2007年初试工艺题 (1)

磁粉检测三级MTⅢ级工艺题：(25分)
一高压天然气压力管道用螺旋埋弧焊钢管，规格为Φ529×10mm，结构尺寸如图1所示，材料牌号为X70（抗拉强度：R m=570MPa）。

现欲采用磁粉检测检查钢管螺旋焊缝及热影响区的外表面缺陷。

检测标准为JB/T4730.4—2005，验收级别为І级。

请根据工件特点选择最适宜的方法编写磁粉检测工艺卡，并按要求说明理由。

图1:螺旋埋弧焊钢管
现有如下探伤设备与器材：
1、CYE-1单磁轭磁粉探伤仪、CDE—ⅡE旋转磁场磁粉探伤仪、CY-1000型触
点式磁粉探伤仪、CYD-3000移动式磁粉探伤机。

2、ST-80（C）型照度计。

3、UV-A型紫外辐照度计。

4、黑光灯。

5、YC2型荧光磁粉、黑磁粉、BW-1型黑磁膏、水、煤油、LPW-3号油基载液。

6、A1、C、D型试片。

7、磁悬液浓度测定管。

8、2-10倍放大镜。

(一)请自行选择最适宜的磁粉检测相关参数并填写工艺卡。

（20分）
产品名称螺旋埋弧焊钢管
工件
规格
φ529×10mm
材料
牌号
X70
检测部位
外表面焊缝及热
影响区
检测
时机
焊后24小时
(1.5分)
探伤
设备
CYE—1型
(3分)
检测方法荧光湿式交流连续
法
(3分)
磁化
方法
磁轭法
（1.5分）
紫外光
照度或
工件表面
光照度
荧光≥1000uW/cm2
(0.5分)
标准试片
A1—15/100（或C
—8/50）
(0.5分)
磁粉
载液
YC2型荧光磁粉、
LPW-3号油基载液
（或水基载液）
(1分)
磁悬液
配置浓
度
荧光0.5-3.0g/l
(0.5分)
磁悬液施加方法喷.浇磁
悬液均可
(0.5分)
电流
种类
交流电
(1分)
磁化
规范
以A型试片确定
(1分)
磁化时间1s—3s
（1分）
检测
方法
标准
JB/T4730.4—2005
(0.5分)
质量
验收
等级
I级
(0.5分)
不允许缺陷1．任何裂纹和白点。

2．任何线性缺陷磁痕。

3．在评定框内，单个圆形缺陷磁痕d＞1.5mm，且在评定框内＞1个。

(2分)
示意草图：
(1分)
编制MT-Ⅱ(MT-Ⅲ)
(0.5分)
年月日审核
(MT-Ⅲ)
(0.5分)
年月日
（二）附加提问（5分）
请说明工艺卡中所选择的检测设备、检测方法和磁化方法的理由。

应采用CYE—1型单磁轭磁粉探伤仪进行磁粉检测；（1分）
旋转磁场磁粉探伤仪因无法在该钢管螺旋焊缝平稳放置，也无法沿焊缝连续行走，故不能使用；（1分）X70钢材强度级别较高，裂纹敏感性较大，触点式磁粉探伤仪检测时易因接触不良打火而产生缺陷，故不宜采用。

（1分）X70钢材强度级别较高，抗拉强度达570Mpa以上，裂纹敏感性较大，为检测表面细微缺陷，应选用最高检测灵敏度，故检测方法宜采用荧光湿式交流连续法。

（2分）
五、综合题 (40分)
某一在用超高压容器部件——卡箍，其实物图见图2，卡箍内径为360mm，外径为460mm，高为400mm，材料为PCrNi3MoVA，热处理状态为880℃油淬，540℃回火，经热处理后其σb为1000MPa。

整个卡箍由三瓣尺寸相同的剖分环通过螺栓连接组合而成，每瓣剖分环的轮廓尺寸（不考虑加工台阶和钻孔）见图3。

卡箍与容器装配情况见图4，卡箍内表面为螺牙面，通过螺牙间的啮合，使组合卡箍承受釜体顶部、上法兰两组螺纹传递来的轴向拉力，即内压产生的总轴向应力。

现要求按JB/T4730.4—2005标准、高等级灵敏度、Ⅰ级合格，对该卡箍进行磁粉检测，以检出使用过程中可能产生的表面缺陷。

根据现有的设备器材，请回答下列问题：
图2:卡箍实物图图3:剖分环轮廓图
现有如下探伤设备与器材：
1、CYD3000移动式磁粉探伤机、CDX－1磁
轭探伤仪（磁轭极面为20×20mm正方形）。

2、Φ300×100mm刚性开闭线圈，5匝；
5000mm长电缆；Ф50铜棒，长1000mm；
触头一付。

3、GD-3型毫特斯拉计。

4、ST-80（C）型照度计。

5、UV-A型紫外辐照度计。

6、黑光灯。

7、YC2型荧光磁粉、黑磁粉、BW-1型黑磁膏、
水、煤油、LPW-3号油基载液。

8、A1、C型试片。

9、磁悬液浓度测定管。

10、2-10倍放大镜。

图4卡箍装配图1、该超高压容器的设计压力为150MPa，设计温度为380℃，盛装介质为浓度
1.25%的NaOH溶液，容器在使用过程中经历加热——保温——降温的热循环，并由NaOH溶液的受热膨胀引起容器的压力循环，循环周期一般为90天。

根据以上所述的超高压容器的使用特点，再结合卡箍的受力特点，分析该卡箍在使用过程中容易在哪个部位产生何种缺陷？并预计缺陷的方向和磁痕特征。

（5分）答：容器在加热——保温——降温的热循环周期中，由内压产生的总轴向应力也周期性地变化，而该卡箍在使用过程中承受内压产生的总轴向应力，因此卡箍在使用过程中承受低周疲劳载荷，容易产生疲劳裂纹。

（3分）
疲劳裂纹一般产生在螺牙根部几何不连续处，因为该处的应力水平面最高。

裂纹方向为周向。

（1分）
其磁痕特征一般为中间粗，两头尖，磁痕浓密清晰。

（1分）
2．为检测卡箍使用过程中可能产生的表面缺陷，在周向磁化和纵向磁化两种方法中，你认为哪种更合适？并简述理由。

（3分）
答：应采用纵向磁化，因为根据卡箍的受力特点，在使用过程中容易产生周向的
疲劳裂纹（1分），周向磁化时磁力线方向与缺陷方向一致，不能检出此类缺陷；
（1分）纵向磁化时磁力线方向与缺陷方向垂直，能检出此类缺陷。

（1分）
3．针对该卡箍的材质特点与结构型式，在连续法和剩磁法两种方法中，你认为哪种更合适？并简述理由。

（5分） 答：选用剩磁法更合适，其理由如下：（1分） （1）热处理状态为880℃油淬，540℃回火的PCrNi3MoV A 材料，其Br=1.315T ，H c =1600A/m ，最大磁能积（BH ）m =1.032KJ/m 3，满足JB4730.4-2005剩磁法检测条件，可以采用剩磁法探伤。

（2分）
（2）该卡箍在使用过程中容易在螺牙根部产生周向的疲劳裂纹，如采用连续法磁化，容易在螺牙根部由于几何尺寸突变而产生非相关显示，容易与缺陷显示混淆，影响对缺陷的判别。

而采用剩磁法可避免螺牙根部产生的非相关显示。

（2分）
4．针对该卡箍的材质特点，你认为可以用触头法进行检测吗？并简述理由。

（3分）
答：不能采用触头法进行检测，因为触头法使用时如接触不良会引起工件过热和打火烧伤（2分），而PCrNi3MoV A 材料经热处理后其σb 高达1000MPa ，一旦过热和打火烧伤极易产生表面裂纹，影响工件的正常使用。

（1分） 5．针对该卡箍的结构型式，你认为采用电磁轭法进行检测合适吗？并简述理由。

（3分）
答：采用磁轭法不合适，理由为：（1分）
工件检测表面为凹面，内径小，而且检测表面是凹凸不平的螺牙面，采用磁轭法很难保证磁极表面与工件能够可靠地接触，从而难以保证检测灵敏度。

（2分）
6．现要求将组合卡箍拆分成三片剖分环进行检测，在Φ300×100mm 刚性开闭线圈和5000mm 长电缆两种器材中，你认为应使用哪种器材？并简述理由。

（3分）
答：从剖分环的轮廓尺寸图计算： 剖分环的最大直径为 D=2×sin60°×230=398mm （2分）
因此工件不能放进Φ300×100mm 刚性开闭线圈中，
而5000mm 长电缆可以绕工件4～5匝，能够实施线圈法磁化。

（1分）
7．按D 取横截面最大直径和有效直径两种情况下，分别计算剖分环线圈法磁化的L/D 值，计算时只需考虑剖分环的轮廓尺寸（不考虑加工台阶和钻孔）。

（4分）
答：（1）D 取横截面最大尺寸 D=2×sin60°×230=398mm L/D=400/398=1.01（2分）
（2）D 取工件有效直径eff D
mm A D t
eff 1653)
180230(2222=-==π
ππ
L/D=400/165=2.4 （2分）
8、对剖分环线圈法进行纵向磁化，为保证磁化效果，应采取什么样的技术措施？并简述操作步骤。

（4分）答：剖分环的L/D值较小，工件存在较大的退磁场，影响磁化效果。

为保证磁化效果，应采取接长法的技术措施。

（1分）
操作步骤如下：清理试件，保证剖分环两端面清洁平整，将三个剖分环沿轴向连接，剖分环可垂直放置，利用重力来保证剖分环端面间接触良好；将待检测试样放在中间进行绕电缆法磁化，完成检验后再将另一待检测试样放在中间进行磁化操作，依次完成三个剖分环的磁粉检测。

（3分）
9、针对该卡箍使用过程中可能产生的表面缺陷的检测，从磁粉、磁悬液浓度、磁县液施加、检测环境这几个方面，请你简单谈谈为保证缺陷检测灵敏度所采取的措施。

（6分）
答：（1）应选用荧光磁粉，因为其具有很高的灵敏度。

（1.5分）
（2）可防止螺牙根部磁粉的过度堆积，磁悬液浓度应尽量低一点，一般配制浓度取0.5g/L。

（1.5分）
（3）磁悬液可采用喷法、浇法施加，要反复施加磁悬液，既要使螺牙部分缺陷显示清晰，又要衬度好。

（1.5分）
（4）荧光磁粉检验时，要有合适的暗区或暗室，在工件表面的黑光辐照度应大于或等于1000μW/cm2，暗区或暗室的环境光照度应不大于201x。

（1.5分）
10、简述卡箍剖分环退磁方法及退磁操作步骤。

（4分）
答：采用绕电缆法分段进行退磁（1分），退磁时，将三个剖分环沿轴向连接，将电缆绕在退磁分段区域，逐渐减少电流至零，该分段区域退磁完成后，再将电缆绕在另一退磁分段区域进行退磁，直至所有分段区域都完成退磁（2分）；退磁完成后，用袖珍式磁强计测量退磁效果（1分）。