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(tái)建造過(guò)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(duì)其T型焊縫磁粉檢驗(yàn)時(shí)，傳統(tǒng)電磁軛的使用耗時(shí)費(fèi)力。通過(guò)外加輔助裝置以及控制電路的調(diào)整，局部改動(dòng)，促進(jìn)此種焊縫磁粉檢驗(yàn)效率的提高，同時(shí)由于裝置的改進(jìn)，降低了檢驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，也對(duì)檢驗(yàn)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(cè)；磁軛；T型焊縫

引言

海洋石油平臺(tái)在建造過(guò)程中會(huì)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(yàn)，以確定焊縫中有無(wú)表面和近表面缺陷。2018年天津塘沽場(chǎng)地某海洋石油平臺(tái)在建項(xiàng)目中經(jīng)統(tǒng)計(jì)組合梁預(yù)制焊縫磁粉檢驗(yàn)長(zhǎng)度近9000m，約為該項(xiàng)目磁粉檢驗(yàn)長(zhǎng)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(jiǎn)單，具有一定規(guī)模。針對(duì)此種焊縫的磁粉檢驗(yàn)，常采用交流電磁軛法，對(duì)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(yàn)方法，操作簡(jiǎn)單，但較耗時(shí)費(fèi)力，同時(shí)磁化交叉角度難以保證。針對(duì)H型鋼、組合梁T型接頭磁粉檢驗(yàn)，通過(guò)改進(jìn)優(yōu)化磁粉檢測(cè)設(shè)備，以提高檢驗(yàn)工作效率。磁粉檢測(cè)原理：磁粉檢測(cè)（MagneticParticleTesting，縮寫(xiě)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(chǎng)，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見(jiàn)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(yàn)工藝要求

海洋石油平臺(tái)項(xiàng)目H型鋼，組合梁焊縫磁粉檢測(cè)相關(guān)技術(shù)要求如下：檢測(cè)部位：焊縫及熱影響區(qū)；檢測(cè)溫度：≤57℃；檢測(cè)時(shí)機(jī)：焊接完成后24h；工件表面狀況：打磨；設(shè)備類(lèi)型：N-1BS-3/B310S/Y-1；檢測(cè)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(yàn)效率的提升工作很難，依據(jù)海洋工程磁粉檢測(cè)特點(diǎn)及所用標(biāo)準(zhǔn)要求，在磁化方法不變，檢測(cè)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(guò)對(duì)設(shè)備的改良以達(dá)到檢驗(yàn)效率的提升。但磁粉檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)需要克服多重困難，該類(lèi)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(shí)市場(chǎng)上相關(guān)四腿磁軛設(shè)備的功能以及其通電形成的磁場(chǎng)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，不宜使用步進(jìn)式的方法移動(dòng)交叉磁軛，對(duì)于近表面缺陷也難以形成缺陷磁痕。同時(shí)，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(méi)有明顯效果，因此該設(shè)備在海洋工程領(lǐng)域的磁粉檢測(cè)應(yīng)用有限。2電磁軛改進(jìn)應(yīng)用介紹以往磁粉檢測(cè)中，使用單個(gè)磁軛磁化，一個(gè)方向磁化后手動(dòng)旋轉(zhuǎn)90°對(duì)同一位置繼續(xù)磁化，以確保該區(qū)域各個(gè)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(yàn)員的因素較多，同時(shí)由于手動(dòng)操作，較耗時(shí)費(fèi)力。我們?cè)O(shè)計(jì)兩個(gè)交流電磁軛組合后，采用輔助移動(dòng)設(shè)備，便于磁化設(shè)備整體移動(dòng)。當(dāng)采用兩個(gè)磁軛組裝在一起使用，設(shè)備自重增加，步進(jìn)移動(dòng)較為費(fèi)力，當(dāng)工作量較大時(shí)，檢驗(yàn)員容易疲勞，影響檢驗(yàn)工作。利用輔助移動(dòng)設(shè)備幫助組裝后的磁軛移動(dòng)，使磁軛移動(dòng)靈活，同時(shí)易于控制步進(jìn)距離?；谝陨想姶跑棏?yīng)用改進(jìn)想法，對(duì)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(shuō)明：

移動(dòng)式磁粉檢測(cè)的輔助設(shè)備，其特征在于：包括：磁軛固定裝置、通過(guò)把手支撐桿垂直安裝在磁軛固定裝置下面的移動(dòng)式支架、安裝在磁軛固定裝置上的電路開(kāi)關(guān)控制裝置，其中，電路開(kāi)關(guān)控制裝置上安裝有磁軛開(kāi)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(dòng)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?。移?dòng)式支架包括：安裝在上擋板上的數(shù)個(gè)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(wàn)向輪。電路開(kāi)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(kāi)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(diǎn)、第二繼電器觸點(diǎn)相連；通過(guò)磁軛開(kāi)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(diǎn)的形式連接，節(jié)點(diǎn)角度為60°。當(dāng)采用改進(jìn)優(yōu)化后的設(shè)備，磁軛相對(duì)固定，交叉方向更精確，同時(shí)免去人手部操作，省時(shí)省力；設(shè)備控制電路實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，安全性也大大提高。具體現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1，以H型鋼組合梁磁粉檢驗(yàn)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(cè)設(shè)備改進(jìn)采用上述技術(shù)方案，促使其檢驗(yàn)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(yàn)磁軛設(shè)備的交叉角度不準(zhǔn)確的問(wèn)題，大大提高了檢驗(yàn)設(shè)備的檢驗(yàn)效率和檢驗(yàn)質(zhì)量。而且還能夠輔助磁粉檢測(cè)設(shè)備移動(dòng)，解決了人員勞動(dòng)強(qiáng)度較大的問(wèn)題，大大提高了檢驗(yàn)人員用電的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)特種設(shè)備無(wú)損檢測(cè)人員資格考核統(tǒng)編教材《磁粉檢測(cè)》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