蘇鵬濤

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，寶雞 721006)

工件表面油漆層厚度對焊縫磁粉檢測的影響

蘇鵬濤

(中鐵寶橋集團(tuán)有限公司，寶雞 721006)

通過對一定狀態(tài)下(母材為低碳鋼Q345D，焊材為灰鑄鐵焊絲HS401，焊完急速水冷卻)帶油漆層的焊縫工件進(jìn)行磁粉檢測，分析了油漆層厚度對磁粉檢測靈敏度的影響，所得結(jié)果可供同行參考。

油漆層；磁粉檢測；試板；裂紋

眾所周知，工件缺陷處產(chǎn)生的漏磁場是磁粉檢測的基礎(chǔ)，漏磁場的大小對磁粉檢測的靈敏度至關(guān)重要。影響漏磁場的因素有很多，其中工件表面覆蓋層就是影響漏磁場最重要的因素之一[1]。

國內(nèi)無損檢測行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將可帶油漆層檢測工件的油漆層厚度限制在50 μm。例如，標(biāo)準(zhǔn)NB/T 47013.4-2015《承壓設(shè)備無損檢測 第4部分：磁粉檢測》規(guī)定:如被檢工件表面有非磁性涂層，能夠保證涂層厚度不超過0.05 mm，經(jīng)檢測單位(或機(jī)構(gòu))技術(shù)負(fù)責(zé)人同意和標(biāo)準(zhǔn)試片驗(yàn)證不影響磁痕顯示時(shí)可帶涂層進(jìn)行磁粉檢測。標(biāo)準(zhǔn)JB/T 6061-2007《無損檢測 焊縫磁粉檢測》附錄A.1中規(guī)定：假如涂層表面是非破損的，且涂層厚度不超過50 μm，則覆蓋有非磁性薄涂層(如底漆)的表面也可檢測。超過該厚度時(shí)，靈敏度變低，進(jìn)行檢測前可能要證實(shí)其靈敏度。

對表面帶油漆層工件進(jìn)行磁粉檢測時(shí)，為保證檢測靈敏度，通常做法是先打磨，去掉被檢表面油漆，再進(jìn)行磁粉檢測。但是，恢復(fù)去除部位的涂層比較困難，不但增加制造成本，且二次涂裝質(zhì)量比首次涂裝質(zhì)量要差很多，直接影響產(chǎn)品的防腐性及外觀，而且，二次涂層恢復(fù)處往往最容易受到腐蝕。

筆者通過對一定狀態(tài)下(母材為低碳鋼Q345D，焊材為灰鑄鐵焊絲HS401，焊完急速水冷卻)的帶涂層焊縫工件進(jìn)行磁粉檢測，在不去掉油漆層且確保缺陷不漏檢的情況下，研究了油漆層厚度對磁粉檢測靈敏度的影響，所得結(jié)果可供同行參考。

1 試驗(yàn)過程

1.1 試板制備

圖1 焊接試板外觀

制作了6組焊接試板，并在焊縫近表面制作了裂紋，焊接試板外觀如圖1所示。對焊接試板進(jìn)行油漆涂裝，并在涂裝前后分別進(jìn)行磁粉檢測。檢測時(shí)記錄發(fā)現(xiàn)裂紋缺陷所需的磁化次數(shù)和切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度。

1.2 試驗(yàn)方法 制作的6組(編號為JK51-37-1、JK51-37-2、JK51-37-3、JK51-37-4、JK51-37-5、JK51-37-6)等厚焊接試板的母材為低碳鋼Q345D，焊材為灰鑄鐵焊絲HS401，尺寸(長×寬×厚)均為16 mm×400 mm×500 mm。由于母材選取Q345D鋼，屬于低碳鋼，焊接性能優(yōu)異，常規(guī)焊接方法使焊縫出現(xiàn)裂紋的幾率很低。

經(jīng)過對裂紋的成型原因進(jìn)行分析，認(rèn)為在焊接過程中加入鑄鐵焊絲，且焊后得到的組織為過共析鋼組織，再配以急速水冷卻，會出現(xiàn)焊縫裂紋[2]。

試驗(yàn)采用J422焊條施焊,普通灰鑄鐵焊絲(牌號HS401)作為坡口內(nèi)填充物。將焊絲每段100 mm長截取三段，分別擺在試板坡口中間，其間距為100 mm，隨即進(jìn)行施焊。在每道焊縫焊完之后，迅速對焊縫表面進(jìn)行急速水冷卻，目視出現(xiàn)裂紋后，完成后續(xù)焊接。焊縫表面經(jīng)打磨平整，裂紋目視不可見。待焊后24 h進(jìn)行磁粉檢測，裂紋磁痕清晰、明顯，焊縫表面人工裂紋缺陷外觀如圖2所示。

圖2 焊縫表面人工裂紋缺陷外觀

油漆選用常用的環(huán)氧富鋅漆，磁粉檢測的原理是當(dāng)鐵磁性材料被磁化后，由于缺陷部位磁導(dǎo)率低、磁阻大，致使缺陷處形成漏磁場，當(dāng)磁粉施加在鐵磁性材料工件表面時(shí)，漏磁場附近的磁粉在缺陷處形成磁痕，從而顯示出缺陷的存在[3]。

對6組表面覆蓋不同油漆層厚度的焊接試板分別進(jìn)行磁粉檢測。記錄磁化次數(shù)和缺陷磁痕清晰度。選用AD-220FD型便攜式磁軛磁粉檢測儀，電流為220 V交流電。采用國產(chǎn)TX-16型交直流磁場強(qiáng)度計(jì)測定磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度，6組試板的磁粉檢測結(jié)果如表1所示。

表1 6組試板的磁粉檢測結(jié)果

從表1可以看出，當(dāng)漆層厚度增加，顯示裂紋磁痕所需磁化次數(shù)也增加，磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度隨之下降。當(dāng)漆層厚度達(dá)到約300 μm時(shí)，顯示裂紋磁痕所需磁化次數(shù)明顯增多。當(dāng)漆層厚度達(dá)到300 μm以上或者更厚時(shí)，隨著磁化次數(shù)的增加，裂紋磁痕變得模糊，磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度也明顯下降。

但以上都不足以說明當(dāng)工件表面油漆層厚度達(dá)到300 μm時(shí)，裂紋缺陷依然能產(chǎn)生有效的漏磁場并能被檢出，因?yàn)槁┐艌龅拇笮θ毕輽z測的靈敏度至關(guān)重要。除油漆層外，漏磁場還受多重因素影響，主要包括以下幾個(gè)方面：① 外加磁場強(qiáng)度；② 缺陷位置及形狀；③ 工件材料[4]。

由于在試驗(yàn)中使用普通交流電，且儀器電流恒定、外加磁場強(qiáng)度相同，工件材料也一致，所以除油漆層因素外，對漏磁場大小產(chǎn)生影響的還有缺陷位置及形狀因素。而缺陷位置及形狀因素又與缺陷埋藏深度、缺陷方向、缺陷深寬比有關(guān)[5]。

由于6組焊接試板焊縫所產(chǎn)生裂紋缺陷的深度、方向、深寬比各不相同，且難以測定。所以，選取編號為JK51-37-1的焊接試板，再次進(jìn)行試驗(yàn)。首先打磨去掉試板表面油漆層，使試板表面為母材。

去除油漆層后的焊接試板的磁粉檢測方案為：① 試板噴漆前先進(jìn)行磁粉檢測，記錄裂紋磁痕顯示情況；② 在試板上噴涂不同厚度的油漆，用非金屬涂層測厚儀測出油漆層厚度；③ 每一次噴漆后對試板進(jìn)行磁粉檢測，記錄磁化次數(shù)及裂紋磁痕顯示情況，并測定磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度。

對編號為JK51-37-1的焊接試板按照預(yù)定方案進(jìn)行磁粉檢測，得出在不同漆層厚度下所對應(yīng)的磁化次數(shù)與磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)，檢測結(jié)果如表2所示。

表2 JK51-37-1試板磁粉檢測結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

(1) 當(dāng)漆層厚度在0～200 μm時(shí)，所需磁化次數(shù)少，磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度大，裂紋檢出靈敏度較高。

(2) 當(dāng)漆層厚度在200～300 μm時(shí)，裂紋缺陷可以被檢出，且磁痕依然清晰(見圖3)。但所需磁化次數(shù)明顯增加，磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度有較大程度下降，裂紋檢出靈敏度偏低。

(3) 當(dāng)漆層厚度超過300 μm時(shí)，所需磁化次數(shù)成倍增加，磁極處切向最大磁感應(yīng)強(qiáng)度不斷下降，裂紋缺陷磁痕變得模糊(見圖4)。

圖3 漆層厚度在200～300 μm時(shí)的清晰磁痕

圖4 漆層厚度在大于300 μm時(shí)的模糊磁痕

3 結(jié)論

(1) 漆層厚度在0～200 μm時(shí)，可不用去除油漆層，磁粉檢測靈敏度高。

(2) 漆層厚度在200～300 μm時(shí)，進(jìn)行多次磁化，并且檢測系統(tǒng)靈敏度滿足要求時(shí)，可帶漆層進(jìn)行磁粉檢測。

(3) 漆層厚度超過300 μm時(shí)，必須去除掉漆層后再進(jìn)行磁粉檢測,否則缺陷漏檢的可能性非常大。

[1] 王珍.帶涂層工件磁粉檢測的實(shí)驗(yàn)分析[J]. 黑龍江電力, 2011,33(6):470-471.

[2] 李亞江. 焊接缺陷分析與對策[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2011.

[3] 宋志哲. 磁粉檢測 [M]. 北京：中國勞動社會保障出版社,2007.

[4] 張世遠(yuǎn)，路權(quán)，薛榮華，等.磁性材料基礎(chǔ)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1988.

[5] 陶旺斌，周在杞.電磁檢測[M]. 北京：航空工業(yè)出版社，1995.

Influence of Workpiece Surface Paint Layer Thickness on the Weld Magnetic Particle Testing

SU Pengtao

(Railway Baoji Bridge Group Co., Ltd., Baoji 721006, China)

Magnetic particle testing was carried out for workpieces with various paint layers under some special conditions (low carbon steel Q345D for parent metal, the gray cast iron wire HS401 for weld material, and a rapid water cooling after finishing welding), in order to study the influence of paint layer thickness on magnetic particle detection sensitivity, which might provide useful reference for the others.

paintlayer; magnetic particle testing; test plate; crack

2016-04-09

蘇鵬濤(1984-)，男，工程師，主要從事鋼結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)研究工作

蘇鵬濤，supengtao@163.com

10.11973/wsjc201707013

TG115.28

A

1000-6656(2017)07-0058-03