磁粉检测对船体结构焊缝的质量控制Word文档格式.docx

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S1143轮）外板和甲板对接缝均出现了裂纹等缺陷，个别抗扭箱区域产生了裂缝。

虽然因为及时发现并经过检测以及处理，幸而避免了严重问题的出现，但仍然造成了因为质量问题而带来的经济损失，以及船东公司和验船师对我公司焊接质量的可靠性产生了怀疑，进而影响了公司船舶建造的周期。

集装箱船抗扭箱区域（主要由舷顶列板和主甲板及纵舱壁组成，

如图1-1所示）是船体结构中主要受力的部位，板厚均在48mm以上，材料牌号：

EH。

在分段制造（主要是深溶焊角焊缝）和合拢阶段对所焊接的焊缝（角焊缝和对接缝）进行无损检测是入级船级社规范（德国船级社）中规定的主要检测点，但德国船级社规范里无损检测要求的检测具体位置和检测方法主要只涉及到超声波和射线检测，磁粉检测的具体位置并未涉及，只作为辅助检测。

因此磁粉检测只在检验员或船东和船检对焊接位置质量有怀疑时才会提出要求进行检测。

图1-1

为了避免后续在建的集装箱船船体结构焊接质量不再发生类似的问题，公司主要部门（焊接工艺设计员、无损检测工艺员、船体设计师各相关负责人员）商议后决定采取有效措施并制定检测计划来对焊接质量进行控制。

即主要针对抗扭箱区域的焊缝采取焊接过程控制和采用无损检测方法进行检测，结合公司现有条件对焊缝的表面检测方法主要采用磁粉检测技术。

2检测技术

2.1磁粉检测原理和适用范围

磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用。

铁磁性材料或工件被磁化后，由于不连续性的存在，使被检材料表面或近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。

磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷，因此对于奥氏体不锈钢和有色金属等非铁磁性材料不能采用磁粉检测的方法进行检测。

由于马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢具有磁性，因此可以进行磁粉检测。

磁粉检测可以发现表面和近表面的裂纹、夹杂、气孔、未熔合、未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷及与工件表面夹角极小的分层。

2.2检测方法的选择

磁粉检测的检出缺陷能力不仅与施加磁场强度的大小有关，还与缺陷的方向、深宽比、缺陷的形状、工件的外形、尺寸和表面状态及可能产生缺陷的部位有关。

因此，应根据不同情况，选择最有效的磁化方法进行检测。

对船体结构焊接件，结合公司现有条件常用的磁化方法是交叉磁轭法、磁轭法。

一般不采用直流电磁轭，虽然直流电磁轭的提升力可满足要求，但焊缝表面上的磁场强度是达不到要求的。

所以厚度在6mm以上的钢板焊缝，一般均采用交流电磁轭法。

2.2.1交叉磁轭法　因为交叉磁轭可以在工件表面产生旋转磁场，所以一次磁化可检测出工件表面所有方向的缺陷，便于操作，检测效率高，而且因为不是电接触，因此不会烧伤工件，所以该方法是最常用的磁粉检测方法之一。

但由于交叉磁轭相对其它磁粉检测工具体积交大，在本课题中所检测区域中交叉磁轭法适合在外板与甲板、甲板与内旁板连接的角焊缝；

以及外板、甲板和内旁板合拢对接焊缝外部区域，内部区域由于船体结构中还有其他构件，如加强板、以及内构件等，造成内部区域空间较狭小的地方可能无法操作，此时需要采用其它磁粉检测方法如磁轭法等进行补充。

2.2.2磁轭法　磁轭法属于纵向磁化，因此一次检测只能发现相对于磁场方向的横向缺陷，但若两次磁化方向为90°

，则基本上可以发现有效磁化范围内各个方向的缺陷。

通常两磁极间应控制在75～200mm之间。

如果两磁极间距太小会由于磁极附近磁通密度过大会产生非相关显示，而磁极间距太大会造成磁场强度不过，这些都会影响检测结果。

检测的有效区域为两极连线两侧各50mm的范围内，磁化区域每次应有不少于15mm的重叠。

磁轭法虽然具有非电接触、改变磁轭方位可发现任何方向的缺陷、便携式磁轭在现场检测较灵活且当漆层厚度允许时可用于检测带漆层的部位等优点，但由于磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向，且使用便携式磁轭一次磁化只能检测较小的区域和部分方向的缺陷，检测效率很低，因此磁轭法尤其是便携式磁轭在现场检测时一般只是作为一种辅助磁粉检测方法。

3磁粉检测质量控制

为了保证磁粉检测的质量和可靠性，必须从人、机、料、法、环五个方面进行控制，从而保证磁粉检测灵敏度的三个变量（工艺变量、设备变量和应用变量）得到控制。

3.1人员资格的控制

磁粉检测是保证产品质量和设备安全的一项重要手段，检测人员的素质是至关重要的。

首先，要求检测人员除具有一定的磁粉检测基础知识和专业知识外，还应具有船体结构、其它无损检测方法及金属材料和加工工艺等相关知识，并取得中国船级社的磁粉检测资格证书；

其次，检测人员必须有高度的责任心；

另外，检测人员应具有良好的视力。

3.2设备的质量控制

本文检测所用设备为：

韩国生产磁粉探伤仪（型号MP-A-2L）。

设备应按规定定期做校验，电磁轭提升力至少每半年校验一次（当使用磁轭最大间距时：

交流电磁轭应有不低于45N的提升力；

直流电磁轭应有不低于177N的提升力；

交叉磁轭应有不低于118N的提升力——磁极与试件表面间隙为0.5mm）等校验项目。

3.3检测材料的质量控制

检测所用材料为油基磁悬液，其质量控制应包括以下3个方面：

（1）磁悬液浓度应符合下表要求;

磁粉类型

配制浓度（g/l）

沉淀浓度（含固体量：

ml/100ml）

要求

最佳

非荧光磁粉

10～25

1.2～2.4

1.5～2.0

　　本文检测所用材料为：

格林韦优磁悬液（GV-CXY），反差增强剂（GV-FC），满足上表配置要求。

（2）磁悬液的污染情况：

当梨形管上层的污染物沉淀体积超过下层磁粉体积的30％时为污染。

（3）通过水断试验检验磁悬液的润湿性能。

另外，在冬天温度较低的时候，油基磁悬液可以保证在检测时磁悬液有很好的流动性。

3.4检测工艺的控制

（1）严格按照有关的标准、规范和检验规程进行，所有技术文件必须齐全、正确，并应是现行有效版次。

（2）应在初次使用磁粉检测设备时及此后至少在每班开始检测前和检测结束时进行综合性能试验。

用于综合性能试验的A1－30/100型标准试片最常用。

3.5检测环境的控制

采用油基磁悬液进行检测时被检工件表面的可见光照度应不小于1000lx，受条件所限时也应达到500lx以上。

4焊缝的缺陷类型分类

在实际检测中，焊缝中常见的缺陷类型主要有裂纹、气孔、夹杂、未焊透、未熔合、咬边等。

5检测

5.１检测步骤

　　在进行磁轭湿法检测之前，应先检查被检区域焊缝及热影响区域表面是否存在伪缺陷或其他影响检测时造成判断结果的非相关显示。

然后再施加磁悬液润湿被检区域表面，将灵敏度试片放置于焊缝热影响区域表面上，磁化后看试片磁痕显示是否达标，达标后可开始进行后续检测工作，即边磁化边施加磁悬液、观察磁痕显示并判断是否相关显示，最后停止通磁。

若遇现场观察条件有限，为了能直观地观察磁痕显示，所以一般先喷洒白色反差增强剂再进行后面的工序。

５.２检测过程和结果分析、处理

　　抗扭箱区域在分段制造过程中，焊缝表面质量的控制主要在外板与甲板连接和甲板与内旁板连接的深熔焊角焊缝，因而采用交叉磁轭法不适用此类结构，故采用磁轭湿连续法。

在实际检测过程中，受结构的空间条件限制，利用磁轭法在检测时先将支脚与焊缝垂直进行磁化检测，便于发现与焊缝平行的纵向缺陷，然后再将支脚与焊缝平行进行磁化检测，用于发现与焊缝垂直的横向缺陷。

当我们发现S1181轮抗扭箱区3751/2和3851/2分段上的角焊缝出现少许裂纹后，我们对抗扭箱厚板区域的角焊缝在进行检测时发现了少许的表面横向裂纹，我们知道交流磁轭法只能检测表面和近表面的缺陷，因此该分段存在深一点的缺陷无法检测出来，为了确定出现横向裂纹的焊缝其余位置是否还存在横向缺陷，我们利用超声波大角度（70度）斜探头骑在焊缝上直接检测，当发现内部有缺陷波反射时，检测人员就在该位置进行磁粉检测，发现有些超声波检测出来的缺陷波的缺陷位置由于有一定的深度，所有该位置利用磁粉检测时仍无法检测出来，通过几次的探索，我们检测人员发现，只要稍微打磨一下焊缝表面再做磁粉检测就会发现此时该位置就会显示缺陷磁痕出来，再继续打磨下去接着做磁粉检测，发现该横向裂纹直接裂到根部了，可想而之这类横向缺陷对焊接质量影响相当严重。

对抗扭箱区域厚板焊缝进行磁粉检测时，外板、甲板、内旁板对接缝朝外的焊缝表面检测则利用交叉磁轭法进行检测，而朝内的焊缝受结构构件（纵骨、三角板以及加强板）限制了检测人员和设备的活动空间，因而只能采用磁轭法进行检测，此类焊缝德国船级社规范要求进行100%超声波检测，为了避免在超声波检测时所用的耦合剂影响磁粉检测的检出效果时，检测人员应在进超声波检测之前要先进行磁粉检测，在该结构外部区域可采用交叉磁轭法进行检测，基本上可以发现焊缝表面及近表面的缺陷，在实际检测过程中，我们发现由于施工队在施焊时收弧时未按要求施工，所以造成在进行下一道起弧时造成裂纹存在，一经磁化就发现微小磁痕显示，一打磨下去就发现弧坑裂纹。

磁化过程中有些磁痕也会发现由于内部气孔造成的相关显示，所以发现的这些相关显示都能影响焊缝质量的可靠性。

对抗扭箱结构在分段制造和合拢区域（基本在结构内部）的狭小空间内（环境较暗的地方）或受现场条件无法有效观察检出的缺陷时，检测人员在进行磁粉检测时，应在被检区域表面施加反差剂，以便于检出的缺陷与被检表面形成鲜明的对比，便于检测人员观察和有利于发现微小缺陷。

对于在检测过程中发现的相关缺陷依据工艺中要求的标准进行评定，如超标需进行返修并重新按照原检测工艺复检，直至所检测位置达到标准为止。

6结论

　　船体结构抗扭箱区域的焊缝表面区域在经过磁粉检测后，可以有效地对焊缝表面及近表面缺陷检出，保证了焊缝质量的可靠性，使得船体结构的性能得到保证，确保船舶船体在航行过程中的安全性。

　　但在检测过程中，由于受现场检测条件的不同，不同的因素都会影响检测结果，所以一般检出的缺陷数据可靠性不具有共通性。

受缺陷尺寸、形状的不同、密集或单个的出现及人为因素和检测设备的灵敏度不同等都会对检测的可靠性产生影响。

为了保证检测的质量和可靠性，必须从人、机、料、法、环五个方面对磁粉检测进行质量控制。

同时，对于焊缝缺陷，在检测时如果了解缺陷的分布状况、缺陷的产生原因、焊缝缺陷的特征和磁痕显示情况等，可以针对不同情况采用不同的检测方法，可以有效地检测出焊接缺陷，确保所有船体结构焊缝的质量。

对于厚板对接焊缝的检测，建议在焊接完成之前，建议对焊接过程中某一阶段进行磁粉检测，待确认无超标缺陷后再继续进行施焊，这样一来可以提高焊缝质量的可靠性。

磁粉检测无法检测近表面较深缺陷，所以还需要其他辅助检测方法（如超声波检测）。

主要参考文献

[1]承压类特种设备无损检测检员资格复考《资料汇编》强天鹏

[2]中国船级社《磁粉检测技术》人民交通出版社

[3]中国机械工程学会无损检测学会编《磁粉探伤》，机械工业出版社