馬棟

摘 要：無損探傷在制造業(yè)的重要性越來越高，影響到從安全生產(chǎn)到降低停機時間等方方面面，本文針對磁粉探傷設(shè)備，結(jié)合多年的現(xiàn)場經(jīng)驗以及理論知識，通過將探傷的工作機理與探傷機的實現(xiàn)相結(jié)合，打通兩個專業(yè)的隔閡，得出一套科學(xué)適用的修理方案。

關(guān)鍵詞：探傷;維修;磁化

結(jié)合多年鐵路貨車行業(yè)的發(fā)展歷程，可以看到通過材質(zhì)的選擇以及實施全過程控制，在運用中已經(jīng)極大消滅了車軸、車輪等關(guān)鍵部件的冷切事故的發(fā)生。這其中重要一環(huán)就是對裂紋進行無損檢測，而檢測的方式有很多種，除最常見的磁粉探傷外，還有超聲探傷，射線探傷，渦流探傷等。本文則主要介紹其中磁粉探傷相關(guān)的設(shè)備工作原理與修理方法，因為它可以對工件進行整體探傷，相比于手持式探傷儀等具有更高的效率，更適合大批量工件的檢測，且經(jīng)過實踐的驗證能夠有效達到裂紋檢測的目的。

1 磁粉探傷機基本原理介紹

磁粉探傷機目前主要技術(shù)和結(jié)構(gòu)已經(jīng)相對穩(wěn)定成熟，并以濕式為主，有熒光和白光兩種觀察方式。

（1）磁化的原理。磁粉探傷機通過給線圈加以中等強度的電流，形成較高強度的磁場，讓磁場來影響被檢測工件以及工件上所附著的細小磁粉顆粒排布，來對以鐵為基礎(chǔ)材料的工件進行表面裂紋檢測。因為工件本體的材料與工件外部的空氣，有不同的磁導(dǎo)率，若工件表面一定深度范圍內(nèi)存有裂紋、缺陷，則該處就會因磁導(dǎo)率的差異而導(dǎo)致磁力線不均勻，從而產(chǎn)生一個突變性磁壓差，產(chǎn)生一個微小的S-N磁極對。將具有一定濃度的磁懸液噴灑于工件表面后，磁粉顆粒就會在缺陷處被磁極對吸附而形成磁痕（裂紋），明顯區(qū)別于其它處的均勻附著，從而可用肉眼直接觀察到缺陷所在。工件與磁場的連接方法也有通電法、中心導(dǎo)體法、支桿法、線圈或電纜纏繞法、磁軛法、感應(yīng)電流法等方式。

（2）磁場的形成。磁場是電流通過線圈產(chǎn)生的，其方向、大小都受到電流的變化影響。根據(jù)建立在工件上的磁場不同，又可以分為軸向磁化、縱向磁化、以及復(fù)合的多向磁化。折到實際中裂紋顯示方向、磁場方向、電流方向三者的關(guān)系可以見圖1，在實際中是很容易將其混淆或者誤判的。

（3）探傷機磁化的工作邏輯。因為探傷機本身除有磁化線圈、功率模塊、觸發(fā)模塊外，還有本身的動作機構(gòu)、控制系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)等，相互協(xié)同完成工作，系統(tǒng)的復(fù)雜會干擾對故障的判斷。這里采用一種通用探傷機，將其內(nèi)部主要的器件與電流建立起聯(lián)系，可以清晰指示電流的流動方向，相互器件間的上下游關(guān)系，方便讀者在判斷問題時使用。不同的設(shè)備可能略有區(qū)別，但是邏輯原理是相通的，可以根據(jù)情況做調(diào)整。

2 維護管理

磁粉探傷機除可以參考通用設(shè)備的管理方式外，也有自己的特點，這主要因為其對可靠性和穩(wěn)定性的要求相對要高，所以需要特殊照管。

（1）基礎(chǔ)工作。明確維護保養(yǎng)的具體標準，編制操作規(guī)程，并且做好日常的狀態(tài)識別，每日開工時進行一定的測試檢查;另外為了工作的可靠，要與其它強磁場或動力電纜保持一定距離，地基要可靠穩(wěn)固，并放置在相對較好的環(huán)境里，保持溫濕度穩(wěn)定避免陽光直射。如果可以，要安排相對穩(wěn)定的人員來操作，熟悉設(shè)備的情況，并且經(jīng)常學(xué)習(xí)交流探傷技能。

（2）檢修力量支持。在基礎(chǔ)之外需要專業(yè)的維修力量作為支持，既要有一定經(jīng)驗的維修人員做保障，還要有必要的圖紙、手冊等資料，及兆歐表、萬用表等工具。因為觀察“裂紋”是通過電流間接實現(xiàn)的，環(huán)節(jié)較多不夠直觀，就需要人定期對主變壓器、磁化線圈進行絕緣測試，對電壓、電流的穩(wěn)定性進行觀測，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。此外因為磁懸液的使用導(dǎo)致局部濕度增高，甚至?xí)袨R落到線圈處的情況，還需要專業(yè)人員來進行干燥等輔助工作。

3 主要修理方案

對于修理來說，最根本的主要是兩方面，一是熟悉設(shè)備本身的結(jié)構(gòu)和特性，二是要了解磁粉探傷的技術(shù)原理，這一點往往是難倒維修人員的關(guān)鍵，所以此文才從原理分析開始，從對裂紋的觀察反推出器件的工作邏輯關(guān)系，提供跨兩個專業(yè)的判斷依據(jù)。這里根據(jù)對故障的統(tǒng)計和處理經(jīng)驗，總結(jié)了三條主要的判斷檢修方法，在應(yīng)用中也可以與其它方法相結(jié)合來進行修理。

（1）先搞清楚問題。這一點非常重要，比探傷機本身的技術(shù)問題更為重要，修理時不要到現(xiàn)場第一時間就開始修，而是要從操作人員那里了解一手信息，何時發(fā)生，什么現(xiàn)象，作業(yè)有無變化等;再其次要進行觀察和判斷，檢查異響和氣味，檢測絕緣電阻等;最后要建立自己的分析思路，一步一步來做，而不要盲目地到處下手，否則會更難以判斷。經(jīng)驗來說，磁化電流不足和磁痕顯示不佳，這兩種問題占總故障率的50%以上，變壓器和電纜的絕緣不佳及燒損占20%左右，其它非磁化直接相關(guān)的問題約占30%。

（2）流程分析法。根據(jù)之前了解的異常及測得的數(shù)據(jù)，通過圖2的邏輯關(guān)系圖就可以進行邏輯判斷，因果分析，既可以從異常點下手，也可以根據(jù)現(xiàn)象沿著流程線反向查找。例如周向裂紋沒有顯示，可以根據(jù)圖1反向查找對應(yīng)的周向電流方向，再根據(jù)圖2查找周向電流的流動過程，逐項判斷直到找出中斷的環(huán)節(jié)。同樣判斷磁化電流很小的問題，可以結(jié)合圖2的電流虛線來看，測量各個環(huán)節(jié)上的壓降，因為二次測總電勢很低，其回路的阻值必須在毫歐級別才能實現(xiàn)上千安培的磁化電流，任何部位的阻值增大就會造成電流的急劇下降。

（3）替換法。有些問題可能僅僅通過以上的測量和邏輯判斷來處理會比較繁瑣，那么也可以根據(jù)經(jīng)驗，挑選概率比較高的部位，用相同的回路或器件相互替換比對，根據(jù)故障的轉(zhuǎn)移情況做出更快速的診斷。比如電流一直很大不可調(diào)節(jié)，那就有功率模塊擊穿、觸發(fā)模塊損壞、短路等多種可能，在確保安全的前提下，可以分別替換這些模塊，一旦現(xiàn)象出現(xiàn)變化就可以迅速確定問題點。另外實際中還有過試片圓環(huán)缺邊的故障，之前的各種方法都不能有效解決，最終替換了電源相序，從UV/VW調(diào)整為WU/UV才恢復(fù)正常，而事后發(fā)現(xiàn)其所有器件均是完好的。

沒有一種方案是可以處理所有故障的，核心還是要通過熟悉工作原理，掌握不同部件的工作邏輯關(guān)系，再輔以經(jīng)驗綜合分析，才能夠最終解決。

參考文獻：

[1]宋潤澤.電磁探傷[M].中國鐵道出版社，1964年6月.

[2]中國鐵路總公司.鐵路貨車輪軸組裝檢修及管理規(guī)則[M].中國鐵道出版社，2016年9月第一版.