海洋石油工程中的交流電磁軛改進(jìn)應(yīng)用

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摘要：海洋石油平臺建造過程中H型鋼、組合梁結(jié)構(gòu)作為主要支撐桿件，其焊縫的焊接質(zhì)量尤為重要。在對其T型焊縫磁粉檢驗時，傳統(tǒng)電磁軛的使用耗時費力。通過外加輔助裝置以及控制電路的調(diào)整，局部改動，促進(jìn)此種焊縫磁粉檢驗效率的提高，同時由于裝置的改進(jìn)，降低了檢驗人員的勞動強度，也對檢驗質(zhì)量的提高有一定幫助。

關(guān)鍵詞：海洋石油工程；磁粉檢測；磁軛；T型焊縫

引言

海洋石油平臺在建造過程中會使用大量的H型鋼，組合梁結(jié)構(gòu)作為支撐受力桿件，此種結(jié)構(gòu)中所涉及的焊縫往往要求進(jìn)行100%的磁粉檢驗，以確定焊縫中有無表面和近表面缺陷。2018年天津塘沽場地某海洋石油平臺在建項目中經(jīng)統(tǒng)計組合梁預(yù)制焊縫磁粉檢驗長度近9000m，約為該項目磁粉檢驗長度的1/5。此種焊縫為腹板與翼緣板相交的T型焊縫，采用埋弧焊接方法進(jìn)行焊接，接頭形式簡單，具有一定規(guī)模。針對此種焊縫的磁粉檢驗，常采用交流電磁軛法，對焊縫十字交叉磁化，以確保被檢區(qū)域不漏檢。上述磁粉檢驗方法，操作簡單，但較耗時費力，同時磁化交叉角度難以保證。針對H型鋼、組合梁T型接頭磁粉檢驗，通過改進(jìn)優(yōu)化磁粉檢測設(shè)備，以提高檢驗工作效率。磁粉檢測原理：磁粉檢測（MagneticParticleTesting，縮寫為MT），鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，使工件表面和近表面的磁力線發(fā)生局部畸變而產(chǎn)生漏磁場，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀和大小、形狀和嚴(yán)重程度。

1H型鋼，組合梁T型接頭焊縫磁粉檢驗工藝要求

海洋石油平臺項目H型鋼，組合梁焊縫磁粉檢測相關(guān)技術(shù)要求如下：檢測部位：焊縫及熱影響區(qū)；檢測溫度：≤57℃；檢測時機：焊接完成后24h；工件表面狀況：打磨；設(shè)備類型：N-1BS-3/B310S/Y-1；檢測方法：交流電磁軛（220V/50Hz）非熒光濕式磁粉；工件表面光照度：≥1000lux；磁懸液施加方法：噴灑；磁化方法：交叉磁化；磁懸液濃度：1.2~2.4ml/100ml。H型鋼、組合梁T型接頭磁粉檢驗效率的提升工作很難，依據(jù)海洋工程磁粉檢測特點及所用標(biāo)準(zhǔn)要求，在磁化方法不變，檢測工藝不變的情況下，我們選擇從改進(jìn)優(yōu)化設(shè)備方向入手，通過對設(shè)備的改良以達(dá)到檢驗效率的提升。但磁粉檢測設(shè)備的改進(jìn)需要克服多重困難，該類設(shè)備已應(yīng)用幾十年，設(shè)備的性能趨于完善，獲得業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可，同時市場上相關(guān)四腿磁軛設(shè)備的功能以及其通電形成的磁場為旋轉(zhuǎn)磁場，不宜使用步進(jìn)式的方法移動交叉磁軛，對于近表面缺陷也難以形成缺陷磁痕。同時，該設(shè)備需要外接調(diào)壓設(shè)備才可與交流電源線相連，其位于腿部滾輪的功能也沒有明顯效果，因此該設(shè)備在海洋工程領(lǐng)域的磁粉檢測應(yīng)用有限。2電磁軛改進(jìn)應(yīng)用介紹以往磁粉檢測中，使用單個磁軛磁化，一個方向磁化后手動旋轉(zhuǎn)90°對同一位置繼續(xù)磁化，以確保該區(qū)域各個方向的表面、近表面缺陷均可被發(fā)現(xiàn)，此種方式，交叉角度難以保證，依賴檢驗員的因素較多，同時由于手動操作，較耗時費力。我們設(shè)計兩個交流電磁軛組合后，采用輔助移動設(shè)備，便于磁化設(shè)備整體移動。當(dāng)采用兩個磁軛組裝在一起使用，設(shè)備自重增加，步進(jìn)移動較為費力，當(dāng)工作量較大時，檢驗員容易疲勞，影響檢驗工作。利用輔助移動設(shè)備幫助組裝后的磁軛移動，使磁軛移動靈活，同時易于控制步進(jìn)距離?；谝陨想姶跑棏?yīng)用改進(jìn)想法，對傳統(tǒng)電磁軛做出如下改進(jìn)。結(jié)構(gòu)改進(jìn)如圖1:設(shè)備控制電路改進(jìn)如圖

2：具體改進(jìn)說明：

移動式磁粉檢測的輔助設(shè)備，其特征在于：包括：磁軛固定裝置、通過把手支撐桿垂直安裝在磁軛固定裝置下面的移動式支架、安裝在磁軛固定裝置上的電路開關(guān)控制裝置，其中，電路開關(guān)控制裝置上安裝有磁軛開關(guān)控制按鈕（如圖1）。磁軛固定裝置包括：第一交流電磁軛、與第一交流電磁軛垂直相交連接的第二交流電磁軛，其中，第一交流電磁軛和的第二交流電磁軛垂直固定在移動式支架的居中位置；第一交流電磁軛與第二交流電磁軛的上下分別安裝有上擋板、下?lián)醢濉Ｒ苿邮街Ъ馨ǎ喊惭b在上擋板上的數(shù)個把手固定片、安裝在把手固定片上的把手，其中，把手安裝有把手支撐桿，把手支撐桿上垂直安裝在滾輪支撐板的上表面，在滾輪支撐板固定連接有萬向輪。電路開關(guān)控制裝置（如設(shè)備控制電路圖2）包括：第一繼電器線圈、與第一繼電器線圈并聯(lián)的第二繼電器線圈，其中，第一繼電器線圈和第二第一繼電器線圈的支路上，分別串聯(lián)有磁軛開關(guān)控制按鈕，且第一繼電器線圈與第二繼電器線圈分別與第一繼電器觸點、第二繼電器觸點相連；通過磁軛開關(guān)控制按鈕的閉合分別控制第一繼電器線圈、第二繼電器線圈，以實現(xiàn)對第一交流電磁軛及第二交流電磁軛的控制。所述把手與把手支撐桿是以Y型節(jié)點的形式連接，節(jié)點角度為60°。當(dāng)采用改進(jìn)優(yōu)化后的設(shè)備，磁軛相對固定，交叉方向更精確，同時免去人手部操作，省時省力；設(shè)備控制電路實現(xiàn)弱電控制強電，安全性也大大提高。具體現(xiàn)場應(yīng)用實驗數(shù)據(jù)如表1，以H型鋼組合梁磁粉檢驗工作量10m為例。

3交流電磁軛改進(jìn)的效果總結(jié)

傳統(tǒng)磁粉檢測設(shè)備改進(jìn)采用上述技術(shù)方案，促使其檢驗操作輕便，不僅解決了海洋鋼結(jié)構(gòu)中，組合梁翼緣板與腹板連接T型焊縫的磁粉檢驗磁軛設(shè)備的交叉角度不準(zhǔn)確的問題，大大提高了檢驗設(shè)備的檢驗效率和檢驗質(zhì)量。而且還能夠輔助磁粉檢測設(shè)備移動，解決了人員勞動強度較大的問題，大大提高了檢驗人員用電的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國特種設(shè)備無損檢測人員資格考核統(tǒng)編教材《磁粉檢測》第二版.

作者：趙忠祥 王猛 陳芝瑞 李雅林 付維民 單位：海洋石油工程股份有限公司