一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法
【專利摘要】本發明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。本發明具有成本低，操作簡單的優點。
【專利說明】
一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法
技術領域
[0001]本發明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。
【背景技術】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]?=NI/(Rmi+Rm2)式 2 式中NI——磁動勢
Rml--磁極磁阻
Rml—一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。
[0005]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。
【發明內容】
[0006]本發明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。
[0007]本發明采用如下步驟的技術方案:
I)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;
本發明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，應盡量提尚導磁填料的比例； (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。
[0008]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I )，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To(最薄部位)應為I 一 2mm;磁靴弧面的理論尺寸Do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Ao即為磁極的尺寸A。
[0009]R=L/(ys)式I
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應在理論值的基礎上進行修正，修正系數取IU=
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iA_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To可取理論值。
[0010]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Do時，應在最大曲率半徑和最小曲率半徑間取平均值。
[0011]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=1八1-4%)=1.04。考慮到尺寸誤差、η?與η2乘積約為I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。
[0012]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:
T_^=To=lmm;
D_^=D;
Α_^=Α*1.1 ；
K=A0
[0013]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To=Imm?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。
[0014]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Ium羧基鐵粉作為導磁填料。
[0015]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。
[0016]本發明的有益效果:
本發明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。本發明具有成本低，操作簡單的優點。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明檢測原理整體示意圖；
圖2為本發明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、TO-磁靴中心處的厚度尺寸、AO-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】
[0018]如圖1、圖2和圖3所示，本發明的技術原理:
本發明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:
I)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I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I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尚。
[0019 ] 2 )在剛性磁極2與工件I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I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I，與剛性磁極2與曲面工件I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尚。
[0020] 3)在彈性磁靴3的作用下，剛性磁極2與曲面工件I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。
[0021 ] 一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，主要包括以下步驟:
I)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Ium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；
本發明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，應盡量提尚導磁填料的比例；
(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。
[0022]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I)，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To(最薄部位)應為I 一 2mm;磁靴弧面的理論尺寸Do即為曲面(柱面、球面)工件的外形尺寸D確定，磁靴的理論寬度尺寸Ao即為磁極的尺寸A。
[0023]R=L/(ys)式 I 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應在理論值的基礎上進行修正，修正系數取IU=
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iA_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To可取理論值。
[0024]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Do時，應在最大曲率半徑和最小曲率半徑間取平均值。
[0025]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；
根據磁靴的實際形狀尺寸，并考慮到固化時的收縮(粘結劑組分為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=1八1-4%)=1.04。考慮到尺寸誤差、η?與η2乘積約為I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，SP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Agp可。
[0026]本發明專利采用的模具材料包括紙質但不限于紙質，但應以來源廣泛、易于去除為原則。
[0027]以邊長為A(25mm)的方形剛性磁極檢測外徑為D(89mm)的管座-平板角焊縫為例，確定管側磁靴的尺寸:
T_^=To=lmm;
D(^f=D=89mm；
At^f=A5Ii1.1=27.5mm；
K^A=25mm0
[0028]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To=Imm?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、去除紙質模具，磁靴固化完成；
5)按照工藝要求進行靈敏度驗證，并實施檢測。
[0029]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其他實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
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I)，磁靴中心處的厚度尺寸To(最薄部位)為I一2mm;磁靴弧面的理論尺寸Do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Ao即為磁極的尺寸A; R=L/(ys)式I 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0_應在理論值的基礎上進行修正，修正系數取IU=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六_示可根據磁極的尺寸A進行修正，修正系數1.1?1.2;磁靴中心處的厚度尺寸To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Do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To=Imm?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。2.根據權利要求1所述的一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，其特征在于，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Ium羧基鐵粉作為導磁填料。3.根據權利要求1所述的一種提高磁軛法磁粉檢測靈敏度方法，其特征在于，采用的模具材料包括紙質但不限于紙質，還包括塑料和金屬。
【文檔編號】G01N27/84GK106093183SQ201610566700
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月19日
【發明人】趙紀峰, 馮硯廳, 李文彬, 敬尚前, 董國振, 王勇
【申請人】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