海洋石油工程中的交流电磁轭改进应用

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摘要：海洋石油平台建造过程中H型钢、组合梁结构作为主要支撑杆件，其焊缝的焊接质量尤为重要。在对其T型焊缝磁粉检验时，传统电磁轭的使用耗时费力。通过外加辅助装置以及控制电路的调整，局部改动，促进此种焊缝磁粉检验效率的提高，同时由于装置的改进，降低了检验人员的劳动强度，也对检验质量的提高有一定帮助。

关键词：海洋石油工程；磁粉检测；磁轭；T型焊缝

引言

海洋石油平台在建造过程中会使用大量的H型钢，组合梁结构作为支撑受力杆件，此种结构中所涉及的焊缝往往要求进行100%的磁粉检验，以确定焊缝中有无表面和近表面缺陷。2018年天津塘沽场地某海洋石油平台在建项目中经统计组合梁预制焊缝磁粉检验长度近9000m，约为该项目磁粉检验长度的1/5。此种焊缝为腹板与翼缘板相交的T型焊缝，采用埋弧焊接方法进行焊接，接头形式简单，具有一定规模。针对此种焊缝的磁粉检验，常采用交流电磁轭法，对焊缝十字交叉磁化，以确保被检区域不漏检。上述磁粉检验方法，操作简单，但较耗时费力，同时磁化交叉角度难以保证。针对H型钢、组合梁T型接头磁粉检验，通过改进优化磁粉检测设备，以提高检验工作效率。磁粉检测原理：磁粉检测（MagneticParticleTesting，缩写为MT），铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和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、形状和严重程度。

1H型钢，组合梁T型接头焊缝磁粉检验工艺要求

海洋石油平台项目H型钢，组合梁焊缝磁粉检测相关技术要求如下：检测部位：焊缝及热影响区；检测温度：≤57℃；检测时机：焊接完成后24h；工件表面状况：打磨；设备类型：N-1BS-3/B310S/Y-1；检测方法：交流电磁轭（220V/50Hz）非荧光湿式磁粉；工件表面光照度：≥1000lux；磁悬液施加方法：喷洒；磁化方法：交叉磁化；磁悬液浓度：1.2~2.4ml/100ml。H型钢、组合梁T型接头磁粉检验效率的提升工作很难，依据海洋工程磁粉检测特点及所用标准要求，在磁化方法不变，检测工艺不变的情况下，我们选择从改进优化设备方向入手，通过对设备的改良以达到检验效率的提升。但磁粉检测设备的改进需要克服多重困难，该类设备已应用几十年，设备的性能趋于完善，获得业内普遍认可，同时市场上相关四腿磁轭设备的功能以及其通电形成的磁场为旋转磁场，不宜使用步进式的方法移动交叉磁轭，对于近表面缺陷也难以形成缺陷磁痕。同时，该设备需要外接调压设备才可与交流电源线相连，其位于腿部滚轮的功能也没有明显效果，因此该设备在海洋工程领域的磁粉检测应用有限。2电磁轭改进应用介绍以往磁粉检测中，使用单个磁轭磁化，一个方向磁化后手动旋转90°对同一位置继续磁化，以确保该区域各个方向的表面、近表面缺陷均可被发现，此种方式，交叉角度难以保证，依赖检验员的因素较多，同时由于手动操作，较耗时费力。我们设计两个交流电磁轭组合后，采用辅助移动设备，便于磁化设备整体移动。当采用两个磁轭组装在一起使用，设备自重增加，步进移动较为费力，当工作量较大时，检验员容易疲劳，影响检验工作。利用辅助移动设备帮助组装后的磁轭移动，使磁轭移动灵活，同时易于控制步进距离。基于以上电磁轭应用改进想法，对传统电磁轭做出如下改进。结构改进如图1:设备控制电路改进如图

2：具体改进说明：

移动式磁粉检测的辅助设备，其特征在于：包括：磁轭固定装置、通过把手支撑杆垂直安装在磁轭固定装置下面的移动式支架、安装在磁轭固定装置上的电路开关控制装置，其中，电路开关控制装置上安装有磁轭开关控制按钮（如图1）。磁轭固定装置包括：第一交流电磁轭、与第一交流电磁轭垂直相交连接的第二交流电磁轭，其中，第一交流电磁轭和的第二交流电磁轭垂直固定在移动式支架的居中位置；第一交流电磁轭与第二交流电磁轭的上下分别安装有上挡板、下挡板。移动式支架包括：安装在上挡板上的数个把手固定片、安装在把手固定片上的把手，其中，把手安装有把手支撑杆，把手支撑杆上垂直安装在滚轮支撑板的上表面，在滚轮支撑板固定连接有万向轮。电路开关控制装置（如设备控制电路图2）包括：第一继电器线圈、与第一继电器线圈并联的第二继电器线圈，其中，第一继电器线圈和第二第一继电器线圈的支路上，分别串联有磁轭开关控制按钮，且第一继电器线圈与第二继电器线圈分别与第一继电器触点、第二继电器触点相连；通过磁轭开关控制按钮的闭合分别控制第一继电器线圈、第二继电器线圈，以实现对第一交流电磁轭及第二交流电磁轭的控制。所述把手与把手支撑杆是以Y型节点的形式连接，节点角度为60°。当采用改进优化后的设备，磁轭相对固定，交叉方向更精确，同时免去人手部操作，省时省力；设备控制电路实现弱电控制强电，安全性也大大提高。具体现场应用实验数据如表1，以H型钢组合梁磁粉检验工作量10m为例。

3交流电磁轭改进的效果总结

传统磁粉检测设备改进采用上述技术方案，促使其检验操作轻便，不仅解决了海洋钢结构中，组合梁翼缘板与腹板连接T型焊缝的磁粉检验磁轭设备的交叉角度不准确的问题，大大提高了检验设备的检验效率和检验质量。而且还能够辅助磁粉检测设备移动，解决了人员劳动强度较大的问题，大大提高了检验人员用电的安全性。

参考文献：

[1]全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材《磁粉检测》第二版.

作者：赵忠祥 王猛 陈芝瑞 李雅林 付维民 单位：海洋石油工程股份有限公司