磁粉探伤在CDZ18°钻杆吊卡检测中的应用

摘 要：在超声波探伤、渗透探伤、涡流检测、磁粉探伤等四种检测方法对cdz18°系列钻杆吊卡进行检测比较中，磁粉检测方法做到及时发现裂纹的存在，对修复CDZ18°系列钻杆吊卡提供了可靠依据。

关键词：CDZ18° 钻杆吊卡 检测方法

CDZ18°钻干吊卡是石油天然气和地质勘探用于悬持钻杆起升或下降的重要工具，长期使用过程中，CDZ18°钻杆吊卡的两上下耳承受弯曲变形，本体下部承受拉力的作用，卡页承受拉力作用，还有井队使用过程中操作不规范，使得吊卡的关键部位容易产生裂纹，易造成钻具落井事故。因此，在使用后为杜绝事故隐患、确保钻井施工安全必须进行无损检测。

一、方法比较

1.超声波探伤

对CDZ18°钻杆吊卡探伤操作不易，因其外形曲面多，形状复杂，得用多种探头及方法，成本高。

2.渗透探伤

对工件表面开口缺陷检查出灵敏度高，但它的成本高，每次探伤得用三套渗透液，且被探件要求表面光滑，对人体有害，对环境污染较重，单个工件检测效率低成本高，重复性不好。

3.涡流检测

对形状复杂的工件不合适。有边界效应影响，对缺陷性质难以判断，对铁磁性材料探伤灵敏度不如磁粉探伤和渗透探伤。

以上方法的检测对探伤CDZ18°钻杆吊卡的检测都有一定的局限性，二磁粉探伤不同，它可以检测复杂的工件表面，且对被探面的光洁度要求不高，它可以检测出工件的表面及近表面的缺陷、缺陷的位置、形状、大小非常直观，灵敏度高，可以检测出微米级宽度的缺陷，几乎不受工件大小和形状的影响。

二、磁粉探伤的工作原理

是利用漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示进行探伤。所谓漏磁场，就是铁磁性材料磁化后，在不连续处或磁路截面变化处磁感应线离开或进入表面时形成的磁场。漏磁场形成的原因是由于空气的磁导率远远小于铁磁性材料的磁导率。如果在磁化了的工件上存在不连续性或裂纹则磁感应线优先通过磁导率高的工件，这就迫使部分磁感应线从缺陷下面绕过形成磁感应的压缩。但是，工件上这部分可容纳的磁感应线数目也是有限的又由于同性磁感应线相斥，所以部分磁感应线从不连续性中穿过。另一部分磁感应线遵循折射定律，几乎垂直从工件表面进入空气中，绕过缺陷又折回工件中形成了漏磁场。漏磁场对次分的吸附可看成是磁极的作用，如果有磁粉在磁极间通过则被磁化，呈现出N级和S级并沿着磁感应线排列起来，当磁粉在漏磁场的两极相互作用时磁粉就会被吸附并加速移动到缺陷上，由于漏磁场的宽度要比缺陷实际的宽度大数倍至数十倍所以磁痕对宽度具有放大作用。可以将目视不可见的缺陷转变为目视可见的磁痕使之容易观察出来。从而显示出不连的位置形状及大小。

三、磁粉探伤的检测方法

1.工件的磁化方法

磁化的方法有很多种。在工件中建立一个环绕工件并于工件轴垂直的周向的闭合磁场的方法称为周向磁化法，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，它又可细分为中心导体法、偏置芯棒法、通电发、触头法、感应电流法、环形工件绕电缆法等。将电流通过环绕工件的线圈沿工件纵向方向进行磁化的方法称为纵向磁化法主要用于发现于工件轴的垂直的周向缺陷。它又可细分为线圈法、磁轭法、永久磁轭法等。

2.工件施加磁粉方法

根据磁化与检测时机不同，在外加磁场磁化的同时将磁粉或磁悬液施加在工件上进行检测的方法称为连续法，而停止磁化后再进行检测的方法叫剩磁法，根据检测所用载体的不同选用磁悬液的叫湿法，而使用磁粉的叫干法，干法检测特别适用大面积或野外探伤。湿法对表面细小缺陷检出能力高，特别适合于不规范形状的工件。由于CDZ18°吊卡的外表面形状不规则有平面也有曲面所以特别适合于磁轭法湿法探伤。

四、探伤过程

1.做好仪器的准备工作。记录被探伤件的规格、材质、编号、用途等参数以及探伤机型号、灵敏度试片型号等。

2.先将工件表面进行预处理，将需探伤部位的表面铁锈、油污、油漆等打磨干净。

3.接好电源并对仪器进行预热，预热时间要求5分钟。

4.配制磁悬液，并将配制好的磁悬液滴出几滴在工件上，看其浓度及润湿性是否合适，若不合适，磁悬液需重新配制。

5.将A型试片A1-30/100贴于被探部位用磁轭充磁，边充磁边喷上磁悬液，再用紫外线灯照射看能否显示出试片上的缺陷，如可显示则开始探伤。检查探伤机的提升力是否符合要求。取下试片擦洗、涂上防锈油，放回原处。

6.对工件进行探伤，并注意对同部位需要垂直交叉磁化，以及要有复查间距，探伤后关掉磁轭电源。用黑光灯照射观察磁痕显示，进行磁痕解释、定性、定位及记录磁痕。

7.如果没有裂纹则组装维修后继续使用，如本体有裂纹则判报废，卡页有裂纹则跟换卡页。

五、技术指标

MODEL FC-100/F 紫外线灯 CONTOUR PROBE 磁轭探伤仪已用于现场检测工作中，特点：小巧轻便，移动性强，检测速度快易于分辨。可发现微米级宽度大小的缺陷。

1.磁粉标准：干法常用80 160目粗磁粉，湿法常用300目以上的细磁粉。

2.荧光磁粉探伤中所用过的紫外线波长范围在320-400nm，中心波长为365nm。紫外线灯接通电源5min后再进行工作。

3.磁悬液浓度：非荧光磁粉为10～25g/L，荧光磁粉为0.5～2.0g/L。

4.磁轭磁化范围：从两级连线中心处向两侧各为L/4为短轴的椭圆形所包围的面积，磁极间距通常为50～200mm为宜。磁轭提升力为45≥N。

六、实施效果

此项检测技术在CDZ18°系列钻杆吊卡的应用。2006年共对使用半年以上的不同型号CDZ18°系列钻杆吊卡，进行了245次检测，共发现9只卡页有裂纹，一只吊卡本体轴孔处有裂纹。

经渗透检测验证，磁粉检测所发现的裂纹全部得到的验证，因此证明了磁粉检测方法对CDZ18°系列钻杆吊卡的有效性，起到了很好的经济效益和社会效益。

磁粉检测是一种发展前景广阔的技术，随着科学技术的发展必将得到愈加广泛的应用。

参考文献

[1]磁粉探伤的教材：中国锅炉压力容器安全杂志社1999.02.18.

[2]业代平、苏李广磁粉检测[M]北京：机械工业出版社.2004.