油井管接箍表面磁粉探伤分析
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摘 要 油套管接箍是油井装备中的重要部件之一。其主要用途是连接、承重和密封，是关系到整个油井施工作业成败的重要因素。因此，磁粉探伤在接箍的加工制造过程中是“至关重要”的一道工序。
关键词 磁粉；磁粉探伤；接箍
中图分类号TE3 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0178-02
0引言
磁粉检测的原理是将待测工件置于强磁场中或通以大电流使之磁化，若工件表面或近表面附近有缺陷（裂纹、折叠、夹杂物等）存在，由于是非铁磁性的，对磁力线通过的阻力很大，磁力线在这些缺陷附近会产生漏磁。当将导磁性良好的磁粉（通常为磁性氧化铁粉）施加在物体上时，缺陷附近的漏磁场就会吸住磁粉，堆集形成可见的磁粉迹痕，从而把缺陷显示出来。
1接箍磁化
按API Spec 5CT标准要求，接箍材料的主要化学成分是由碳（C）、锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）等元素组成的合金结构钢，有较强的磁导率，非常适合磁粉检测。根据接箍的结构特征采用周向磁化和纵向磁化相配合，一次性检测出磁场范围内接箍内、外表面全方位缺陷的复合磁化方式。周向磁化采用穿棒通电法，纵向磁化采用闭路磁轭感应法，对工件进行磁化。
周向磁化和纵向磁化均使用 50Hz 工频交流电作为电源，两路电压的相位相差120o。工件在复合磁化时，由失量分析可知，在工件的表面将形成一个随时间变化的椭圆形旋转磁场。只要选择合适的磁化电流强度，就能使工件表面获得较均匀的磁场分布。周向磁化电流的选择可根据公式（1）：I=（15～30）D ――（1）公式 式中：I――电流；D――接箍的最大直径。
纵向磁化采用闭路磁轭感应法是利用设备上的感应线圈将中心穿棒插入接箍的环形空间内，把接箍当作变压器的次级线圈，通过芯棒中磁通的变化，在接箍工件内产生周向感应电流。
感应电流法适用于直径与壁厚之比大于5的薄壁环形工件，采用的是非电接触且不受任何机械压力，可以有效地避免工件表面烧伤和受力变形，非常适合接箍产品的磁粉探伤。
2 磁粉选择与磁悬液
磁粉检测是依靠磁粉聚集在漏磁场处形成磁痕来显示工件上的裂纹和缺陷的。显示的程度不仅与磁化方法、磁化规范、工件表面状态以及照明条件有关，而且还与磁粉本身的磁特性、粒度、形状、流动性、密度和识别度等有关。由于油套管接箍的生产方式是以流水线的方式进行的，因此比较适合采用湿磁粉喷淋在工件表面的检测方式，所采用的磁粉应具有较高的导磁率和低矫顽力，粒度应为300～400目的条形或椭圆形黑色荧光磁粉为宜。
湿磁粉检测的磁悬液常采用煤油或水作为悬浮磁粉的载体，或称载液。使用的油基载液应具有高闪点、低黏度、无荧光和无臭味等特点，其流动性能好，磁粉悬浮均匀，检测灵敏度高，不易造成工件生锈。荧光磁粉与油基载液的配制浓度一般在3.0g/L左右。水质载液虽然成本低，在使用时必须添加一定剂量的润湿剂和防锈剂。
3 光照度与试片的灵敏度
荧光磁粉检测工件时，一般采用波长320mm～400mm的紫外光（被称为“黑光”）照射，在暗室内检验人员使用肉眼观察的方法。在平均照度为1Ix的环境下，人的眼球晶体和角膜非常适应荧光，较为敏感。荧光磁粉的磁痕在黑光的照射下，能发出鲜明的黄绿色荧光，与工件表面本底形成很高的对比度，从而使缺陷磁痕在暗区具有良好的可见度。
标准JB/T6065-2004中明确规定了试片的使用分类及范围，由于接箍产品属于特种设备，并且是采用连续法检测，因此采用A1-30/100型试片进行检测。使用时应将试片上无人工缺陷的面朝向观察者方向，并使用透明胶带将试片与接箍外表面贴紧，其间隙不得大于0.1mm，同时注意透明胶带不得遮住试片的十字槽。所使用的试片表面不得存在锈蚀和褶纹。使用完毕后，应将试片清洗擦干，并涂上防锈油后放回原装袋内保存。
4 探伤检测设备
接箍的生产加工属于流水线作业，适合使用固定设备。主要由电气控制箱、操作观察系统、磁化系统、磁悬液喷淋系统、工件输送系统及退磁系统等组成。采用交流电，额定电流一般选择在3000A～10000A。
接箍探伤设备在使用方面有全自动和半自动之分。在工件输送、磁化及喷淋等工作上，两种类型的探伤设备所采用的方式基本相同。其主要区别在于全自动观察系统采用机械手臂搬运并自动旋转工件，适合大中规格的接箍探伤，工作速度较慢。而半自动采用人工搬运、工作速度快，适合小型油管接箍的探伤工作。
现有的探伤设备所采用的喷淋系统是由外喷嘴和内喷嘴组成，如图3-01所示。由于内喷嘴在横截面上只有一个喷嘴，单孔喷射液体的流量只能实现内壁的1/3覆盖，所喷射出的液体很难对内表面实现全覆盖。因此，要想实现全覆盖就必须原有的设备进行改造。通过试验证明，在穿棒的横截面上方的30°处再增加两排喷孔即可实现内表面全覆盖。
5结论
总之，湿磁粉探伤在油井管接箍的生产过程中是一道非常关键的工序。但是，由于各种因素条件的限制，目前只能采用人工肉眼观察的方式来进行操作，该种方式操作方便、设备要求简单，但对探伤人员的素质要求较高，且由于人员长时间在阴暗的环境下工作，肉眼容易疲劳，造成漏检。因此，实现湿磁粉探伤观察自动化的问题是油井管接箍无损检测的发展前景。