钢管管端半自动荧光磁粉探伤机的研制与应用

孙仲义 蒋凤阳 蒋尘海

射阳县智能探伤设备有限公司

引言：管端半自动荧光磁粉探伤机，是固定式、分立型交流、半自动、湿法、荧光磁粉探伤设备。适用于石油管道生产等企业对铁磁性材料制成的管道端头的荧光磁粉检验。能发现管道端头内外表面及近表面因铸造、锻压、拉伸、淬火、研磨、疲劳而产生的裂痕以及夹渣等极细微的缺陷。

一、概述

该机以触摸屏和小型工业可编程序控制器（PLC）为核心，对系统的机械程序动作，如钳形磁轭推进、周向电极钳形夹紧、夹头错动、喷洒磁悬液、磁化、磁轭退出等进行自动控制，能按规定程序完成除上下料及缺陷观察以外的全部探伤过程，既可自动工作，又可手动单步操作。磁化装置采用矽钢片制成的闭路钳形磁轭，对钢管端部350mm处进行穿棒通电法和穿磁感应法磁化。

该设备可对钢管端头进行复合磁化，即周向磁化和纵向磁化相配合，可一次性检测出磁场范围内工件表面的全方位缺陷，也可进行周向或纵向单方向磁化探伤。周向磁化采用穿棒通电法（中心导体法），纵向磁化采用通磁感应法（利用工件中感应的二次电流对工件进行磁化）。周向磁化和纵向磁化均使用 50Hz 工频交流电作为电源，两路电流的相位相差120o。工件在复合磁化时，由失量分析可知，在钢管端头的内外表面将形成一个随时间变化的椭圆形旋转磁场。只要选择合适的磁化电流强度，就能使环形工件的内外表面获得较均匀的磁场分布。

本机的周向和纵向输出电压低于36V，因此不会对人体构成电的伤害。

二、主要技术参数

1.周向磁化电流：AC 0～9000A（有效值）连续可调，带断电相位控制功能；

2.纵向磁化磁势：AC 0～10000AT（有效值，闭路磁轭）连续可调，带断电相位控制功能；

3.探伤灵敏度：A型15/50试片贴于钢管内外表面，全圆十字清晰显示；

4.磁化方式：周向穿棒感应磁化、纵向穿磁感应磁化和周、纵向复合磁化；

5.探伤节拍：40秒/件（最快探伤周期）；

6.操作方式：自动操作（PLC控制）和手动单步操作；

7.紫外线强度：高亮度紫外灯距光源表面380mm处紫外线强度≥2000μW/cm²，手动紫外灯距光源表面380mm处紫外线强度≥1000μW/cm²；

8.夹紧方式：气动夹紧；

9.气源压力：≥0.6 Mpa(气源用户自备)；

10.暂载率：≥25%，24小时连续工作；

11.钳形磁轭调整范围：下钳臂中心离地面高度900mm，上下调整范围350mm，进退调整范围1000mm；

12.电源：三相四线 AC 380V，±5%，50Hz，瞬时最大电流约450A。

13.环境温度：－10℃～45℃；

14.相对湿度：不大于85%；

三、结构形式

该机为机、电分体式结构，主要由磁化电源控制柜、闭路磁轭磁化装置、钳形磁轭推进机构、周向电极钳形夹紧机构、磁悬液喷洒及回收系统等部分组成。

磁悬液喷洒及回收系统由集液槽、储液箱、抽液泵、搅拌器、输液管和喷液器组成。其中储液箱为独立整体，箱盖上装有抽液泵，进行磁悬液的抽液和搅拌。为了使磁悬液不产生吸附沉淀，储液箱与集液槽均采用非磁性材料不锈钢制成。

四、控制电路工作原理

本机采用可编程序控制器（PLC）来控制整机动作，每个动作顺序及磁化的次数和时间，可根据不同工件的检测工艺要求来编制PLC的工作程序，以便使整个探伤设备达到最大的使用效率和最佳的使用效果。

五、保证检测效果的重点提示

1.磁悬液的配制

水剂磁悬液的配制

磁粉:4－5克/升水

分散剂：0.2% 检查液重量

防锈剂：0.5% 检查液重量

油剂磁悬液的配制(应使用无味煤油或磁粉探伤专用载液)

磁粉：3－4克/升无味煤油

2.磁化电流的选择

周向磁化电流一般可以下式计算

连续法：I=8D～15D

剩磁法：I=15D～30D

式中 I－为电流值A

D－试件直径或最大宽度（mm）

纵向磁化时按下式计算安匝数

NI=5000÷（H/D）

式中 NI－磁轭线圈安匝数（AT）

D－试件直径（mm）

H－试件高度（mm）

以上为推荐数值，如果试件有特殊要求时，I与D、H的关系可由灵敏度试片试验确定。

3.探伤工艺流程

钳形磁轭推进→浮动电极夹紧→浮动电极错动→喷液、磁化、磁化→浮动电极松开→钳形磁轭退出→缺陷人工观察

六、结束语

管端感应磁粉探伤机解决了石油、宇航系统对钢管管端的表面质量提出了严格要求，能全方位发现管道端头内外表面及近表面因铸造、锻压、拉伸、淬火、研磨、疲劳而产生的裂痕以及夹渣等极细微的缺陷。