CN109557172B - 用于磁粉检测深度测试的试块及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及公开了一种用于磁粉检测深度测试的试块以及该试块用于磁粉检测深度测试的测试方法，试块的其中一个面为用作磁粉检测深度测试的检测面，检测面的下方开设有一条形槽体，条形槽体用于模拟焊接的埋藏缺陷；检测面相对于条形槽体倾斜设置，且检测面的一侧与条形槽体一端的顶缘相接，检测面与条形槽体之间形成的夹角为α，α的大小在1.5°‑5°之间。本试块中条形槽体与检测面之间的深度是连续变化的，能模拟深度连续变化的埋藏缺陷，在进行磁粉检测深度测试时，通过测量出条形槽体所产生的磁迹显示长度便可计算出磁粉检测深度，可用于磁粉检测提升力测试、磁粉检测设备选择、磁粉检测工艺参数选择、TOFD表面盲区磁粉补充检测的工艺验证等。

Description

用于磁粉检测深度测试的试块及测试方法

技术领域

本发明涉及无损检测领域，尤其涉及磁粉检测领域。

背景技术

在锅炉、容器、管道、核电、军工等产品的质量检测中，磁粉检测是应用最为广泛的无损检测方法之一，原理是通过对工件通磁或通电以在工件中形成磁力线，当工件被检区域存在表面或近表面缺陷时，磁力线因被缺陷阻隔，将选择最小磁阻路径通行，使得原磁力线畸变，可能在缺陷处溢出工件表面形成漏磁场，当在工件表面被检区域施加高色差的铁磁粉或含铁磁粉的磁悬液后，溢出工件表面的漏磁场将吸引和聚集铁磁粉，从而通过观察工件表面铁磁粉聚集形成的磁迹显示来检测缺陷有无、形状和尺寸，它能检出铁磁性工件的表面开口和近表面埋藏缺陷。

磁粉检测深度是指能够检出识别的近表面缺陷埋藏的深度，对于磁粉检测工艺制定、仪器选择、TOFD（超声波衍射时差法）检测盲区补充检测，特别是直流磁轭法，磁粉检测深度是非常关键的指标。目前磁粉检测深度测试通常采用两种方式，一是采用预埋特定深度缺陷试块测试方法，二是采用背面切割槽试块测试方法，但两种方法均存在严重不足。采用预埋特定深度缺陷试块测试方法，预埋缺陷的深度控制难以控制，试块加工难度大，缺陷埋藏深度离散，测量不够精确；采用背面切割槽试块测试方法，因磁路被背面开口大面积槽阻隔，磁力线在工件近表面高度压缩形成磁饱和，从而磁力线大量溢出工件表面，与实际被检工件中埋藏缺陷产生磁场分布差异巨大，磁粉检测深度测试结果远大于实际可检测深度，导致可靠性差。

发明内容

为尽量克服上述两种磁粉检测深度测试方式所存在的弊端，本发明的目的在于：提供一种用于磁粉检测深度测试的试块以及该试块用于磁粉检测深度测试的测试方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于磁粉检测深度测试的试块，该试块的其中一个面为用作磁粉检测深度测试的检测面，该试块内在靠近所述检测面的位置开设有一贯穿试块两个侧面的条形槽体；

所述的条形槽体用于模拟焊接的埋藏缺陷；

所述检测面相对于所述的条形槽体倾斜设置，且检测面的一侧与所述条形槽体一端的顶缘相接，检测面与条形槽体之间形成的夹角为α，所述的α的大小在1.5°-5°之间。

本发明具有如下有益效果：（1）本发明在试块上加工出条形槽体并设置倾斜的检测面，条形槽体与检测面之间的深度是连续变化的，能模拟深度连续变化的埋藏缺陷，在进行磁粉检测深度测试时，通过测量出条形槽体所产生的磁迹显示长度便可计算出磁粉检测深度，能为相应的磁粉检测深度选出满足标准要求的磁极间距；（2）根据计算出的磁粉检测深度，除了用于选出满足标准要求的磁极间距外，还可用于磁粉检测设备选择、除磁极间距外的其他磁粉检测工艺参数选择、TOFD表面盲区磁粉补充检测的工艺验证等情况；（3）条形槽体能模拟不同类型的埋藏缺陷，宽度很小的条形槽体可模拟埋藏裂纹和埋藏未熔合缺陷，宽度较大的条形槽体可以模拟埋藏未焊透或夹渣等缺陷；（4）本发明的试块能够模拟真实的埋藏缺陷，避免了试块横切槽对磁力线通路的干扰，易于加工，实现了不同类型缺陷检测深度的连续可测，且检测方法操作简单，测试数据准确可靠。

进一步的，所述的条形槽体为线切割槽，且该线切割槽由所述试块的一个侧面贯穿至另一个相对的侧面；

所述的试块内还开设有一贯穿试块的条形通孔，该条形通孔用于穿线加工所述的线切割槽。

进一步的，所述线切割槽的横断面为长方形。

进一步的，该试块的重量根据磁粉检测提升力要求而配置。从而形成一种可测试磁粉检测深度和提升力的多功能试块。

进一步的，该试块的材质为低碳钢或低合金钢。

本发明还提供了一种将上述试块用于磁粉检测深度测试的测试方法，测量出所述试块中条形槽体的长度S；在条形槽体远离与检测面相接的一端测量出埋藏缺陷深度的最大值H，所述埋藏深度是指条形槽体顶缘的某一点与所述检测面之间的间距；

所述的测试方法包括以下步骤：

步骤1：将所述试块放置好，使所述的检测面位于试块的顶部；

步骤2：将磁粉检测仪的两个磁极调至检测使用的最大间距；

步骤3：将磁粉检测仪的两个磁极放在所述的检测面上，且两个磁极分别置于所述条形槽体的两侧，并使两个磁极之间的垂直连线与条形槽体的延伸方向保持垂直，同时，使两个磁极与检测面保持良好面接触；

步骤4：对磁粉探伤仪通电，并在所述检测面上施加铁磁粉或磁悬液，同时观察检测面上所述条形槽体所产生的磁迹显示；

步骤5：待所述磁迹显示稳定后，测量出磁迹显示的长度a，然后断电；

步骤6：依据公式h=H·a/S，计算出磁粉检测深度h。

本发明具有如下有益效果：（1）依据上述方法可知，试块配合磁粉检测仪使用，可进行磁粉检测深度测试，测试时，可通过逐步缩小磁粉检测仪的磁极间距来选出能满足所需检测深度的磁极间距，能为对应深度的磁粉检测选出满足标准要求的磁极间距；上述方法在操作上非常简单，具有实用性、测试数据准确可靠的优点；（2）依据上述方法，根据计算出的磁粉检测深度h，除了用于选出满足标准要求的磁极间距外，还可用于磁粉检测设备选择、除磁极间距外的其他磁粉检测工艺参数选择、TOFD表面盲区磁粉补充检测的工艺验证等情况。

进一步的，所述试块的重量根据磁粉检测提升力要求而配置。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的用于磁粉检测深度测试的试块的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是沿图1中部截断后的左视图；

图4是图1中条形通孔和条形槽体的放大图；

图5是实施例1中用于磁粉检测深度测试的试块的主视图，该图还示出了磁粉检测仪的安放位置；

图6是图5的俯视图；

图7是沿图5中部截断后的左视图，该图未示出磁粉检测仪；

图8是图5中条形通孔和条形槽体的放大图；

图中标记为：1-条形通孔，2-条形槽体，3-检测面，4-磁粉检测仪，5-磁极；

L-试块的长度，S-试块的宽度，T-试块的高度，b-条形槽体的宽度，H-埋藏缺陷深度的最大值，α-检测面与条形槽体之间形成的夹角，c-磁极间距，a-磁迹显示的长度，h-检测深度。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于此。

如图1-图4所示，为本发明提供的一种用于磁粉检测深度测试的试块，该试块的外形类似长方体，但顶面为倾斜面，该倾斜面为磁粉检测深度测试的检测面3，试块的长度L、宽度S和高度T的尺寸需满足磁粉检测深度测试的要求，试块内检测面3的下方开设有一条形通孔1和一条形槽体2。

试块的加工流程为：先将试块加工为长方体，然后贯穿试块的前后侧面在试块中央偏上的位置加工出所述的条形通孔1，之后再在条形通孔1内穿线加工出所述的条形槽体2，最后再在试块顶面加工出所述的检测面3。

关于所述的条形通孔1：条形通孔1主要用于穿线加工模拟埋藏缺陷的条形槽体2，若不加工条形槽体2时，可用条形通孔1模拟埋藏条状气孔性缺陷；加工时，根据磁粉检测深度测试的要求，选定条形通孔1孔心到试块顶面的距离，然后按照该距离在试块中央加工出贯穿试块前后侧面的条形通孔1，加工成型的条形通孔1的延伸方向需垂直于试块的前后侧面，条形通孔1具有直而小的特性。

关于所述的条形槽体2：条形槽体2用于模拟埋藏缺陷；加工方式采用线切割方式，先在条形通孔1内穿线，然后在条形通孔1的顶部按截面呈长方形的方式切割出条形槽体2，加工成型的条形槽体2的延伸方向同样需垂直于试块的前后侧面，条形槽体2的左右侧面需与试块的顶面垂直；条形槽体2的宽度为b，依据宽度b值的不同，条形槽体2能模拟不同类型的埋藏缺陷，宽度b值很小的条形槽体2可模拟埋藏裂纹和埋藏未熔合缺陷（如宽度b值为0.2mm以下的埋藏裂纹），宽度b值较大的条形槽体2可以模拟埋藏未焊透或夹渣等缺陷（如宽度b值为1mm-2mm的未埋藏焊透缺陷）。

关于所述的检测面3：检测面3用作磁粉检测深度测试，检测面3与条形槽体2之间形成的夹角为α（α的大小通常在1.5°-5°之间），以使条形槽体2顶缘到检测面3的距离连续变化，以在试块上模拟出深度连续变化的埋藏缺陷；检测面3的加工方式采用在试块顶面铣出一个倾斜的面；检测面3加工成型后，条形槽体2一端的顶缘与检测面3相接（即埋藏缺陷深度的最小值为零），另一端的顶缘与检测面3的距离为H（即埋藏缺陷深度的最大值为H）。

试块的材质为低碳钢或低合金钢，试块的重量根据磁粉检测提升力要求配置。

实施例1：

本实施例以本公司对接焊缝TOFD检测中近表面盲区补充检测为例，说明本发明的应用。TOFD检测即超声波衍射时差法，是一种依靠从待检试件内部结构（主要是指缺陷）的“端角”和“端点”处得到的衍射能量来检测缺陷的方法，用于缺陷的检测、定量和定位，但该方法在近表面存在检测盲区，对近表面区域的检测可靠性不够。因此，经过TOFD检测后，可采用磁粉检测对近表面区域进行补充检测。

依据NB/T47013.10-2015《承压设备无损检测衍射时差法超声检测》要求，需对近表面1mm深度范围盲区缺陷实施补充检测，拟采用交流磁轭法实施检测，交流磁轭法实施前需通过磁粉检测深度测试选取合理的磁极间距。

在进行磁粉检测深度测试前，首先需制备出用于磁粉检测深度测试的试块，然后再用改试块进行磁粉检测深度测试，并选出满足标准要求的磁极间距。

一、关于制备用于磁粉检测深度测试的试块

如图5-图8所示，选用20#钢材质锻件，根据NB/T47013.4-2015《承压设备无损检测磁粉检测》交流磁轭法提升力≥45N的要求，确定加工成型后的试块重量不小于4.5Kg（通常等于或略大于4.5Kg）。

依据上述重量，确定试块的外形尺寸：试块的长度L为300mm、试块的宽度S为60mm、试块的高度T为34mm；然后加工出该尺寸的长方体试块。

然后依据模拟埋藏裂纹加工出模拟埋藏缺陷：首先在试块长度方向中部位置，离上表面6.5mm处加工条形通孔1，要求条形通孔1的延伸方向垂直于试块的前后侧面，直径为φ1mm，条形通孔1贯穿于试块的前后侧面，即条形通孔1的长度为60mm；然后通过在条形通孔1内穿丝加工出条形槽体2，要求条形槽体的宽度b为0.1mm，高度为3.0mm，长度也为60mm；然后在试块上表面铣出检测面3，使条形槽体2到检测面3的距离从零连续变化到3.0mm，即埋藏缺陷深度的最大值H为3.0mm。

制成的试块可用于磁粉检测深度测试和交流磁轭法提升力测试。其中，提升力是指磁轭在最大磁极间距时对铁磁性材料的吸引力，且提升力是随着磁极间距的减小而增大，当提升力要求大于等于45N时，即，需要保证磁轭能对试块施加的吸引力不小于45N，根据m=G/g计算而知，当磁轭能够将重量不小于4.5Kg的试块吸起时，便能保证磁轭的提升力大于等于45N，因此，本试块也可用于交流磁轭法提升力测试。

二、磁粉检测深度测试

本测试选用某厂家某型号的磁粉检测仪，如图5所示，磁粉检测深度测试的步骤为：

第一步：将试块的检测面3置于上方；

第二步：将磁粉检测仪4的两个磁极5的间距调整为最大值，即磁极间距c=200mm；

第三步：将磁粉检测仪4的两个磁极5放在检测面3上，使两个磁极5分别置于条形槽体2的两侧，并使两个磁极5之间的垂直连线与线切割槽2的延伸方向保持垂直（所述的垂直连线是指：垂直于两个磁极相对的侧面的连线），然后调接好磁极5的接触面，使两个磁极5与检测面3形成良好面接触；

第四步：对磁粉探伤仪4通电，并在检测面3上施加铁磁粉或磁悬液，同时在检测面3上观察条形槽体2所产生的磁迹显示6；

第五步：待磁迹显示6稳定后(如图6所示)，用钢板尺测量可识别的磁迹显示6的长度a，然后使磁粉探伤仪4断电；

第六步：依据公式h=H·a/S，计算出磁粉检测深度h。

三、选出满足标准要求的磁极间距

当上述测试深度h≥1.0mm，则可依据标准选择磁间距75 mm～200mm；当h＜1.0mm时，将两个磁极5间距逐次减小20mm，重复以上第三步～第六步，直至测得h≥1.0mm。如下表1所示，为某交流磁轭法中磁粉检测仪的测试结果：

表1 某交流磁轭法中磁粉检测仪不同磁极间距的磁粉检测深度

c（mm）	200	180	160	140	120
						a（mm）	13	16	18	20	21
h（mm）	0.65	0.8	0.9	1.0	1.05

从表1可知，当磁极间距c≤140mm时，磁粉检测深度h≥1.0mm，所以用该磁粉检测仪按照NB/T47013-2015标准对TOFD检测焊缝的表面1mm深度范围盲区实施补充检测时，磁间距必须控制在75 mm～140mm范围。其中，75 mm为该磁粉检测仪正常使用时磁极间距的最小值。

除了选出满足标准要求的磁极间距外，上述的试块和磁粉检测深度测试方法还可用于以下情况：磁粉检测设备选择（即可以根据计算的h值是否满足检测要求来选择合适的磁粉检测设备）、除磁极间距外的其他磁粉检测工艺参数选择（如，在其他参数一定的情况下，根据计算的h值是否满足检测要求来选出合适的电流值）、TOFD表面盲区磁粉补充检测的工艺验证等。

在本发明的描述中，术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.用于磁粉检测深度测试的试块，其特征在于，该试块的其中一个面为用作磁粉检测深度测试的检测面，该试块内在靠近所述检测面的位置开设有一贯穿试块两个侧面的条形槽体；

所述的条形槽体的延伸方向垂直于所述的两个侧面，用于模拟焊接的埋藏缺陷；

所述检测面相对于所述的条形槽体倾斜设置，且检测面的一侧与所述条形槽体一端的顶缘相接，检测面与条形槽体之间形成的夹角为α，所述的α的大小在1.5°-5°之间。

2.根据权利要求1所述的用于磁粉检测深度测试的试块，其特征在于，所述的条形槽体为线切割槽，且该线切割槽由所述试块的一个侧面贯穿至另一个相对的侧面；

所述的试块内还开设有一贯穿试块的条形通孔，该条形通孔用于穿线加工所述的线切割槽。

3.根据权利要求2所述的用于磁粉检测深度测试的试块，其特征在于，所述线切割槽的横断面为长方形。

4.根据权利要求1所述的用于磁粉检测深度测试的试块，其特征在于，该试块的重量根据磁粉检测提升力要求而配置。

5.根据权利要求1所述的用于磁粉检测深度测试的试块，其特征在于，该试块的材质为低碳钢或低合金钢。

6.权利要求1所述的试块用于磁粉检测深度测试的测试方法，其特征在于，测量出所述试块中条形槽体的长度S；在条形槽体远离与检测面相接的一端测量出埋藏缺陷深度的最大值H，所述埋藏缺陷深度是指条形槽体顶缘的某一点与所述检测面之间的间距；

所述的测试方法包括以下步骤：

步骤1：将所述试块放置好，使所述的检测面位于试块的顶部；

步骤2：将磁粉检测仪的两个磁极调至检测使用的最大间距；

步骤3：将磁粉检测仪的两个磁极放在所述的检测面上，且两个磁极分别置于所述条形槽体的两侧，并使两个磁极之间的垂直连线与条形槽体的延伸方向保持垂直，同时，使两个磁极与检测面保持良好面接触；

步骤4：对磁粉探伤仪通电，并在所述检测面上施加铁磁粉或磁悬液，同时观察检测面上所述条形槽体所产生的磁迹显示；

步骤5：待所述磁迹显示稳定后，测量出磁迹显示的长度a，然后断电；

步骤6：依据公式h＝H·a/S，计算出磁粉检测深度h。

7.根据权利要求6所述的试块用于磁粉检测深度测试的测试方法，其特征在于，所述试块的重量根据磁粉检测提升力要求而配置。