CN1050091A - 磁粉探伤场强测量仪 - Google Patents

Abstract

用于辨别测试工件上的真实裂纹的磁粉探伤过 程的磁场强度测量仪是一个非常平的垫片，它至少具 有一列在其上作出的模拟裂纹，模拟裂纹的几何形状 使它们能与真实裂纹相适应，因此能够恰当地确定磁 场强度和方向，以便进行磁粉探伤检查。

Description

本发明一般地是有关寻找在蒸汽透平机元件中的金相裂纹的磁粉探伤检查，更准确地说，是有关磁场强度测量仪，它用于在进行磁粉探伤检查之前，测量磁场强度和方向。

磁粉探伤检查法包括将要测试的零件磁化，然后用小的磁粉喷射零件。实施磁粉探伤检查法的基础是要有一个沿特定方向具有足够强度的磁场，以便发现裂纹。磁粉探伤检查法的有效是因为在被测试零件中的磁场（或磁通）在表面裂纹和间断处会中断。磁场的中断造成磁通穿过裂纹或间断点泄漏到零件表面外面去，同时夹带着喷射在表面上的，非常小的磁粉。因此，磁粉探伤检查法要求被检查的零件是磁性的，並且它应磁化到这种程度，使得围绕真实的裂纹和间断点，而不是围绕虚假的迹象有足够的磁通泄漏。这方面通常采用的术语是磁场强度。为了使零件充分磁化，磁场强度必须足够，以便围绕裂纹有漏磁，而不致使任何没有裂纹的区域达到磁性饱和。

对于磁粉探伤检查法，磁场强度是很关键的，假如磁场强度太弱，则迹象显示不出，如果磁场强度太强，会产生假象。磁场方向也很重要，它必须尽可能接近裂纹方向的垂线。由于这些理由，在采用磁粉探伤检查法之前，必需用磁场强度测量仪检查磁场强度和方向。

磁场强度测量仪是磁粉探伤检查法的一个重要部分，它必须设法在几个不同的方向模拟出预计的裂纹。这是因为必须在同一时间得到磁场强度和方向。典型的磁粉探伤检查法的磁场强度测量仪是将几片，通常为8片，“馅饼形”的碳素钢连接成一个园或八角形而组成的。然后将一薄片非磁性材料，通常为约0.254毫米（0.010英寸）的铜连接到园的一面上。所有连接处均用钎焊。

图1与图2代表上述的典型的馅饼形磁场强度测量仪。图1表示磁场强度测量仪10，它有八个碳素钢片12，它们彼此钎焊在一起，而在这些碳素钢片之间的连接处形成模拟的裂纹14。装配好的钢片部分12的最大直径约25.4毫米（1英寸），其厚度约为3.18毫米（1/8英寸）。一对有色金属的耳轴16和18钎焊或用其他机械方法固定在直径相对的地方，以便与任何适当长度的有色金属手柄20连接。如图2所示，大约0.254毫米（0.01英寸）厚的铜片21与钢片部分的一个表面相连接。

馅饼形磁场强度测量仪的缺点之一是碳素钢片之间的连接处较宽，约为0.254毫米（0.010英寸）至0.762毫米（0.030英寸）。这些宽的模拟裂纹容易磁化和显示，但是它们不是真实裂纹的代表。这是因为足以显示钢片迹象的磁场强度不足以显示真实的，由工作引起的裂纹和裂缝。由于标准的馅饼形磁场强度测量仪所存在的问题，因此有必要开发一种能更准确地代表真实裂纹的磁场强度测量仪。

馅饼形测量仪，以及其他商业上出售的测量仪的另一缺点是其制造所用的材料。它们通常是用碳素钢制造的，它们比许多材料，例如用于蒸气透平元件的合金钢的磁性质有很大的不同。碳钢具有较高的导磁性，这使它可比其他材料接受更多的磁通。其结果是，在一个在合金钢中不能显示迹象的磁场强度下，在碳素钢磁场强度测量仪中则可能显示迹象。

本发明的主要目的是提供一种在磁粉探伤检查中使用的磁场强度测量仪，它能将真实的裂纹和虚假的裂纹区别开来。

为此目的，本发明可归属于一种磁场强度测量仪，它与磁粉探伤检查联用，这种方法使用一种包含磁粉的喷溅溶液和磁化的测试件，测量仪包括一垫片，它有两个平的，相对平行的表面，其特点是至少在同一方向上显示的一列标准迹象可在垫片平表面之一上形成，所述的这些迹象，尺寸上与被测零件的预计裂纹相对应，至少一列的每一个迹象是模拟裂纹，而所述的磁粉将落在被磁化的测试件中的模拟裂纹上。以便测出磁场强度。

下面用举例和附图的方法来说明所示的最佳实施例，而使本发明更清楚。

图1是用于磁粉探伤法的已知磁场强度测量仪的顶视图。

图2是图1的磁场强度测量仪的侧视图。

图3表示本发明的磁场强度测量仪展开的顶视图;

图4是根据本发明的磁场强度测量仪的第一个最佳实施例的顶视图;

图5是图4的磁场强度测量仪的侧视图。

众所周知，磁粉探伤检查有湿法和干法两种。在湿法中，发荧光的磁粉悬浮在载体介质，如油或水中，然后喷溅到已经磁化的测试工件上。可供商业上出售的喷溅溶液已由马格纳福路斯公司销售，称为马格纳福路斯14AM精制悬浮液。当喷溅溶液时，磁场在间断点处会夹带着磁粉泄漏出去。用一束不可见光可以看到这些磁粉，以显示在测试件上存在裂纹。

磁场强度测量仪一般用于校准，即在采用磁粉探伤检查之前，用以确定磁场强度。

为了开发新的测量仪，应该考虑磁粉探伤法的所有方面的问题和需要寻找的裂纹与间断点的形式。典型的操作引起的迹象是非常短和严密的。这些迹象用传统的磁粉探伤的磁场强度，例如由馅饼形量仪决定的磁场强度是很难发现的，因为穿过裂纹的磁通泄漏量非常低。在理想的观测条件下，可能会看到这些迹象，但在真实的情况下，这些迹象就检测不到。根据使用磁粉探伤法检查返修的蒸气透平元件的经验，在磁场强度测量仪上需要非常微小的模拟裂纹。

本发明考虑了真实裂纹和间断点的特性。在这种开发中最重要的是获得一种磁场强度测量仪，它具有和在透平元件中需要检测的真实迹象大小相同的标准迹象。本发明包括与真实迹象尺寸大小相同的标准迹象，这些标准迹象是用电子放电加工方法（EDM）形成的。这种方法产生非常微细和浅薄的模拟裂纹，它们与透平元件中需要检测的真实迹象很匹配。

图3代表一种“垫片”式测量仪，其中刻痕的深度为0.051毫米（0.002英寸）。在本发明里，它作出许多样机垫片，在各垫片之间刻痕深度是变化的，分别为0.051，0.127和0.254毫米（0.002，0.005和0.010英寸），但在每一个垫片上均保持不变。刻痕的长度根据典型的显示台面和尺寸大小选择，这些可以很容易地看出。

三垫片式测量仪可使用压力喷射法，使回转体磁化而得出，即使电流直接通过回转体，覆盖线圈和使用电磁轭铁。可采用全波整流直流电流进行压力喷射和线圈覆盖。交流和直流电流与轭铁一起使用。轭铁腿的间隔约为8英寸。

开始测试时，所有三垫片式测量仪在放到磁场去之前，应使用马格纳福路斯14AM精制悬浮液喷射。在0.127和0.254毫米（0.01英寸）的测量仪上，迹象是可看得见的。这似乎是由被刻痕机械地捕捉住的粒子造成的。在0.015毫米（0.002英寸）的测量仪上，只有2.38和3.18毫米（3/32和1/8英寸）长的迹象可以不使用磁场而能看见。在0.127和0.254毫米（0.005和0.010英寸）的测量仪上，机械捕捉作用是如此强烈，以致可选用较小深度的刻痕。

图3将迹象表示为水平刻痕，其长度范围为0.397毫米至3.175毫米（1/64英寸至1/8英寸）。每一刻痕垂直方向相隔1.588毫米（1/16英寸），水平方向的间隔是这样：在2.38毫米（3/32英寸）刻痕之前，每一个刻痕的开始均为3.175毫米（0.125英寸）。垫片的总尺寸是25.4毫米（1英寸）长和1.27毫米（1/2英寸）宽。

在0.051毫米（0.02英寸）的测量仪上，机械捕捉作用比在其他测量仪上小得多，但在最初的一系列试验过程中就发现，这种现象在某种不希望的程度上仍旧出现了。清洗和退磁不能完全消除机械捕捉作用。为了克服机械捕捉作用，作有刻痕的表面，用薄的塑料薄膜覆盖。为了保证测量仪的优良特性，塑料薄膜必须非常薄，大约为0.00636毫米（0.00025英寸）至0.0254毫米（0.001英寸）厚。为了克服塑料脱落的倾向，测量仪最好用清亮的漆喷溅一下，以形成一层必要的涂层。

当试验涂层垫片时，可以得到良好的结果。当加上合适强度的磁粉测量磁场时，迹象可以很快地看到。

当磁场去除时，迹象在原处保留一段短的时间，然后将测量仪排空。这种性质很适合磁场强度测量仪，它可恰当地调整磁场强度，不致使零件过份磁化。

图4和图5表示磁场强度测量仪（22）的一个最佳实施例，它包括一个有两个平的相对平行的表面（26）和（28）的矩形垫片（24）。当测试如图3所描述的垫片式测量仪时，测量仪使用非常薄的钢制成。由于这样，很难夹持它们，並将它们放置在测试工件上。因此，按照图4和图5的最佳实施例，垫片（24）具有较厚的尺寸，这样可将它放在夹持器中（图中没示出）。一对孔（30）和（32）纵向作在垫片（24）的相对两端壁上，以承担通常如图1所示形式的夹持器。

模拟裂纹表示为许多列标准迹象。（34）列包括三条平行的水平刻痕，它们长度不同，但深度一样，为0.051毫米（0.002英寸），宽度一样，为0.038毫米（0.0015英寸）。刻痕长度为0.397，0.794和1.588毫米（1/64，1/32和1/16英寸）。为了获得合适的和精确的磁场强度读数，刻痕的几何形状十分重要。涂层厚度也很重要，並且必需非常薄和由非磁性材料制成，以便使刻痕能恰当地磁化。

第二列标准迹象（36）具有三条尺寸与（34）列相同的刻痕，但相对第一列排列成45度。第三列（38）相对第二列（36）成45°，並相对第一列（34）成90°。

为了实施本发明，在同一个时间只需要有一列刻痕即可，然而，虽然第一列刻痕能够在一个方向产生磁场强度的迹象，但是必须移动装置，以便在其它方向上显示磁场强度。因此，设置多列排列在不同方向上的刻痕，可以在同一时间测量多个磁场方向。

每一列的刻痕构成许多模拟裂纹，这些裂纹非常小，並与蒸汽透平元件中需要检测的真实迹象形式很相象。这里的迹象比在传统的磁场强度测量仪，例如图1所示的馅饼式测量仪上发现的迹象要小得多。刻痕的尺寸可以使它们能在磁性方面模拟真实的迹象。这种仿真使得刻痕尺寸可能适合于磁场强度，並可决定出能得到磁粉探伤检查法最佳灵敏度的方向。

磁场强度测量仪（22）在零件表面上的放置也同样重要。为了恰当地测量磁场强度，磁场测量仪必须直接与表面接触。使用包括在测量仪设计中的夹持器，测量仪可以放置在表面上理想的位置处。其他薄的薄片式测量仪需要胶接或用胶带粘接至表面上，如果零件肮脏，这可能比较困难。

在这里所述的垫片式测量仪中，刻痕的涂敷是重要的。必须保证刻痕应能机械地夹带磁粉。如果涂层太厚，则从刻痕泄漏的磁通不足以恰当地捕捉磁粉。涂层厚度必须保持最小，大约为0.013至0.254毫米（0.0005至0.001英寸）。涂层应是非磁性的，並能经受住任何在磁粉探伤过程中使用的溶剂或媒液。这也是很重要的。

在另一个实施例中，垫片式测量仪用薄的化学惰性层涂敷。环氧树脂型，带有非磁性颜料的涂料可作这种薄层。

最后，本发明的垫片式测量仪可以用要测试的同一材料制成，而不一定需要用高碳钢制造。通过使用与要测试的零件相同的材料，测量仪与测试件之间导磁性差别的问题可以消除了。

本发明的另一个方面是提供一种在磁场强度测量仪中形成模拟裂纹的方法。这方法包括用电子放电加工方法形成至少一列平行刻痕。每一列刻痕最好是同一宽度和深度，而具有不同的长度。此外，在最佳实施例中，当采用多于一列刻痕时，每一列刻痕排列在不同方向上。

对于那些熟谙本专业的人们，这里所述的结构还可有许多其他形式和变型。应当了解，目前的说明只是涉及本发明的最佳实施例，它们只是为了说明的目的，而並不是就是发明的极限。所有这些不偏离本发明精神的变型都应包括在附加的权利要求范围内。

Claims (8)

1、一种与磁粉探伤法並用的磁场强度测量仪，该方法使用包含有磁粉的喷溅溶液和磁化的测试件，测量仪包括：

一个垫片(24)，它具有两个平的，相对平行的表面(26，28)，其特征为，

至少排列在同一方向上的一列(34，36，38)标准迹象是在垫片(24)的平表面(26，28)之一上形成的，所述的迹象的大小与要测试的零件上的预计裂纹相应，至少一列的每一迹象是模拟裂纹(14)，並且所述磁粉将落在被磁化的测试件上的模拟裂纹上，以确定磁场强度。

2、如权利要求1所述的磁场强度测量仪，其特征为，至少一列标准迹象包括有许多平行的刻痕，它们作在垫片的一个平表面上，具有完全一样的深度和宽度，但长度不同。

3、如权利要求2所述的磁场强度测量仪，其特征为，第一列平行刻痕水平地排列在垫片的一个表面上，而第二列平行刻痕作在垫片的一个平表面上，相对第一列平行刻痕呈一个角度，第三列平行刻痕也作在垫片的一个表面上，相对第一和第二列平行刻痕呈一个角度。

4、如权利要求1所述的磁场强度测量仪，其特征为，覆盖垫片一个表面的薄喷溅涂层具有在其上形成的，所述一列标准迹象，其目的是防止标准迹象机械地捕捉在磁粉探伤法中喷溅出来的磁粉上。

5、如权利要求4所述的磁场强度测量仪，其特征为，薄的涂层是典型的悬浮介质，例如漆，环氧树脂，其厚度范围在大约0.013毫米（0.0005英寸）和0.025毫米（0.001英寸）之间。

6、如权利要求5所述的磁场强度测量仪，其特征为，其中漆的涂层是非磁性的。

7、如权利要求1所述的磁场强度测量仪，其垫片包括两个相对的端面，其特征为，有一对安装孔分别作在两个相对的端面上，用于安装夹持器。

8、如权利要求3所述的磁场强度测量仪，其特征为，其中每一列平行刻痕包括有第一，第二和第三条刻痕，第一条刻痕长度约为0.397毫米（1/64英寸），第二条刻痕长度约为0.794毫米（1/32英寸），第三条刻痕长度约为1/16英寸。

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