熒光磁粉探傷法的發(fā)展與應(yīng)用
熒光磁粉探傷是無損檢測五大常規(guī)方法的一種，它是檢驗(yàn)鐵磁性材料表面或近表面缺陷的一種常用的手段。由于其檢測靈敏度高，檢測工藝簡單、可靠，而被廣泛采用磁粉探傷以其使用的磁粉材料分類，可分為普通磁粉探傷和熒光磁粉探傷兩種。本文將重點(diǎn)介紹應(yīng)用熒光磁粉進(jìn)行探傷的一些體會。
　　國內(nèi)船舶工業(yè)企業(yè)磁粉探傷主要應(yīng)用于船用鑄、鍛件的一些大型部件，如軸轂、舵葉、舵鈕等上的一些重要部位，以及重要結(jié)構(gòu)焊縫的表面質(zhì)量檢查。目前，這些企業(yè)大多數(shù)采用非熒光磁粉的探傷方法。而在國外，幾乎所有的鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)，都采用熒光磁粉探傷法我國飛機(jī)制造業(yè)及汽車制造業(yè)由于和國外接軌較早，因此，凡需要磁粉探傷的地方也幾乎都采用了熒光磁粉探傷法。
　　渤海造船廠從1995年為某鋼廠制造250t大型轉(zhuǎn)爐爐體開始采用熒光磁粉探傷以來，在實(shí)踐中積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，證明熒光磁粉探傷法較傳統(tǒng)的黑磁粉(或有色非熒光磁粉)探傷有許多優(yōu)點(diǎn)，值得包括船舶制造企業(yè)在內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)推廣。

1 熒光磁粉探傷法的特點(diǎn)
　　熒光磁粉與非熒光磁粉的探傷原理*相同，即先在被探傷的鐵磁性工件上建立一個磁場，當(dāng)工件表面或近表面材料有不連續(xù)缺陷時，會切割工件表面的磁力線，從而形成缺陷部位的漏磁場。這種漏磁場就會吸收顆粒細(xì)微的磁粉，形成肉眼可見的磁痕通過觀察磁痕是否存在及其分布來確定工件表面(或近表面)有無缺陷和缺陷分布情況，并將其與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的界限判斷被檢工件是否合格，以達(dá)到探傷的目的。熒光磁粉是在非熒光磁粉顆粒的外表面均勻涂敷了一層熒光物質(zhì)制成的，因而熒光磁粉除了要具有良好的磁性和合適的粒度外，還應(yīng)具有適宜的熒光強(qiáng)度熒光磁粉顆粒中的熒光物質(zhì)在紫外線燈的照射下，發(fā)出黃綠色的熒光。具體而言，紫外線燈(即黑光燈)通電后，發(fā)出33O～390nm的長波紫外線，熒光磁粉面的熒光物質(zhì)，在紫外線燈照射下，產(chǎn)生電子躍遷，從而激發(fā)出 5l0～550nm的黃綠色可見光。在磁粉探傷中，被檢工件磁化時，如工件表面或近表面存在裂紋、氣孔等缺陷，該缺陷處的漏磁場將吸引聚集探傷過程中施加的磁粉，形成磁痕，這種帶熒光物質(zhì)的磁粉在紫外線燈的照射下，激發(fā)出對人眼十分敏感的黃綠色可見光，從而達(dá)到探傷的目的。

　　熒光磁粉探傷法與非熒光磁粉探傷法比較，有如下的特點(diǎn)。
　　(1)熒光磁粉探傷法對比率高。由于磁粉探傷主要依據(jù)觀察缺陷形成的磁痕來判斷缺陷的存在與否及其分布嚴(yán)重程度。因此，磁痕與周圍背景之間的亮度或顏色差別是十分重要的，這種差別稱為對比度。它們對光的反射的相對量稱為對比率，其間之差別越大越容易識別。在強(qiáng)光下人跟對光強(qiáng)度的微小區(qū)別不敏感但對顏色識別能力很強(qiáng)，而在黑暗中人跟對顏色的識別能力很差，卻能看到徽弱的亮光。磁粉探傷時若采用非熒光的黑色磁粉，假定其磁性工件表面噴涂了白色的反光增強(qiáng)劑，認(rèn)為它是純白色，從純白色表面上反射的zui大光強(qiáng)度約為人射白光強(qiáng)度的99，從zui黑的磁痕表面上反射的zui小光強(qiáng)度約為人射白光強(qiáng)度的3。這表明，黑白之間所得到的zui大對比度率為33：l。而實(shí)際上這種比值不易得到，有試驗(yàn)表明，黑白對比率通常為9：1,而熒光磁粉顯示與不發(fā)光的背景之間的對比率卻很高，即使在周圍環(huán)境有微弱的自光存在，這個對比率值仍可達(dá)到300;1，在較暗的背景時，對比率高達(dá)1000：1。這種對比率的較大差別，使得熒光磁粉探傷具有較高的裂紋俘獲效率。
　　(2)熒光磁粉探傷法靈敏度高。我們曾作如下試驗(yàn)：采用美國PARKER公司FC800型熒光磁粉配制的油懸液，對ASME標(biāo)準(zhǔn)中工具鋼人工缺陷試驗(yàn)環(huán)，以中心導(dǎo)體法通以2500A的直流電，可以發(fā)現(xiàn)環(huán)內(nèi)部的孔序?yàn)?號的橫孔(該橫孔孔徑0.7ram，距外圓表面14.2mm) 而在相同的磁化條件下，用非熒光磁粉法則不能發(fā)現(xiàn)8號橫孔,這說明了熒光磁粉法靈敏度比非熒光磁粉法靈敏度要高。
　　(3)熒光磁粉適合暗處與作業(yè)空間狹窄部位的磁粉探傷。由于熒光磁粉探傷法對比率高，適合暗處作業(yè)，特別是大型船舶雙層底環(huán)境中的磁粉探傷作業(yè)，以及一些特別狹窄部位的作業(yè)。比如某鋼廠250t、300t轉(zhuǎn)爐托圈內(nèi)部結(jié)構(gòu)的四周角焊縫，空間狹小，人眼不易靠近，采用非熒光磁粉探傷時磁痕觀察困難，容易使缺陷漏檢，但采用了熒光磁粉法檢驗(yàn)，由于人眼對暗處的熒光磁粉的黃綠色磁痕十分敏感，觀察者不用貼近工件也不會引起缺陷漏檢。也可以減輕人眼長期觀察的疲勞，降低磁粉探傷人員的勞動強(qiáng)度。
　　(4)熒光磁粉探傷法必須使用紫外線燈。由熒光磁粉探傷原理可知，在實(shí)施熒光磁粉探傷時必須配備的紫外線燈，這給探傷工作帶來一些不便(一般熒光磁粉探傷不適應(yīng)單人作業(yè))。另外，由于紫外線燈幅射長波紫外線，對人體皮膚及眼晶體有傷害作用，在使用紫外線燈時必須注意光束能直接照射人眼或皮膚。

黑光探傷燈：
熒光磁粉探傷，要求紫外線輻射照度，在工件處不低于1000t~W/cm。美國SPECTROLINE生產(chǎn)的SB100系列CF紫外線燈，采用220V、 50Hz、0.8A交流電源，輸出紫外線中心波長365nm，可產(chǎn)生寬射束直徑12.7cm，且有1665t~W/cm可見光。使用時燈泡前裝濾光片，用以增加熒光對比率。紫外線燈有熱光源燈和冷光源燈。熱光源紫外線燈(如sB一100型)的缺點(diǎn)是在使用過程中意外斷電，需要停頓一會后才能再點(diǎn)燃(約 10rain)，同時點(diǎn)燃后產(chǎn)生熱量多，不宜在小環(huán)境中，特別是船舶的雙層底內(nèi)使用，也不宜一次長時間使用，熱量過大后燈絲軟化，震動會引起燈泡損壞。冷光源燈，點(diǎn)燃后產(chǎn)生熱量低，意外斷電，再次通電后約]0s可達(dá)到zui大輸出量。重量輕，輸出能量大.適合于各種復(fù)雜環(huán)境，長時間連續(xù)作業(yè)。還有種充電電池供電的紫外線燈，可以免去220V交流電源，適用于無電源場合臨時檢測，但一次充電僅使用lh，不適宜長時間連續(xù)作業(yè)。
　　2.4 照度計
　　為確保被檢工件表面紫外線輻射照度滿足1000~-W/cm要求，必須每季度對紫外線燈輻出度進(jìn)行定期測定。測試采用DSE一100X照度計及與之配套的 DIX一356可變換傳導(dǎo)器。測量時，將傳導(dǎo)器放在被測工件表面位置，開啟紫外線燈，待穩(wěn)定后儀器讀數(shù)屏上顯示的數(shù)字即為紫外線燈輻出度，其單位為 eW/cm。
　　3 熒光磁粉探傷法與非熒光磁粉探傷法的對比試驗(yàn)
　　(1)在試件表面貼以42(30/100)試片，兩種探傷方法均可以發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)片的人工缺陷槽。
　　(2)分別對14組試棒和試板上的人工缺陷，進(jìn)行兩種探傷方法的試驗(yàn)。結(jié)果是，通常情況下熒光磁粉法和非熒光磁粉法靈敏度均能滿足要求，但對于一些細(xì)小微裂紋，熒光磁粉法靈敏度高于非熒光磁粉法。
　　4 熒光磁粉法探傷注意事項(xiàng)
　　4.1 磁懸液的濃度
　　磁懸液濃度是指每升液態(tài)載體中所含的熒光磁粉的克數(shù)。配制磁懸液時，必須嚴(yán)格按制造廠給出的配方配制試驗(yàn)證明，熒光磁粉濃度過高或過低，都會使靈敏度明顯下降。在實(shí)際配制過程中，要避免隨意多加熒光磁粉的做法，認(rèn)為多加些磁粉會提高熒光磁粉探傷靈敏度的想法是*錯誤的。噴灑磁粉過程中，磁懸液應(yīng)經(jīng)常攪動，使熒光磁粉顆粒始終處于懸浮狀態(tài)。
　　4.2 磁化時間
　　采用連續(xù)磁化。濕式法時，每次磁化時問以2～3s為宜，磁化時間太短，會影響探傷靈敏度。連續(xù)法磁粉探傷必須一邊充磁一邊噴灑磁懸液，否則會嚴(yán)重影響檢測結(jié)果。
　　4.3 紫外線燈的正確使用
　　熱光源紫外線燈在通電Stain后，燈泡才處于穩(wěn)定狀態(tài)，輸出的紫外線輻出度才達(dá)到穩(wěn)定數(shù)值，方可用于探傷撿驗(yàn)。燈處于穩(wěn)定狀態(tài)下不宜經(jīng)常開關(guān)，否則會降低燈泡壽命，不利于連續(xù)工作，一般情況下熱光源紫外線燈工作可達(dá)到4h。熱光源紫外線燈在使用過程中，由于發(fā)熱，溫度較高，不要觸摸，在照射工件時應(yīng)使光束垂直指向工件，以獲得zui大的紫外線輻射照度。冷光源紫外線燈，采用塑料外殼，使用時應(yīng)輕放，由于噴灑磁懸液時，對燈罩有沾污，外表要擦干凈。正常情況，冷光源紫外線燈發(fā)熱低，可以長時間連續(xù)作業(yè)。
　　4.4 安全防護(hù)
　　使用長波紫外線燈，在無防護(hù)條件下，每1000s入射到人眼和皮膚的紫外線幅射照度不應(yīng)大于l~W/cm，小于1000s時，其幅射照度不應(yīng)超過 13~W/cm(美國工業(yè)衛(wèi)生管理會發(fā)布)。為此，在正常使用時，只要不直接照射人眼或皮膚應(yīng)該是安全的。但無論在何種情況下，紫外線燈的濾波片必須完整無損，否則，有可能幅射短波紫外線造成嚴(yán)重?fù)p害健康。熒光磁粉探傷人員應(yīng)穿著長袖、無熒光服裝，并藏好手套。連續(xù)作業(yè)人員，應(yīng)配戴無色紫外線防護(hù)目鏡(如 LUV-10紫外線防護(hù)眼鏡)和工作服。
　　5 應(yīng)用實(shí)例及結(jié)論
　　從我們進(jìn)行了六年的熒光磁粉探傷實(shí)踐看，熒光磁粉探傷可靠性好，觀察磁痕十分方便。我們先后對鋼材切割坡口、船體焊縫以及船用鑄鍛件采用過熒光磁粉探傷產(chǎn)品涉及各種類型，均取得了良好的效果特別是渤海造船廠在制造出口船中，由于焊材選用與工藝的原因，有5萬m焊縫急需100進(jìn)行磁粉探傷復(fù)查。于是該廠采用熒光磁粉探傷法(采用冷光源紫外線燈)，每天連續(xù)工作10h，3人一組，3組同時作業(yè)，不到20d就將5萬m焊縫全部撿查一遍，并對超標(biāo)返修的重新檢測，確保了產(chǎn)品質(zhì)量和制造進(jìn)度。獲得了船東及美國船級杜的好評。
　　2000年8月某船發(fā)生油漆蒸汽爆炸，船東、船撿提出對處于雙層底內(nèi)的壓載水艙焊縫進(jìn)行磁粉探傷復(fù)查。由于底艙內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，無照明，探傷人員只好帶手電筒，通過每隔2m左右一檔人孔進(jìn)出，條件十分惡劣但在此漆黑的環(huán)境中熒光磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)得到充分的體現(xiàn)一個人進(jìn)行充磁、噴灑磁粉，船東或船撿代表用紫外線燈進(jìn)行觀察，只用了4h就將長27m、寬12m 的大壓載水艙所有水密艙壁、縱桁。
　　以及主要橫梁的所有焊縫1OO撿查了一遍。從幾年實(shí)踐看，我們認(rèn)為熒光磁粉探傷法具有對比度高、觀察容易、缺陷顯示醒目，靈敏度高等的優(yōu)點(diǎn)，是撿驗(yàn)鐵磁材料表面缺陷的一種好方法，值得在船舶行業(yè)加以推廣。