呂 俊，崔文斌

（中國煤炭科工集團(tuán)上海有限公司，上海 200030）

0 引言

大型游樂設(shè)施主體結(jié)構(gòu)一般采用Q345等一類低碳合金鋼作為主要材料，它具有綜合性好，低溫性能優(yōu)越，冷沖壓性能、焊接性能和可切削性能好等特點。因此，磁粉檢測技術(shù)作為各種游樂設(shè)施的表面檢測手段被廣泛應(yīng)用。

磁粉檢測技術(shù)早期用于航空、航海、汽車和鐵路等部門，用來檢測發(fā)動機(jī)，汽輪軸和其他高應(yīng)力部件的疲勞裂紋。利用磁粉檢測技術(shù)檢測大型游樂設(shè)施中觀覽車類轎廂架壓蓋焊縫表面是否存在裂紋，分析缺陷對設(shè)備的危害和補(bǔ)救措施。

1 觀覽車轎廂架結(jié)構(gòu)組成及壓蓋焊接缺陷檢測的重要性

（1）觀覽車轎廂結(jié)構(gòu)組成。觀覽車主要部件有轎廂架、壓蓋、轎廂和螺栓組，見圖1。

圖1 觀覽車轎廂架

圖2 轎廂架壓蓋

（2）轎廂架壓蓋（圖2）。觀覽車轎廂架壓蓋由1塊圓形管材切割成半圓形，兩側(cè)各焊接1塊法蘭板，上部焊接2塊肋板增加剛度。觀覽車壓蓋采用6個8.8級M16高強(qiáng)度螺栓固定，每個螺栓的預(yù)緊力58 kN，單邊最大壓應(yīng)力可達(dá)100 MPa，水平法蘭板所受力矩作用在焊縫上，因此該部位的焊接質(zhì)量尤為關(guān)鍵。因為觀覽車轎廂掛軸完全依靠螺栓連接的形式固定在法蘭板上，一旦焊縫出現(xiàn)裂紋且沒有及時發(fā)現(xiàn)并采取必要措施，會發(fā)生由轎廂壓蓋斷裂導(dǎo)致的轎廂軸脫落的重大事故，因此有效合理的檢驗焊縫缺陷的方法尤為重要。焊縫中的缺陷，尤其是焊接裂紋，在使用過程中容易形成疲勞源，對承受疲勞載荷和壓力作用的焊接結(jié)構(gòu)危害極大。

2 磁粉檢測方法

鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕。利用磁粉探傷技術(shù)能發(fā)現(xiàn)焊縫中的缺陷，保證檢驗質(zhì)量和達(dá)到設(shè)計要求。

磁粉檢測表面缺陷，不僅靈敏度高、可靠、設(shè)備簡單，而且方便于現(xiàn)場檢測。大型焊接結(jié)構(gòu)不同于機(jī)械零件，其尺寸、重量都很大，只能用便攜式設(shè)備分段檢測。磁軛法是特種設(shè)備焊縫檢測中常用的方法之一,為了檢出各個方向的缺陷，同一部位至少做2次相互垂直的檢測（圖3）。

圖3 磁軛法焊縫檢測的磁化方法

觀覽車設(shè)備長期暴露在室外氣候條件下，壓蓋在檢測前應(yīng)清除焊縫被檢區(qū)及相鄰25 mm范圍內(nèi)的銹蝕，焊渣及其他粘附磁粉的物質(zhì)（圖4）。先使用靈敏度試片在被檢工件上驗證系統(tǒng)靈敏度和水?dāng)嘣囼灆z驗潤濕性能，再用磁懸液潤濕壓蓋表面后，通電磁化1～3 s，通電同時施加磁懸液，磁軛間距L≥75 mm，檢測有效區(qū)域為兩級連線兩側(cè)各1/4極距范圍內(nèi)，停施磁懸液至少1 s后方可停止磁化。發(fā)現(xiàn)磁痕后立即觀察，并用草圖、照片等方式記錄缺陷的性質(zhì)、形狀、尺寸及部位。

觀覽車壓蓋是表面粗糙的焊接件，由于工作表面凹凸不平，或者由于磁痕顏色與工件表面顏色對比度很低時，磁粉探傷時，缺陷難于被發(fā)現(xiàn)，容易造成漏檢。為了提高缺陷磁痕與工件表面顏色的對比度，探傷前可在工件表面上先涂一層白色薄膜，厚度（25～45）μm。然后磁化工件、噴灑黑磁粉，缺陷部位的表面磁粉就可以清晰可見，該方法省時、省工、操作方便、檢驗結(jié)果更加可靠，反差增強(qiáng)劑特別適合此類粗糙焊接件的檢測。最后根據(jù)記錄缺陷的性質(zhì)、數(shù)量等，判定該焊縫的質(zhì)量等級（表1），表1中L表示線性缺陷磁痕長度，單位mm；d表示圓形缺陷磁痕長度，單位mm。

圖4 清除銹蝕后的壓蓋

表1 焊接接頭質(zhì)量分級

3 避免偽顯示和非相關(guān)顯示誤判

磁粉檢測時磁痕分析意義重大，正確的磁痕分析可以避免誤判。如果把非相關(guān)顯示和偽顯示誤判為相關(guān)顯示，會把合格的設(shè)備和工件報廢，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

偽顯示通常出現(xiàn)在工件表面粗糙或工件表面有油污或不清潔所產(chǎn)生的磁痕顯示。觀覽車壓蓋在戶外使用時，其表面不可避免地會產(chǎn)生氧化皮和油漆斑點等，其邊緣上容易滯留磁粉形成磁痕顯示，通常仔細(xì)觀察磁痕或漂洗工件即可辨別出是偽顯示。另外，壓蓋焊縫熔合區(qū)之間凹陷處容易造成磁粉沉積，檢測時時常被誤認(rèn)為相關(guān)顯示，需要仔細(xì)觀察辨認(rèn)。

非相關(guān)顯示雖然是由漏磁場吸附磁粉產(chǎn)生的磁痕，但其產(chǎn)生原因并非來源于缺陷。觀覽車壓蓋法蘭板螺孔離焊縫較近，該部位的截面縮小，使一部分磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入工件表面，形成漏磁場，吸附磁粉后形成非相關(guān)顯示的磁痕，它和相關(guān)顯示容易混淆，檢測時需要加以識別。

4 返修

焊縫缺陷在返修工藝工序過程中，對于形狀缺陷的焊縫，可用打磨的方法去除，若打磨超過允許限度應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊。目前，大多數(shù)觀覽車轎廂架壓蓋產(chǎn)生的焊縫缺陷通常首先考慮打磨的方法，即能快速有效去除缺陷，又能滿足焊縫形狀達(dá)到規(guī)定要求。返修后應(yīng)采取原磁粉檢測方案再次檢驗，同一位置返修次數(shù)不宜超過2次。

5 結(jié)語

觀覽車轎廂架壓蓋的磁粉檢驗過程和磁痕的判斷方法及后續(xù)返修工作，闡述無損探傷技術(shù)能有效并可靠解決大型游樂設(shè)施等特種設(shè)備的檢驗和驗收問題。希望能給從事大型游樂設(shè)施等特種設(shè)施的檢驗人員提供幫助和借鑒。