李運(yùn)來 傅 曄 周慶祥

(南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東 青島 266111)

帶漆層金屬表面裂紋無損檢測(cè)方法的探討

李運(yùn)來 傅 曄 周慶祥

(南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東 青島 266111)

介紹了2種可以對(duì)帶有一定厚度漆層零部件表面缺陷進(jìn)行無損檢測(cè)的方法，并分析了漆層厚度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

漆層；磁粉；渦流；表面缺陷

軌道車輛的關(guān)鍵承載部件需要定期進(jìn)行無損探傷，根據(jù)車輛不同部位的設(shè)計(jì)及防護(hù)要求，這些部件表面一般涂裝有幾十微米至幾毫米厚的防護(hù)性漆層。這種防護(hù)性漆層對(duì)零部件表面無損檢測(cè)的效果有很大影響。

當(dāng)前對(duì)于在役軌道車輛維護(hù)中帶漆層零部件表面缺陷的無損檢測(cè)，常規(guī)的做法是在檢測(cè)工序?qū)嵤┲皩?duì)部件表面進(jìn)行脫漆預(yù)處理，露出金屬表面之后再采用磁粉、滲透檢測(cè)方法對(duì)部件表面進(jìn)行檢測(cè)。這種方式檢測(cè)效率低、周期長(zhǎng)，去除零件表面漆層時(shí)也存在破壞零部件金屬表面狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)。下面介紹2種可以在有漆層的情況下對(duì)零部件表面進(jìn)行無損檢測(cè)的方法，并且在試樣上模擬不同大小的人工裂紋缺陷，對(duì)表面涂覆不同厚度的漆層進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn)，分析漆層厚度對(duì)表面缺陷檢測(cè)靈敏度的影響程度。

1 檢測(cè)方法分析

在3種常用的表面缺陷無損檢測(cè)方法中，滲透檢測(cè)僅適用于表面開口性缺陷，不適用于有漆層情況下的缺陷檢測(cè)，因此下面主要對(duì)磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)方法進(jìn)行研究。

1.1 磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)時(shí)，零件表面覆蓋層極易導(dǎo)致漏磁場(chǎng)的下降，當(dāng)零件表面有油漆等覆蓋時(shí)，將使探傷靈敏度降低[1](見圖1)。根據(jù)GB/T 15822.1—2005《無損檢測(cè)—磁粉檢測(cè)》，“不大于50 μm厚的非鐵磁性涂層，如無破裂、緊密粘附著的油漆層，一般不會(huì)降低檢測(cè)靈敏度。較厚的涂層會(huì)降低靈敏度，這種情況下，靈敏度應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證”。

圖1 表面覆蓋層對(duì)磁痕顯示的影響

由此可知，零件表面的漆層對(duì)磁粉檢測(cè)效果的影響隨著厚度的增加而增加，但這并不意味當(dāng)有漆層的時(shí)候，一定不能進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

1.2 渦流檢測(cè)

渦流檢測(cè)方法可以檢測(cè)金屬材料表面及近表面的缺陷。當(dāng)渦流探頭接近試件時(shí)，試件內(nèi)便形成渦流，渦流的分布隨著距離的增加按函數(shù)的方式衰減，即探頭線圈距離越遠(yuǎn)，渦流的密度越小[2]。由此也可以看出，渦流檢測(cè)能發(fā)現(xiàn)漆層下工件的表面缺陷，檢測(cè)能力也隨著漆層厚度(探頭距工件金屬表面的距離)的增加而下降。

2 人工模擬裂紋試驗(yàn)

對(duì)以上2種檢測(cè)方法，進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，以研究不同漆層厚度時(shí)，磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)方法的檢測(cè)能力。

2.1 試驗(yàn)步驟

(1)進(jìn)行人工裂紋試件的設(shè)計(jì)。在碳鋼平面試樣上采用電火花腐蝕的方式制作長(zhǎng)10 mm，寬0.15 mm，深度分別為0.1 mm、0.2 mm、0.3 mm、0.5 mm、1.0 mm和2.0 mm的人工裂紋。

(2)對(duì)人工模擬裂紋進(jìn)行磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)，記錄檢測(cè)結(jié)果。

(3)分別在試件表面涂上厚度為30 μm、40 μm、60 μm、100 μm、200 μm、500 μm、1 000 μm、2 000 μm的漆層，然后進(jìn)行磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)試驗(yàn)，對(duì)比無漆層時(shí)的檢測(cè)結(jié)果。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

磁粉檢測(cè)采用便攜式磁軛、交流電源，兩磁軛間的距離為100 mm左右。經(jīng)過測(cè)量，磁粉檢測(cè)時(shí)，人工裂紋處磁場(chǎng)強(qiáng)度為3 500 A/m～4 000 A/m。在該條件下采用非熒光濕法進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)漆層較薄時(shí)，人工裂紋顯示了較清晰的磁痕(見圖2)，具體檢測(cè)結(jié)果如表1所示。隨著漆層厚度的增加，各人工裂紋逐漸不能顯示磁痕。

渦流檢測(cè)采用便攜式渦流儀、點(diǎn)式線圈探頭，檢測(cè)頻率20 kHz，對(duì)不同厚度漆層下不同深度的人工模擬裂紋進(jìn)行渦流檢測(cè)。當(dāng)無涂層或者涂層較薄時(shí)，渦流檢測(cè)也具有較高的靈敏度，能發(fā)現(xiàn)深度為0.1 mm的人工裂紋(見圖3)。隨著漆層厚度的增加，渦流信號(hào)逐漸減弱，檢測(cè)結(jié)果如表2所示。

圖2 人工模擬裂紋磁痕

圖3 人工模擬裂紋渦流檢測(cè)信號(hào)顯示

由上述試驗(yàn)可以看出， 存在一定厚度漆層的情況下， 可以采用磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)。當(dāng)漆層厚度增加時(shí)， 檢測(cè)靈敏度下降。當(dāng)漆層厚度范圍在100μm以內(nèi)時(shí)，對(duì)磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)靈敏度的影響較小。當(dāng)漆層厚度超過500 μm時(shí)，磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)的靈敏度會(huì)迅速下降，磁粉檢測(cè)的靈敏度隨著漆層厚度增加下降得更快。另外，在試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，渦流檢測(cè)的靈敏度除了受漆層厚度及缺陷大小影響較大外，也受檢測(cè)材料、工件形狀、表面粗糙度、缺陷與表面夾角等的影響。

表1 人工模擬裂紋磁粉檢測(cè)結(jié)果(磁痕顯示情況)

表2 人工模擬裂紋渦流檢測(cè)結(jié)果(信號(hào)占滿屏百分比/%)

3 結(jié)論

試驗(yàn)表明，當(dāng)零件表面的漆層厚度較小時(shí)，采用磁粉檢測(cè)和渦流檢測(cè)都具有較高的靈敏度。因此，工件表面有較薄的漆層或者其他的涂層時(shí)，不一定需要去除涂層，可以在帶涂層的狀態(tài)下進(jìn)行磁粉檢測(cè)或者渦流檢測(cè)。若涂層的厚度小于50 μm，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可以直接進(jìn)行磁粉檢測(cè)，當(dāng)涂層的厚度大于50 μm時(shí)，只要靈敏度驗(yàn)證合格也可以直接進(jìn)行磁粉檢測(cè)。當(dāng)零件表面漆層厚度較大時(shí)，渦流檢測(cè)受到的影響相對(duì)較小，可以考慮采用渦流檢測(cè)。

[1] 萬升云.磁粉檢測(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2015.

[2] 萬升云.無損檢測(cè)在機(jī)車車輛工藝上的應(yīng)用(五)渦流檢測(cè)[J].鐵道機(jī)車車輛工人，2007(10)：25-26.□

(編輯：李琳琳)

2095-5251(2016)01-0043-02

2015-01-04

李運(yùn)來(1980-)，男，博士研究生學(xué)歷，工程師，從事無損檢測(cè)技術(shù)研究工作。

TG115.28

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