探伤过程中磁悬液浓度快速估算方法

陈士华 徐 凯 徐 云

(中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司 江苏 常州 213011)

轨道交通作为大运力运输方式，在人们日常出行和货物运输中发挥了不可替代的作用，为了保证其运行安全，通常都需要对新制和检修车辆的零部件进行检测，磁粉探伤是检测铁磁性工件表面和近表面缺陷的一种检测手段，普及度高[1]。为了确保轨道交通铁磁性产品湿法磁粉探伤质量，使表面和近表面缺陷磁痕能够清晰显示，轨道交通产品磁粉探伤标准无一例外都对磁粉检测用磁悬液浓度有规定，例如Q/CRRC J 47.3—2019《动车组齿轮磁粉检测》中规定：采用油基磁悬液时，荧光油基磁悬液的推荐配制比例为1 g/L～3 g/L，磁悬液体积浓度推荐值为0.1 mL/100 mL～0.6 mL/100 mL，其他轨道交通产品磁粉探伤标准、磁粉探伤规程、磁粉探伤作业指导书规定均与之大致相同。

开工前性能校验是磁粉探伤必不可少的校准过程，包括磁化方式、磁场强度、A1型灵敏度试片显示情况查验和磁悬液浓度测量等。由于磁粉探伤过程中每个工件均会带走磁悬液中的少量磁粉，随着探伤数量的增加，带走磁粉的量会逐渐增加，磁悬液浓度则会逐渐降低，可能会给磁粉探伤质量带来隐患。近年来工艺管理上还对磁粉探伤结束时，A1型灵敏度试片显示情况和磁悬液浓度再次测量进行了强制规定，这一措施对于保障磁粉探伤质量具有十分重要的意义，如果探伤结束后核查发现A1型灵敏度试片不完整清晰显示，或者磁悬液浓度低于标准下限值，全天所有产品必须100%重新探伤，不仅影响产品既定流转节奏，还造成工时浪费。因此，有必要重视探伤过程中磁悬液浓度变化情况，定时检查磁悬液浓度，而常规锥形长颈沉淀管测量一次的时间较长，一般的水剂磁悬液需要静置30 min，油剂磁悬液需要静置45 min才可以看出磁悬液沉淀浓度，对于每班8 h工作时间而言显得比较长，因此研究一种快速估算磁悬液浓度的方法，对于保障磁粉探伤质量具有重要意义。

1 探伤过程中磁悬液浓度快速估算方法思路

鉴于A1型灵敏度试片人工刻槽磁痕显示浓密程度与磁悬液浓度成正相关，本文通过调整磁粉探伤机纵、横向磁化参数，使得工件表面任意方向的磁场强度均达到产品磁粉检测文件技术要求的规定值，按照连续法磁粉探伤操作的要求，磁化工件的同时，分别向工件表面施加浓度不同的新制磁悬液，观察并拍照记录不同磁悬液浓度下A1-15/50型灵敏度试片显示情况，汇总后形成一张A1-15/50型灵敏度试片磁痕显示与磁悬液浓度对应关系的统计表，制定了“磁悬液浓度-试片显示对照表”图谱，并在实物检测过程中得到了广泛应用。

2 试验过程

2.1 试验材料和设备

试验使用的材料和设备包含探伤使用的荧光磁粉、油剂载液、1 L烧杯、搅拌仪、锥形长颈沉淀管、A1-15/50灵敏度试片、白光照度计、紫外辐照计、CJW-4000型磁粉探伤机、数码相机或手机等。

2.2 配置不同浓度的荧光磁悬液，测量磁悬液沉淀浓度

按照配置浓度0.5 g/L、1 g/L、1.5 g/L、2 g/L、3 g/L各配置1 L荧光磁悬液，如图1所示，使用图2所示的搅拌仪将每种磁悬液搅拌5 min，使用锥形长颈沉淀管测量磁悬液沉淀浓度，如图3所示，荧光磁悬液配置浓度-沉淀浓度对照如表1所示。

图1 不同浓度磁悬液各1 L

图2 磁悬液搅拌5 min

图3 磁悬液沉淀浓度测量

表1 荧光磁悬液配置浓度-沉淀浓度对照表

2.3 磁悬液浓度-试片显示对照表制作

(1)“磁悬液浓度-试片显示对照表”包含三部分内容：A1-15/50试片磁痕显示、配置浓度(g/L)、沉淀浓度(mL/100 mL)，后两项数据已知，配上相应浓度的试片磁痕显示照片即可。

(2)选定铁路大型养路机械QS-650清筛机挖掘链链销作为试验工件，在其外圆面粘贴A1-15/50试片，然后将链销夹持到交流磁粉探伤机电极上(见图4)，将灵敏度试片朝上便于观察和拍照记录。

(3)调整周向磁化电流450 A，用特斯拉计测量确认周向磁场强度2 400 A/m后，调整纵向磁化电流8 000 AT，用特斯拉计测量确认纵向磁场强度2 400 A/m。

(4)首先将沉淀浓度0.05 mL/100 mL的磁悬液搅拌均匀，施加磁悬液到试片表面并同时磁化2 s，停止施加磁悬液后，再磁化2 s，观察试片磁痕显示并拍照(见图5)，将数据和照片填入表2中，每次测试后都要将试片磁痕擦净并退磁。

图4 链销夹持到磁粉探伤机上

图5 链销外圆面试片磁痕显示

(5)按照沉淀浓度由低向高的顺序，依次测试余下4个磁悬液的试片磁痕显示，将试片显示拍照，并将数据和照片都填入表2中，“磁悬液浓度-试片显示对照表”制作完成。

从表2可以看出，在标准规定的磁悬液浓度范围内，随着磁悬液浓度增加，试片人工刻槽显示和试片人工刻槽周围背景上吸附的磁粉增加。

表2 磁悬液浓度-试片显示对照表

3 磁悬液浓度快速估算应用案例

日常磁粉探伤过程中，判断磁悬液的浓度，可以擦净工件表面油渍后粘贴A1-15/50灵敏度试片，将工件夹持到磁粉探伤机电极上，按照上述磁场强度以及磁悬液施加时间进行磁粉探伤操作，获得试片磁痕显示，把试片磁痕显示与表2“磁悬液浓度-试片显示对照表”中的试片显示磁痕照片对比，即可判断此时的磁悬液沉淀浓度。另外，如果想提高现有磁悬液的浓度，可以先测量磁悬液体积，然后按照探伤过程中磁悬液浓度快速估算方法测试目前的磁悬液浓度，查表2求得期望配置浓度与目前配置浓度磁粉含量差值，用该差值乘以磁悬液体积，即可计算出需要添加多少克磁粉。

(1)应用案例1

磁悬液浓度快速估算应用案例1，如表3所示。

表3 应用案例1

(2)应用案例2

磁悬液浓度快速估算应用案例2，如表4所示。

表4 应用案例2

(3)应用案例3

磁粉添加量应用案例，如表5所示。

表5 应用案例3

4 结论

(1) 通过制作“磁悬液浓度-试片显示对照表”，可以看出在一定的条件(如磁化方式、磁场强度、灵敏度试片型号、磁粉、载液、磁悬液施加时间、白光照度、紫外辐照度等)下，A1型灵敏度试片人工刻槽的磁痕显示浓密程度以及试片人工刻槽周围背景磁粉聚集浓密程度，与磁悬液沉淀浓度有确定的对应关系。

(2) 按照探伤过程中磁悬液浓度快速估算方法，探伤过程中只需2～5 min的时间即可对磁悬液沉淀浓度进行快速估算，由于时间短，可以做到每小时测量一次。如果发现低于正常浓度，可立即进行纠正，以防损失扩大；相比传统的锥形长颈沉淀管测量方法，不仅大大提高了工作效率，而且避免了磁悬液沉淀浓度低于标准下限值后100%复检的现象。

(3)磁粉添加估算功能。如果想添加适量的磁粉将目前磁悬液沉淀浓度提高到预期沉淀浓度，首先按照探伤过程中磁悬液浓度快速估算方法估算目前磁悬液沉淀浓度，参照表2，求出预期沉淀浓度与目前沉淀浓度对应的配置沉淀浓度差值，然后乘以磁悬液体积，即可知道需要添加的磁粉，方便易行。