉淀质量浓度有限制；而国内特种设备制造企业使用较多的NB/T 47013.4-2015则对配制质量浓度和沉淀体积分数都有规定。标准NB/T 47013.4-2015中既没有规定测定方法，也没有指定梨形瓶的样式。这导致国内检测耗材市场的梨形瓶样式繁杂，不仅长短高矮不齐，粗细不一，甚至刻度也各异。

1 梨形瓶的样式

图1 梨形瓶结构示意

图1为检测设备经销商提供的梨形瓶样式。其中，左图为国内较早时期的样式，而中图和右图则是2015年以后出现的样式，文中依据或参考ASTM E 709-15标准制作梨形瓶。

ASTM E 709一直被ASME规范引用。其引用情况如表1所示。

ASTM E 709-01及之前的版本中，指定磁悬液浓度的测试方法依据ASTM D1966-69(该方法中画出了非荧光磁悬液梨形瓶的样式)标准执行，并规定了荧光与非荧光梨形瓶(以下分别简称为“荧光瓶”和“非荧光瓶”)的区别(刻度及单格大小不同)；ASTM E 709的08及15版中，未提及ASTM D1966-69，但在附录中分别画出了荧光瓶与非荧光瓶的样式(见图2)。

表1 ASTM E 709的引用情况

2 梨形瓶的尺寸

图2 ASTM E 709-15磁悬液沉淀瓶的尺寸示意

从图2可以看出，荧光瓶和非荧光瓶在垂直方向上的尺寸是相同的，区别在于茎部(“茎部”为标准ASTM E 709-15的说法，即位于底部的形似试管的部分)的刻度不一样。荧光瓶茎部为1.0 mL,每格为0.05 mL；非荧光瓶茎部为1.5 mL,每格为0.1 mL。因为荧光瓶的茎部截面相对较小，所以每格表征的体积数值小，在此范围内显示的数值更精确。使用时，要尽量使标准规定的浓度在这一段内显示。

ASTM E 709-15标准规定，荧光磁粉浓度为(0.1～0.4) mL/100 mL，而非荧光磁粉的浓度为(1.2～2.4) mL/100 mL，两者相差数倍，一个梨形瓶无法兼顾，因而设计了如图2中的两个样式。根据ASTM E 709-15标准中标注的尺寸，可计算出梨形瓶茎部的内径D。荧光瓶刻度1.0处的高度为36～43 mm。茎部的底部近似半球形，若玻璃厚度为t,则茎部内径D如式(1)所示。