熒光磁粉探傷法的發(fā)展與應(yīng)用
熒光磁粉探傷是無(wú)損檢測(cè)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(cè)靈敏度高，檢測(cè)工藝簡(jiǎn)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(huì)。
　　國(guó)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(guó)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(guó)飛機(jī)制造業(yè)及汽車制造業(yè)由于和國(guó)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(kāi)始采用熒光磁粉探傷以來(lái)，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(gè)磁場(chǎng)，當(dāng)工件表面或近表面材料有不連續(xù)缺陷時(shí)，會(huì)切割工件表面的磁力線，從而形成缺陷部位的漏磁場(chǎng)。這種漏磁場(chǎng)就會(huì)吸收顆粒細(xì)微的磁粉，形成肉眼可見(jiàn)的磁痕通過(guò)觀察磁痕是否存在及其分布來(lái)確定工件表面(或近表面)有無(wú)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(zhǎng)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(jiàn)光。在磁粉探傷中，被檢工件磁化時(shí)，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(chǎng)將吸引聚集探傷過(guò)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(duì)人眼十分敏感的黃綠色可見(jiàn)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(duì)比率高。由于磁粉探傷主要依據(jù)觀察缺陷形成的磁痕來(lái)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(duì)比度。它們對(duì)光的反射的相對(duì)量稱為對(duì)比率，其間之差別越大越容易識(shí)別。在強(qiáng)光下人跟對(duì)光強(qiáng)度的微小區(qū)別不敏感但對(duì)顏色識(shí)別能力很強(qiáng)，而在黑暗中人跟對(duì)顏色的識(shí)別能力很差，卻能看到徽弱的亮光。磁粉探傷時(shí)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(duì)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(duì)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(duì)比率卻很高，即使在周圍環(huán)境有微弱的自光存在，這個(gè)對(duì)比率值仍可達(dá)到300;1，在較暗的背景時(shí)，對(duì)比率高達(dá)1000：1。這種對(duì)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?cè)魅缦略囼?yàn)：采用美國(guó)PARKER公司FC800型熒光磁粉配制的油懸液，對(duì)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(hào)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(hào)橫孔,這說(shuō)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(duì)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(shí)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(duì)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(huì)引起缺陷漏檢。也可以減輕人眼長(zhǎng)期觀察的疲勞，降低磁粉探傷人員的勞動(dòng)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(shí)必須配備的紫外線燈，這給探傷工作帶來(lái)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(zhǎng)波紫外線，對(duì)人體皮膚及眼晶體有傷害作用，在使用紫外線燈時(shí)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(guó)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(zhǎng)365nm，可產(chǎn)生寬射束直徑12.7cm，且有1665t~W/cm可見(jiàn)光。使用時(shí)燈泡前裝濾光片，用以增加熒光對(duì)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(guò)程中意外斷電，需要停頓一會(huì)后才能再點(diǎn)燃(約 10rain)，同時(shí)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(zhǎng)時(shí)間使用，熱量過(guò)大后燈絲軟化，震動(dòng)會(huì)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(zhǎng)時(shí)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(wú)電源場(chǎng)合臨時(shí)檢測(cè)，但一次充電僅使用lh，不適宜長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)。
　　2.4 照度計(jì)
　　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(duì)紫外線燈輻出度進(jìn)行定期測(cè)定。測(cè)試采用DSE一100X照度計(jì)及與之配套的 DIX一356可變換傳導(dǎo)器。測(cè)量時(shí)，將傳導(dǎo)器放在被測(cè)工件表面位置，開(kāi)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)，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(guò)高或過(guò)低，都會(huì)使靈敏度明顯下降。在實(shí)際配制過(guò)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(huì)提高熒光磁粉探傷靈敏度的想法是*錯(cuò)誤的。噴灑磁粉過(guò)程中，磁懸液應(yīng)經(jīng)常攪動(dòng)，使熒光磁粉顆粒始終處于懸浮狀態(tài)。
　　4.2 磁化時(shí)間
　　采用連續(xù)磁化。濕式法時(shí)，每次磁化時(shí)問(wèn)以2～3s為宜，磁化時(shí)間太短，會(huì)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(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)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(kāi)關(guān)，否則會(huì)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(guò)程中，由于發(fā)熱，溫度較高，不要觸摸，在照射工件時(shí)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(shí)應(yīng)輕放，由于噴灑磁懸液時(shí)，對(duì)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(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)。
　　4.4 安全防護(hù)
　　使用長(zhǎng)波紫外線燈，在無(wú)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(shí)，其幅射照度不應(yīng)超過(guò) 13~W/cm(美國(guó)工業(yè)衛(wèi)生管理會(huì)發(fā)布)。為此，在正常使用時(shí)，只要不直接照射人眼或皮膚應(yīng)該是安全的。但無(wú)論在何種情況下，紫外線燈的濾波片必須完整無(wú)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(zhǎng)袖、無(wú)熒光服裝，并藏好手套。連續(xù)作業(yè)人員，應(yīng)配戴無(wú)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(duì)鋼材切割坡口、船體焊縫以及船用鑄鍛件采用過(guò)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(wàn)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(shí)作業(yè)，不到20d就將5萬(wàn)m焊縫全部撿查一遍，并對(duì)超標(biāo)返修的重新檢測(cè)，確保了產(chǎn)品質(zhì)量和制造進(jìn)度。獲得了船東及美國(guó)船級(jí)杜的好評(píng)。
　　2000年8月某船發(fā)生油漆蒸汽爆炸，船東、船撿提出對(duì)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(wú)照明，探傷人員只好帶手電筒，通過(guò)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(gè)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(zhǎng)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(duì)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。