一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法技術

本發明專利技術涉及一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，包括以下步驟：1）按照比例配制專用導磁膠；2）根據被檢曲面工件的尺寸和形狀以及磁極的尺寸計算磁靴的理論尺寸與實際尺寸；3）用薄紙板制作紙質根據被檢工件曲面的形狀制作固化模具；4）完成磁靴固化；5）實施檢測。本發明專利技術通過在磁軛磁極末端固化彈性導磁靴，來降增加曲面工件與磁極間的有效接觸面積以及補償接觸部位的表面粗糙度，從而降低磁阻、增加磁通量，來提高檢驗靈敏度。本發明專利技術具有成本低，操作簡單的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種提高曲面工件磁軛法磁粉檢測靈敏度的方法，屬于無損檢測領域。
技術介紹
對于電力、化工等行業的壓力容器、集箱等部件的鐵磁性管座角焊縫，一般應采用磁軛法磁粉檢測進行表面及近表面缺陷的檢驗，如圖1所示。磁軛法磁粉檢測時，被檢工件的形狀尺寸以及表面粗糙度對磁粉檢測靈敏度具有很大的影響，這是由于工件曲率的大小影響磁極與工件表面的接觸狀況，從而對檢測靈敏度產生影響。平面工件的磁軛法磁粉檢測時，磁極與工件之間為面接觸，磁力線能均勻的進入工件；而對于圓柱形或球形曲面工件而言，磁極與工件之間為線接觸或點接觸（如圖2所示），磁極上未與工件緊密接觸部位的磁力線不能直接進入工件，而是要先經過空氣再進入工件，由于空氣的磁阻率遠大于磁極磁阻根據磁路定理（式2），此時進入工件的磁通量將大大降低，從而降低檢驗靈敏度。Φ=NI/（Rm1+Rm2） 式2式中 NI——磁動勢 Rm1——磁極磁阻 Rm1——磁路經過的其它介質磁阻（空氣、涂層等）磁極與工件的非均勻接觸導致磁場發生畸變，也會導致檢驗靈敏度降低。此外，在磁極與工件接觸部位處的工件的表面粗糙的也會對檢驗靈敏度產生影響，細致的工件表面比粗糙的工件表面具有更大的有效接觸面積以及更小的接觸間隙。這也正是NB/T47013.4等標準規范對磁軛法磁粉磁粉檢測時對工件表面粗糙度以及磁極與試件表面間隙做出規定的原因之一。
技術實現思路
本專利技術的目的是一種提高曲面工件磁軛法磁粉檢測靈敏度的方法，通過在磁軛磁極末端固化彈性導磁靴，來降增加曲面工件與磁極間的有效接觸面積以及補償接觸部位的表面粗糙度，從而降低磁阻、增加磁通量，來提高檢驗靈敏度。本專利技術采用如下步驟的技術方案：1）按照比例配制專用導磁膠：粘接劑、固化劑、增韌劑以及導磁填料按照質量百分比(10%~20%)：(2%~6%)：(1%~4%)：(70%~80%)的比例進行配置；本專利技術專利采用的導磁膠包括但不限于以上配方，其配方至少應包含粘接劑、固化劑、增韌劑以及導磁填料，配置比例的確定應基于以下因素的考慮：（1）固化形成的彈性磁靴為不規則的形狀，不同厚度處固化收縮應力不同；（2）導磁膠不需太強的粘接能力，但需要盡可能高的磁導率，故在保證磁靴強韌性的前提下，應盡量提高導磁填料的比例；（3）固化形成的磁靴在工作時只承受磁極與工件間的循環壓應力，故應適當調高增韌劑比例。2）根據被檢曲面工件的尺寸和形狀以及磁極的尺寸計算磁靴的理論尺寸與實際尺寸；根據磁阻定理（式1），磁靴的厚度越小、磁靴與曲面工件接觸的面積越大，則磁阻越小，但出于磁靴的強韌性以及導磁填料的顆粒直徑考慮，磁靴中心處的厚度尺寸T0（最薄部位）應為1—2mm；磁靴弧面的理論尺寸D0即為曲面（柱面、球面）工件的外形尺寸D，磁靴的理論寬度尺寸A0即為磁極的尺寸A。R=L/(μs) 式1式中 L為磁阻元件長度； μ為磁阻元件磁導率；s為磁阻元件面積由于在實際應用過程中，磁靴在磁極與工件間的壓應力下會發生側向膨脹變形，因此，自然狀態下磁靴的實際弧面外形尺寸D0實際應在理論值的基礎上進行修正，修正系數取η1=0.95；考慮膨脹變形以及澆注成型的需要，磁靴的實際寬度尺寸A0實際可根據磁極的尺寸A進行修正，修正系數1.1~1.2；磁靴中心處的厚度尺寸T0可取理論值。當被檢工件為集箱或筒形壓力容器上的管-管角焊縫時，則在確定大直徑管側（筒體側）磁靴尺寸D0時，應在最大曲率半徑和最小曲率半徑間取平均值。3）根據被檢工件曲面的形狀制作固化模具；根據磁靴的實際形狀尺寸，并考慮到固化時的收縮（粘結劑質量百分比為15%左右時，收縮率一般為4%），應根據磁靴的實際尺寸進行修正，修正系數取η2=1/（1-4%）=1.04。考慮到尺寸誤差、η1與η2乘積約為1以及可操作性，可直接根據被檢工件的曲面形狀尺寸制作模具，即在實際制作時以工件作為模具底面；剛性磁極嵌入磁靴的深度K取0.5~2倍的磁極尺寸A即可。以邊長為A的方形剛性磁極檢測外徑為D的管座-平板角焊縫為例，確定管側磁靴的尺寸：T0實際=T0=1mm；D0實際=D；A0實際=A*1.1；K=A。4）將磁軛的磁極置于模具內，使磁極端面中心與模具水平面中心重合，并使磁極端面水平高度距模具曲面中心高度為T0=1mm~2mm，在模具內澆注導磁膠，導磁膠在模具內固化后，在磁極上形成彈性磁靴；用水浸泡、軟化、去除模具，磁靴固化完成；5）實施檢測。進一步地，以E-44環氧樹脂作為粘結劑，以105縮胺作為固化劑，以液體端羧基丁腈作為增韌劑，以1um羧基鐵粉作為導磁填料。進一步地，采用的模具材料包括紙質但不限于紙質，還包括塑料或金屬。本專利技術的有益效果：本專利技術通過在磁軛磁極末端固化彈性導磁靴，來降增加曲面工件與磁極間的有效接觸面積以及補償接觸部位的表面粗糙度，從而降低磁阻、增加磁通量，來提高檢驗靈敏度。本專利技術具有成本低，操作簡單的優點。附圖說明圖1為本專利技術檢測原理整體示意圖；圖2為本專利技術檢測原理磁極接觸示意圖；圖3為常規檢測時磁極接觸示意圖；在附圖中：1-曲面工件、2-磁極、3-彈性導磁層或彈性磁靴、4-待檢焊縫區、5-磁軛、6-平面工件、7-空氣間隙、T0-磁靴中心處的厚度尺寸、A0-磁靴的理論寬度尺寸、A-磁極的尺寸、K-剛性磁極嵌入磁靴的深度。具體實施方式如圖1、圖2和圖3所示，本專利技術的技術原理：本專利技術通過在磁極末端固化一層彈性導磁層，即彈性磁靴，來提高曲面工件磁軛法磁粉檢測靈敏度，其技術原理基于三方面：1）采用專門配置的導磁膠在剛性磁極2上固化，使剛性磁極2末端形成一個與曲面工件1形狀相吻合的彈性磁靴，相當于以彈性磁靴3填入了剛性磁極2與曲面工件1間的空氣間隙7，由于導磁膠固化形成的彈性磁靴3的磁阻率遠小于空氣間隙7的磁阻率，根據磁路定理（式2），整個磁路磁阻將有效的減小，進入工件的磁通量將有效增大，使檢測靈敏度得到有效提高。2）在剛性磁極2與工件1間產生的磁力的作用下，剛性磁極2末端的彈性磁靴3將發生彈性變形，使工件1與磁極2間的有效接觸面積達到最大，磁力線能更均勻的進入工件1，與剛性磁極2與曲面工件1直接接觸時相比（如圖2），減弱了磁場畸變，從而使檢測靈敏度得到有效提高。3）在彈性磁靴3的作用下，剛性磁極2與曲面工件1之間的微觀表面凹凸被完全彌補，相當于表面粗糙度幾乎為零，從而檢測靈敏度得到提高。一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，主要包括以下步驟：1）按照比例配制專用導磁膠：以E-44環氧樹脂作為粘結劑、以105縮胺作為固化劑、以液體端羧基丁腈作為增韌劑、以1um羧基鐵粉作為導磁填料，按照質量百分比(15%：3%：2%：80%)的比例進行配置；本專利技術專利采用的導磁膠包括但不限于以上配方，其配方至少應包含粘接劑、固化劑、增韌劑以及導磁填料，配置比例的確定應基于以下因素的考慮：（1）固化形成的彈性磁靴為不規則的形狀，不同厚度處固化收縮應力不同；（2）導磁膠不需太強的粘接能力，但需要盡可能高的磁導率，故在保證磁靴強韌性的前提下，應盡量提高導磁填料的比例；（3）固化形成的磁靴在工作時只承受磁極與工件間的循環壓應力，故應適當調高增韌劑比例本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，其特征在于，包括以下步驟：1）按照比例配制專用導磁膠：粘接劑、固化劑、增韌劑以及導磁填料按照質量百分比(10%~20%)：(2%~6%)：(1%~4%)：(70%~80%)的比例進行配置；2）根據被檢曲面工件的尺寸和形狀以及磁極的尺寸計算磁靴的理論尺寸與實際尺寸；根據磁阻定理（式1），磁靴中心處的厚度尺寸T0（最薄部位）為1—2mm；磁靴弧面的理論尺寸D0即為曲面（柱面、球面）工件的外形尺寸D，磁靴的理論寬度尺寸A0即為磁極的尺寸A；R=L/(μs)????????????????????????????????式1式中?L為磁阻元件長度；?????μ為磁阻元件磁導率；s為磁阻元件面積；自然狀態下磁靴的實際弧面外形尺寸D0實際應在理論值的基礎上進行修正，修正系數取η1=0.95；考慮膨脹變形以及澆注成型的需要，磁靴的實際寬度尺寸A0實際可根據磁極的尺寸A進行修正，修正系數1.1~1.2；磁靴中心處的厚度尺寸T0可取理論值；當被檢工件為集箱或筒形壓力容器上的管?管角焊縫時，則在確定大直徑管側（筒體側）磁靴尺寸D0時，應在最大曲率半徑和最小曲率半徑間取平均值；3）根據被檢工件曲面的形狀制作固化模具；4）將磁軛的磁極置于模具內，使磁極端面中心與模具水平面中心重合，并使磁極端面水平高度距模具曲面中心高度為T0=1mm~2mm，在模具內澆注導磁膠，導磁膠在模具內固化后，在磁極上形成彈性磁靴；用水浸泡、軟化、去除模具，磁靴固化完成；5）實施檢測。...

【技術特征摘要】
1.一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，其特征在于，包括以下步驟：1）按照比例配制專用導磁膠：粘接劑、固化劑、增韌劑以及導磁填料按照質量百分比(10%~20%)：(2%~6%)：(1%~4%)：(70%~80%)的比例進行配置；2）根據被檢曲面工件的尺寸和形狀以及磁極的尺寸計算磁靴的理論尺寸與實際尺寸；根據磁阻定理（式1），磁靴中心處的厚度尺寸T0（最薄部位）為1—2mm；磁靴弧面的理論尺寸D0即為曲面（柱面、球面）工件的外形尺寸D，磁靴的理論寬度尺寸A0即為磁極的尺寸A；R=L/(μs) 式1式中 L為磁阻元件長度； μ為磁阻元件磁導率；s為磁阻元件面積；自然狀態下磁靴的實際弧面外形尺寸D0實際應在理論值的基礎上進行修正，修正系數取η1=0.95；考慮膨脹變形以及澆注成型的需要，磁靴的實際寬度尺寸A0實際可根據磁極的尺...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙紀峰，馮硯廳，李文彬，敬尚前，董國振，王勇，
申請(專利權)人：國網河北省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，河北省電力建設調整試驗所，
類型：發明
國別省市：河北;13