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无损探伤检测工作须知

时间:2011/7/3 9:54:06

  核心提示:我们在日常工作中,发现某些用户在探伤设备和器材的使用上存在一些误区,这些使用误区造成探伤灵敏度和检测可靠性的下降,或者带来探伤材料的过量消耗从而造成探伤成本的无端提高,同时,也会给一些本来性能优良的设备和器材带来不准确的评价。...

我们在日常工作中,发现某些用户在探伤设备和器材的使用上存在一些误区,这些使用误区造成探伤灵敏度和检测可靠性的下降,或者带来探伤材料的过量消耗从而造成探伤成本的无端提高,同时,也会给一些本来性能优良的设备和器材带来不准确的评价。相信这些使用误区还存在于很多的用户之中,我们愿借本文,举其主要者,提请探伤界同仁的注意。

  1为要求荧光磁粉能起辅助可见光源作用而降低其信噪比要求

  某大型冶金企业钢管生产线上,钢管须进行在线荧光磁粉探伤。在刚开始使用LY---20A复合荧光磁粉时,工人反映,用该磁粉配制的荧光水磁悬液,虽然裂纹等线性缺陷显示比原来使用的某牌号荧光磁粉更明亮清晰,但凹坑、点孔等在白光下肉眼能看清的表面缺陷在探伤时却不易发现,不象原来用的荧光磁粉,在凹坑、点孔处也能显示。由于该厂要求探伤工在探伤工序同时检查出凹坑、点孔等表面缺陷,否则以漏检论处,有经济处罚,因此工人对使用LY---20A荧光磁粉有疑虑。显然,这里存在认识误区。

  首先,用磁粉探伤手段来检查出凹坑、点孔等表面缺陷的要求本身是不合理的。磁粉探伤的原理是基于铁磁材料被以适当方向磁化后,其表面或近表面若存在缺陷,则该区域磁场分布有畸变,在缺陷对应的表面处会产生漏磁场和漏磁极,它们会吸引磁粉形成显示。缺陷能否显示以及显示的清晰程度取决于漏磁场的大小。众所周知,漏磁场的大小与磁化场的方向和大小,缺陷的位置、形状、大小及其与表面的倾角,铁磁材料的磁特性等多种因索有关。凹坑、点孔类表面缺陷因其形状不利于磁场的外泄因而所能产生的漏磁场非常小,一般难以籍此吸引磁粉来形成显示。对此,磁粉探伤工作者多有实际体验,而漏磁场磁偶极子模型(宽/深比不同)的计算和实验验证也说明了这一点。

  既然如此,为什么该厂工人会反映某牌号荧光磁粉能显示凹坑、点孔等表面缺陷呢?我们在现场作了调查。我们发现,在使用那种荧光磁粉时,实际上工人们是利用了很强的背景显示作为辅助可见光源来发现这些缺陷。背景显示的来源是:磁悬液在施加到工件上的过程中,会有一些荧光磁粉粘附在工件表面,特别是在较粗糙的表面或表面凹坑、点孔处。如背景显示过强,则需要注意磁悬液中的荧光磁粉因不断地经受离心泵叶片的高速冲击和剪切作用,可能已发生了严重的剥离现象。这种现象非常有害:一方面,非荧光的磁粉形成的指示在紫外灯下无法看见;另一方面,非磁性的荧光碎末,它不显示不连续,但产生很强的背景。这样,就使磁粉探伤的信噪比降低,直接影响其检测灵敏度与可靠性。

  我们对该厂仍在使用中的某牌号荧光磁悬液取样作了沉淀试验,沉淀一个晚上(15h)后测量,磁粉沉淀量0.12mL,而上面还有0.38mL的疏松胶状物,此物在紫外灯下能发荧光。这就证实了我们的猜测。

  该厂工人实际上是在牺牲磁粉探伤信噪比的前提下,将容易产生剥离的荧光磁粉所具有的高背景显示作为一种辅助可见光源,用以发现凹坑、点孔类缺陷,而该厂目前的岗位职责及奖惩规定强化了这种认识误区。

  任何一种检测,包括各种无损探伤,为提高其检测灵敏度与可靠性,无不对采用方法的信噪比的提高孜孜以求。在湿法磁粉探伤中采用荧光磁粉就是提高磁粉探伤信噪比的一个重要途径。但荧光磁粉优点的发挥,依赖于荧光磁粉制造中两大技术关键的解决:一是磁粉与荧光染料的粘合力问题,如粘合材料与工艺不过关,则使用中因为不断受到搅拌剪力等原因极易发生磁粉和染料的剥离。一旦发生这种情况,磁痕显示将减弱,并可能淹没于很强的背景现显示中。二是使用于湿法的荧光磁粉,要求其粒度很细,但磁粉粒度越细,则对所用染料的亮度要求也越高。国外文献介绍,用6μ颗粒度磁粉和40μ颗粒度磁粉分别制造荧光磁粉,如采用同样染料,要达到同样亮度,则前者所需染料量约为后者的30倍。显然,为保证荧光磁粉有足够的磁性,必须限制染料的用量,也即必须采用特殊高亮度的染料。

  LY--20A复合荧光磁粉所用基料是日本MARKTEC公司生产的LY系列荧光磁粉,这种荧光磁粉是采用高亮度荧光染料和获得国际专利被称为"干式喷射法"的全新磁粉--染料结合工艺制造,因此用LY--20A配制的荧光磁悬液具有很高的耐剥离性与很高的缺陷显示亮度,有很高的检测信噪比。用LY-- 20A荧光磁悬液进行探伤,背景显示低,这恰恰是优点而不是缺点。

  根据在现场多次调研掌握的情况,我们提出建议:

  为保证钢管的质量,不让危险的线性缺陷漏检,应采用信噪比高的荧光磁粉;而在难以再增加一道在可见光源下检查凹坑、点孔类表面缺陷的工序的情况下,可将探伤工手里的手提式紫外灯换成带有辅助小型白光灯的型号,如D--10B,这种日本原装的便携式紫外灯不但强度大(距滤光片前381rnm 处≥6800μW/cm2)、重量轻,而且通过食指轻按灯具手把上的按钮开关就可以随时打开小型白光灯进行观察。由于凹坑、点孔多少会粘附一些荧光磁粉,在紫外灯下会有一些较暗的显示,遇到这些怀疑处,用白光检查一下,即可确认解决。

  2 磁粉探伤工作中忽略计量控制

  我们发现在磁粉探伤工作中忽略计量控制的现象比较普遍。如:

  (1)对所用的紫外灯不进行周期性的紫外线强度检测

  紫外灯投入使用后,其发光强度不可能一直不变,而荧光磁粉探伤为保证检测灵敏度与可靠性,对所用紫外灯的发光强度有一定的要求。目前,国内外的标准几乎都规定,当暗室内的白光照度低于20Lx的条件下,要求所用紫外灯的发光强度在距滤光片380mm处不低于1000μW/cm2 ,并且要求周期性检测确认,如我国航空标准要求每周不少于一次。

  紫外灯的强度必须检测的理由十分浅显,但没有很好进行此项质量控制工作的单位确实也不少。如在某冶金企业,同一条流水线上的两套荧光磁粉探伤设备上,有的工人说我们的荧光磁粉显得特别亮,有的又说特别暗;我们对这些设备上的固定式紫外灯进行了测试,结果,其中一套设备,上面装的一排紫外灯,强度普遍低于标准要求,且参差不齐,最低的仅为200μW/cm2,高者也仅为 500~600μW/cm2。显然,用这样的紫外灯进行探伤,质量不能得到应有的控制。

  (2)配制磁悬液时不用计量工具;在用磁悬液不严格进行浓度测定

  磁悬液的磁粉浓度以及水磁悬液中的润湿、分散剂的用量直接影响磁悬液的使用性能,但相当多单位的探伤工在配制磁悬液时,不对磁粉等成分进行计量(有的单位甚至不配备计量器具),采取"毛估估"、"凭感觉"来配制。这样做会使得所配制的磁悬液的浓度高低相差很大,造成缺陷显示灵敏度和背景显示的很大波动,同样会出现对同一种荧光磁粉"缺陷显示太亮伤眼睛"和"缺陷显示太暗"的矛盾评价;而润湿分散剂份量的不足则会造成磁粉分散和水基磁悬液对被探伤工件润湿覆盖不良的后果。

  磁悬液中的磁粉在使用中会因粘附在工件上被带走等原因而逐渐减少,为保证磁悬液的质量,应该用沉淀管对在用磁悬液进行浓度测定,并根据测量结果采取相应措施,一般标准规定每个工作班前必须进行1次。有些单位未配置沉淀管,不开展此工作,显然会对探伤质量带来隐患。

  进行荧光磁悬液浓度测定,需注意的另一个问题是:因为荧光磁悬液磁粉浓度低,沉淀量很小,需要沉淀管在底部的刻度的分度小到0.05mL,而实际上批生产的沉淀管,其底部内空间的形状和尺寸存在差异,公差较大,这样对同一个荧光磁悬液,用不同的沉淀管测试,结果有差别(国内、国外管都有此问题)。因此,要尽量使用固定的某一个沉淀管;在第一次使用前,可自行配制不同浓度(上、下限)的少量磁悬液,充分搅拌后分别用此沉淀管测沉淀量,以得知管底刻度的误差量,如误差较大,则以后测量结果须作修正。《美国无损检测手册》磁粉卷提出,根据确认允许的上、下限浓度磁悬液样的沉淀量,在管子的相应位置作上合适标记,也是一个实用的方法。

  3 PLC控制半自动磁粉探伤中磁化停止未确保滞后于喷淋停止

  (1)上海某大型齿轮厂反映探伤时存在这样的问题:齿轮在探伤机上,开始能清晰显示缺陷,过一会儿拿下来后上面的显示就模糊甚至消失了。经现场检查分析,我们发现他们所用的 PLC控制卧式磁探机目前所调的程序参数不尽合理。主要问题是PLC控制的磁粉探伤机,一般均设计为连续法自动控制作业,如果通电磁化与喷淋磁悬液同时结束,此时磁化磁场已撤销,而被检零件上磁悬液还在流滴,很容易破坏缺陷部位建立的磁痕,尤其是由于该机磁悬液喷淋量大且急,在喷淋时零件正对喷嘴的那面磁痕不易建立,此问题就更为突出。

  国内外磁粉探伤标准和教材大多对此问题给以关注并作了相应规定,那就是用连续法探伤,切断磁化电流必须是在停止浇注磁悬液之后,也就是说,停止浇注磁悬液之后,仍须保留一定时间的磁化磁场。我们建议修改探伤机的程序参数设置,将停止磁化时间滞后于停止磁悬液喷淋时间1--2秒。该厂按此办理后再用带自然缺陷件的齿轮进行试验,原来的问题不复存在,齿轮取下后,缺陷显示仍清晰。

  目前,使用PLC可编程序控制卧式磁粉探伤机的企业越来越多,这种设备为大批量零件的探伤提供了高效率,但确实有一些企业在使用中存在以上问题,宁波一家企业也曾出现同样的问题。使用PLC控制磁探机的同仁们,请注意一下这个问题。

  4 荧光磁粉探伤的环境要求与黑光灯紫外线强度关系问题

  荧光磁粉探伤较之普通黑磁粉探伤,有更高的对比度和识别度,因此荧光磁粉的使用越来越普遍。《美国无损检测手册》磁粉卷提到,国外湿法磁粉探伤中荧光磁粉的应用己达到90%。但荧光磁粉的使用(荧光渗透也如此),其高对比度和识别度的获得依赖于检测面上超过一定值的紫外线强度和受限制的环境白光亮度。

  人眼看到的缺陷黄绿色荧光显示是紫外光激发的,因此,紫外光强度越高,缺陷荧光显示也就越亮。另一方面,文献研究表明,人眼对可见光范围内不同波长的光有不同的反应,而以对黄绿色光的反应最大,形成反应峰值(所以荧光磁粉或渗透液选用的是能发出黄绿色荧光的染料);但不同的环境白光条件下,此峰值有很大差异。如:当白光亮度为10Lx时,人眼对黄绿光的反应是白光为1000Lx时的约30倍,而当白光亮度低于10Lx时,此差别还要大得多。因此,荧光磁粉或荧光渗透对紫外光强度和环境的白光强度都有一定要求。

  目前,国内、外的探伤标准基本都规定:

  所用紫外灯的强度应达到1000μW/cm2 (380mm),环境白光亮度不高于20Lx。近年来,国外陆续生产出一些高强度的探伤用紫外灯,如日本MARKTEC公司的E--40固定式紫外灯和D --10B手提式紫外灯。这些高强度紫外灯的出现给荧光磁粉探伤和荧光渗透探伤应用范围的扩大创造了条件,正如生产厂家宣称的,过去因不便设置暗室的场合从此也可以应用这些对比度高且方便的探伤技术了。但既然环境白光亮度对人眼的黄绿光反应峰值有很大影响,而国外各种型号高强度紫外灯的强度指标也高低不一,因此有必要探讨:在无暗室条件下,紫外光强度必须达到多大才能保证现用标准的检测对比度?

  据了解,铁道系统正在编制的新标准草案中,把无暗室条件下进行荧光磁粉探伤所用紫外灯的强度拟为3000μW/cm2,这个量够不够?有关编制人员也向我公司提出了咨询。

  我们对此问题进行了研究。从《美国无损检测手册》渗透卷查到典型的荧光渗透检验系统在各种环境白光等级下缺陷显示的反差比(对比度)的试验结果曲线图。研究此图,可发现,1000μW/cm2的紫外光,20Lx的环境白光所对应的对比度与4000μW/cm2紫外光,63Lx环境白光所对应的对比度相等。

  资料介绍:白光亮度IOLx相当于最佳黑光暗室;IOOLx相当于室内微亮照明;而I OOOLX相当

  于明亮的室内照明(1 OOOLx是普通磁粉探伤要求的白光照明条件,根据经验,磁粉探伤机导轨上方1米距离,并排装4支60w日光灯,探伤区域才能达到此要求)。

  由此可知,在一般厂房内,使用强度指标为40OapW/C时的紫外灯而不加以遮光措施,还是不够的;3000l,W/C时这个指标更是不够.要在室内完全放弃暗室,所用紫外灯的强度要求高得多。

  象E-40紫外灯强度指标定得如此高,是有道理的。

  根据我们经验,在一般不明亮的室内不遮光的情况下,用D..---10B手提式紫外灯(此灯强度为灯前380mtn 处,;->6800pVV/Cm2) ,照距不超过380mm,磁粉探伤A型试片或渗透探伤试片上的人工缺陷能清楚显示;用E----40固定式紫外灯(此灯强度为灯前400nun处,}:l 40001.W/C时),当照距为600mrn时,磁粉探伤A型试片或渗透探伤试片上的人工缺陷能清晰显示。

  基于以上分析与实验事实,我们建议:

  I,对关键件和重要件进行荧光磁粉探伤或荧光渗透探伤,应尽量选用紫外强度指标高的紫外灯;并且最好对探伤处作适当遮光.

  II、如使用的紫外灯不是具有非常高强度指标的,必须在暗室里进行检查。

  III,紫外灯应定期(以I周为宜)进行紫外强度测试.

  IV,在无暗室条件下进行荧光磁粉探伤或荧光渗透探伤,可根据磁粉探伤A型试片或渗透探伤试片上的人工缺陷能否清晰显示来决定是否可行,是否需要遮光?并以此监控探伤质童。

  我国国民经济目前正在全面腾飞,给我国无损检测事业的发展提供了前所未有的好机遇。美柯达探伤器材有限公司将依托合资优势,坚持技术进步、扩大产品种类范围、提升产品技术档次、积极为用户参谋解难,使美柯达品牌更好地为无损检测界同仁服务,为无损检侧事业作出应有的贡献。

 
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