JB4730-94标准中触头法选择的磁化电流是:T<20mm时,I=(3~4)倍触头间距,T≥20mm时,I=(4~5)倍触头间距,在ASME标准中规定:T<19mm时,I=(3.5~4.3)倍触头间距,但国内已习惯使用I=(3.5~4.5)倍触头间距,这样的数值便于记忆,同时也在磁化电流的误差范围之中,因此本标准也规定,T<19mm时,I=(3.5~4.5)倍触头间距。另外,ASME规定T≥19mm时,I=(3.9~4.9)倍触头间距,国内已习惯使用I=(4~5)倍触头间距,而且误差不大,本标准采用了后者。
④磁轭法
JB4730-94标准中磁轭的磁极间距控制在50~200mm之间,由于磁极附近会产生漏磁场吸附磁粉形成非相关显示,为排除漏磁场干扰,所以JB4730-2005标准将最小磁极间距扩大到75mm,这一规定与ASME规范一致。
交流电磁场具有趋肤效应,因此对表面缺陷有较高的灵敏度。此外,由于交流电方向不断的变化,使得交流电磁轭的磁场方向也不断变化,这种方向变化可搅动磁粉,有助于磁粉的迁移,从而提高灵敏度。而直流电磁轭由于其磁场深入工件表面较深,有助于发现较深层的缺陷。也正是由于这一点,在同样的磁通量情况下,磁场深度大,磁力线可穿过面积也大,所以单位面积上的磁感应强度就低,从而降低了检测灵敏度。有资料表明,直流电磁轭在大于6mm的钢板上进行磁粉检测时,尽管电磁轭的提升力满足标准要求(>177N),但用A型灵敏度试片测试,表面磁场强度往往达不到要求。
一般来说,承压设备表面及近表面缺陷的危害程度较内部缺陷要大。
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如果表面和近表面缺陷的检出率高,对于承压设备的安全则比较有利,所以对锅炉、压力容器的焊缝进行磁粉检测时以采用交流电磁轭为好。而对薄壁压力管道来说,采用直流电磁轭由于其磁场深入工件表面较深,有助于发现较深层的缺陷,可以弥补内部缺陷的检测真空,因此这种方法较交流电磁轭为好。
⑤平行电缆法
角焊缝由于其结构原因,进行磁粉检测较为麻烦。角焊缝检测一般采用触头法、磁轭法等。JB4730-94标准把平行电缆法作为一种磁探伤方法引入,实际检测时应是将电缆缠绕在接管上进行,实质上还是线圈法。但是JB4730-94标准中图11-6平行电缆法示意图容易使人产生这样一种印象,采用这种方法检测时磁力线的一部份在空气中,被检工件中的磁场被大大减弱,扭曲和分布不均匀,并且检测角焊缝中的纵向缺陷如纵向裂纹时,裂纹与大部分磁力线不切割故探伤灵敏度低,因而检测不可靠。因此本标准在修订时删去平行电缆法检测角焊缝的内容。应该注意的是无论采用何种方法检测角焊缝,均应使用A型或C型灵敏度试片来检测灵敏度,以确保检测效果。
⑥线圈法
(A)JB4730-94标准规定:线圈法的有效磁化区在线圈端部0.5倍线圈直径的范围内。
(B)ASTM E1444-94a规定对于低充填因数线圈法,有效磁化区在线圈中心向两侧延伸0.5倍线圈直径范围,对高充填因数线圈法,磁化有效区是从线圈中心向两侧分别延伸200mm。
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(C)美国ASME规范第Ⅴ卷第7章“磁粉检验”中T-774.2中规定:如果线圈磁化范围扩大到超过线圈任一边6in.(152.4mm)时,其适当的磁场应由T-753的磁场指示器来确定。
(D)国内有单位对两种不同规格工件(υ903760;υ523400);材质为35CrMo;采用湿连续法油磁悬液;电缆与工件紧密缠绕(高充填因数);中档灵敏度试片C1-15/50作了一系列试验。试验结果表明:试片无论是放在电缆中还是放在距电缆端部200mm处,C1-15/50灵敏度试片上人工缺陷均能清晰显示。
根据试验结果,本标准从保守角度考虑采用了ASME规范中的规定:线圈法有效磁化区是从线圈端部向外延伸到150mm范围内。由于线圈法的参量多,假设条件也多,造成计算结果的误差也较大。因此,对超过150mm以外区域的磁场强度应采用标准试片确定。
(E)线圈法在原送审稿中采用的是ASME SE-709(2001版)的内容,现有四点要说明。
a)ASTM E 1444-01中对低充填因数线圈纵向磁化的条件是:线圈的横截面积是被检零件横截面积的10倍或更多倍时,即Y≥10使用公式
NI?45000。而ASME SE-709(2001版)中规定的条件为:线圈的内径大L/D大超过零件的内径尺寸(工件的直径小于10%的线圈内径),即Y≥100。本标准的2004年8月送审稿中采用了后者。在2005年3月标准定稿会上,根据国内不少单位的一致要求,希望低、中、高充填因数全部定义为线圈横截面积与工件横截面积比,所以在本标准最终稿中,对低充填因数线圈纵向磁化的条件采用了ASTM E1444-01的规定,即Y≥10,这样就对所有
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不同直径工件和线圈所采用的低、中、高充填因数磁化条件进行了复盖。
b)中充填因数线圈的磁化电流值,在ASME SE-709中列出是:
NI?[(NI)h(10?y)?(NI)l(y?2)]/8
国内专家们有二种意见,一是中充填因数线圈的情况暂时不列入标准中,等全国压力容器标准化委员会与美国ASME总部联系后的结果再决定(中充填因数线圈公式不使用不妨碍产品出厂),第二种意见是把公式列入标准中,直接使用,因为国外标准都采用了中充填因数线圈公式,本标准采纳第二种意见。
c)JB4730-94标准没有空心工件有效直径参数的要求,该规定与95版ASME的规定相一致。在2001版ASME中增加了空心工件有效直径参数要求,本标准按2001版ASME的要求,增加了空心工件有效直径的规定。
在低、高充填因数线圈应用公式中的L/D,当计算空心工件时,工件直径应由有效直径Deff代替。
对圆筒形工件:
Deff??D0???Di?2?122?
D0—圆筒外直径 Di—圆筒内直径 对非圆筒形工件:
Deff?2??At?Ah?/??
12At—零件总的横截面积 Ah—零件中空腔横截面积
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以上两个Deff公式摘自ASME SE-709。
d)周向磁化时,磁化电流的大小是按工件直径或横截面上最大尺寸D来计算的。而在进行线圈法纵向磁化时,磁化电流是按工件的长径比L/D来选择,这是线圈法纵向磁化的一个特点。
其原因在于:铁磁性材料磁化时,由于材料中磁极所产生的磁场称为退磁场,它对外磁场有削弱作用,用符号ΔH表示。ΔH=N
J(式中ΔH?0—退磁场;J—磁极化强度;μ0—真空磁导率;N—退磁因子)。磁极化强度J是与工件截面的单位面积上的磁极强度有关的物理量,退磁因子N是与工件的L/D值有关的系数。L/D值大,工件磁极外部的磁力线通过空气的路程长,磁阻大,工件形成的退磁场ΔH就小。反之,L/D值小,工件磁极外部的磁力线通过空气的路程短,磁阻小,磁力线易闭合,工件形成的退磁场ΔH值就大。
在进行纵向磁化时,L/D值对工件的磁化效果影响极大。因此,在制定线圈法纵向磁化规范时,必须根据工件L/D值的大小来选择克服了退磁场ΔH影响之后的有效磁场,使之达到规定的数值,以确保检测灵敏度。
JB4730-94标准所给经验公式是考虑到上述因素而制定的。由于在L/D>15时,退磁因子N已很小(L/D=10时,N=0.215),对工件磁化场影响较小,L/D数值再增大,N更小,影响更弱(L/D=20时,N=0.0775)。而当L/D≤3时,退磁场影响很大,工件磁化需要很大的外加磁场强度,才足以克服退磁场的影响,对工件进行有效地磁化。因此JB4730-94标准中规定,线圈法的计算公式不适于(L/D)≤3的工件,此时若要使用线圈法,可采用磁极加长块来提高长径比的有效值或采用标准试片实测来决定电流
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