磁粉检测对船体结构焊缝的质量控制.doc

磁粉检测对船体结构焊缝的质量控制 上海船厂船舶有限公司－－－杨生贤 在船舶船体结构建造发展至今，焊缝质量越来越重视。焊缝质量的检测除了常规无损检测方法中的超声波检测和射线检测之外，表面检测越来越被重视并得广泛应用。本文主要针对我公司建造集装箱系列船船体结构的抗扭区域的厚板角接和对接缝表面区域进行磁粉检测，通过磁粉检测来对厚板焊缝质量进行有效控制。 1检测工件背景 在我公司系列集装箱船中（公司编号：S1181轮）由于在分段制造过程中，正值冬天季节期间进行焊接的，所以在焊接过程中由于未 按工艺要求预热、或未按照焊接工艺进行接焊、以及人为因素等造成焊接区域内部大量横向裂纹；以及已经交船后几个月后的3600TEU集装箱(公司编号：S1143轮）外板和甲板对接缝均出现了裂纹等缺陷，个别抗扭箱区域产生了裂缝。虽然因为及时发现并经过检测以及处理，幸而避免了严重问题的出现，但仍然造成了因为质量问题而带来的经济损失，以及船东公司和验船师对我公司焊接质量的可靠性产生了怀疑，进而影响了公司船舶建造的周期。 集装箱船抗扭箱区域（主要由舷顶列板和主甲板及纵舱壁组成， 如图1-1所示）是船体结构中主要受力的部位，板厚均在48mm以上，材料牌号：EH。在分段制造（主要是深溶焊角焊缝）和合拢阶段对所焊接的焊缝（角焊缝和对接缝）进行无损检测是入级船级社规范（德国船级社）中规定的主要检测点，但德国船级社规范里无损检测要求的检测具体位置和检测方法主要只涉及到超声波和射线检测，磁粉检测的具体位置并未涉及，只作为辅助检测。因此磁粉检测只在检验员或船东和船检对焊接位置质量有怀疑时才会提出要求进行检测。 图1-1 为了避免后续在建的集装箱船船体结构焊接质量不再发生类似的问题，公司主要部门（焊接工艺设计员、无损检测工艺员、船体设计师各相关负责人员）商议后决定采取有效措施并制定检测计划来对焊接质量进行控制。即主要针对抗扭箱区域的焊缝采取焊接过程控制和采用无损检测方法进行检测，结合公司现有条件对焊缝的表面检测方法主要采用磁粉检测技术。 2检测技术 2.1磁粉检测原理和适用范围 磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用。铁磁性材料或工件被磁化后，由于不连续性的存在，使被检材料表面或近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。 磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷，因此对于奥氏体不锈钢和有色金属等非铁磁性材料不能采用磁粉检测的方法进行检测。由于马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢具有磁性，因此可以进行磁粉检测。磁粉检测可以发现表面和近表面的裂纹、夹杂、气孔、未熔合、未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷及与工件表面夹角极小的分层。 2.2检测方法的选择 磁粉检测的检出缺陷能力不仅与施加磁场强度的大小有关，还与缺陷的方向、深宽比、缺陷的形状、工件的外形、尺寸和表面状态及可能产生缺陷的部位有关。因此，应根据不同情况，选择最有效的磁化方法进行检测。对船体结构焊接件，结合公司现有条件常用的磁化方法是交叉磁轭法、磁轭法。一般不采用直流电磁轭，虽然直流电磁轭的提升力可满足要求，但焊缝表面上的磁场强度是达不到要求的。所以厚度在6mm以上的钢板焊缝，一般均采用交流电磁轭法。 2.2.1交叉磁轭法　因为交叉磁轭可以在工件表面产生旋转磁场，所以一次磁化可检测出工件表面所有方向的缺陷，便于操作，检测效率高，而且因为不是电接触，因此不会烧伤工件，所以该方法是最常用的磁粉检测方法之一。但由于交叉磁轭相对其它磁粉检测工具体积交大，在本课题中所检测区域中交叉磁轭法适合在外板与甲板、甲板与内旁板连接的角焊缝；以及外板、甲板和内旁板合拢对接焊缝外部区域，内部区域由于船体结构中还有其他构件，如加强板、以及内构件等，造成内部区域空间较狭小的地方可能无法操作，此时需要采用其它磁粉检测方法如磁轭法等进行补充。 2.2.2磁轭法　磁轭法属于纵向磁化，因此一次检测只能发现相对于磁场方向的横向缺陷，但若两次磁化方向为90°，则基本上可以发现有效磁化范围内各个方向的缺陷。通常两磁极间应控制在 75～200 mm 之间。如果两磁极间距太小会由于磁极附近磁通密度过大会产生非相关显示，而磁极间距太大会造成磁场强度不过，这些都会影响检测结果。检测的有效区域为两极连线两侧各 50 mm 的范围内，磁化区域每次应有不少于 15 mm 的重叠。磁轭法虽然具有非电接触、改变磁轭方位可发现任何方向的缺陷、便携式磁轭在现场检测较灵活且当漆层厚度允许时可用于检测带漆层的部位等优点，但由于磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向，且使用便携式磁轭一次磁化只能检测较小的区域和部分方向的缺陷，检测效率很低，因此磁轭法尤其是便携式磁轭在现场检测时