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1、MT工艺题和综合题答题分析一、工艺题(30分)一低温容器用甲型平焊法兰，精车表面，其结构型式及几何尺寸如图1所示，材料牌号为09MnNiD (剩磁Br=0.76T，矫顽力Hc =940A/m)。法兰公称压力为1.6MPa，工作温度为-20。要求采用磁粉检测方法检验螺栓孔内壁表面的纵向不连续性，以高等级灵敏度进行探伤，检测标准为JB/T4730.4-2005，质量验收等级级。请根据工件特点选择最适宜的方法、编制磁粉检测工艺卡并填写操作要求及主要工艺参数。图1：平焊法兰现有如下探伤设备与器材: 1、EE-1000型单磁轭角磁粉探伤仪、CXE-2000型旋转磁场磁粉探伤仪、CJX-1000型交流磁粉
2、探伤仪、CEW-4000型移动式磁粉探伤仪2、 GD-3型毫特斯拉计。3、ST-80（C）型照度计。4、UV-A型紫外辐照度计。5、黑光灯。6、YC2型荧光磁粉、黑磁粉、BW-1型黑磁膏、水、煤油、LPW-3号油基载液。7、A1、C、D型试片。8、磁悬液浓度测定管。9、2-10倍放大镜。10、10mm铜棒。11、其他需要的辅助器材。编制工艺卡的要求：1、在“计算依据”栏中应填写采用检测标准的磁化电流计算公式、考生认为与确定工艺参数相关的其它计算公式和计算过程。2、在“操作要求及主要工艺参数”栏中应按检测顺序及工艺卡所要求的内容逐项填写。3、在工艺卡“编制”、“审核”、“批准”栏中填写其资格等级
3、，职务和日期。磁粉探伤工艺卡(20分)（参考答案）工件名称平焊法兰工件规格1130/1070/100040mm材料牌号09MnNiD检测部位螺栓孔内壁表面表面状况精车探伤设备CJX-1000型、或CEW-4000型(2.0分)检验方法湿法连续法交流电（或直流电）(3.0分)紫外光照度或工件表面光照度黑光灯辐照度1000W/c 或工件表面光照度1000lx (1.0分)标准试片C-15/50(1.0分)磁化方法中心导体法(3.0分)磁粉、载液及磁悬液配制浓度YC2荧光磁粉LPW-3号油基载液0.5-3.0g/L 或非荧光磁粉水载液10-25g/L(1.0分)磁悬液施加方法喷洒(0.5分)磁化规范
4、I=(240-450)A（交流电）I=(360-960)A（直流电）并根据标准试片实测结果确定(3.0分)检测方法标准JB/T4730.4-2005(0.5分)质量验收等级级(0.5分)不允许缺 陷1、任何裂纹和白点。2、任何线性缺陷磁痕。3、在评定框内，单个圆型缺陷磁痕d2.0mm或2.0mm的圆型缺陷超过一个。4、综合评级超标的缺陷磁痕。 (2.0分)计算依据1、按JB/T4730.4-2005表3交流电连续法、中心导体法磁化规范I=(8-15)D计算，D=30mm，则I=(240-450)A；直流电I=(12-32)D，I=(360-960)A。2、10mm铜棒进行中心导体法磁化，选取的
5、磁化电流值应保证灵敏度试片上人工缺陷磁痕清晰显示。3、24个螺栓孔分别进行磁化、检测.（1.5分）示意草图中心导体法磁化示意图（1.0分）工序号工序名称操作要求及主要工艺参数（10分）1预处理1、清除工件表面油脂或其他粘附磁粉的物质。 (0.5) 2磁化磁化顺序1、采用中心导体法（通电铜棒置于孔中心）磁化被检测法兰螺栓孔 内壁表面纵向缺陷。 (1.0)试片校核1、应将C型试片弯成与30mm螺栓孔曲率相同状态，贴在孔内壁。（0.5）2、磁化时，先按JB/T4730.4-2005标准中表3公式计算出的磁化电流磁化。 (0.5)3、再采用C-8/50试片验证磁化电流，以试片上人工缺陷清晰显示时的电流
6、为最终磁化规范。 (0.5)磁化次数同一螺栓孔至少磁化两次。24个孔分别磁化。 (0.5)磁化时间采用连续法磁化，磁化、施加磁悬液及观察必须在通电时间内完成，通电1-3S,停施磁悬液1S后才停止磁化。 (0.5)3检验与复验观察时机检验在磁痕形成后立即进行。 (0.5)检验环境荧光法：紫外光1000uW/cm2 暗室可见光照度20lx。或(非荧光法：可见光下工件表面光照度1000lx)。(0.5)缺陷观察磁痕观察需采用相关辅助器材和措施，如：内窥镜、反光镜、多角度观察等。 (0.5)超标缺陷处理发现超标缺陷后认真记录，然后清除至肉眼不可见，再用MT复验，直至缺陷被完全清除。 (0.5)4记录记
7、录方式采用照相、录像和可剥性塑料薄膜等方式记录缺陷，同时应用草图标示。记录内容记录缺陷形状，数量，尺寸和部位。 (0.5)5退磁无特殊要求时不需退磁； (0.5)6后处理清除工件表面多余的磁悬液和磁粉 (0.5)7报告按JB/T4730.4-2005第9.1条要求签发MT报告 (0.5)编制MT-III（或MT-II）(0.5)审核MT-III (或责任师)（0.5）批准单位技术负责人 (0.5)年 月 日年 月 日年 月 日三、综合题(40分)某压力管道元件制造单位生产一批配法兰式三通，实物照片见图2，规格尺寸如图3所示，材料牌号为16Mn（锻），其磁性能与16MnR（材料供应状态）基本一致
8、。三通制造工艺采用模锻后经机加工至规定尺寸，机加工后表面粗糙度为3.2m。制造单位为保证产品质量，采用MT方法检测三通在制造过程中可能产生的表面缺陷。请按照JB/T4730.42005，采用中等级灵敏度探伤，验收级别为级，回答下列问题。图2 实物照片 图3规格尺寸现有如下探伤设备与器材：1、 CZQ-6000固定式磁粉探伤机、CYD-3000移动式磁粉探伤机、CEW-2000固定式磁粉探伤机，以上探伤机均配置300100mm的线圈，5匝。2、电缆线，长3m 3、支杆1付4、25500mm铜棒5、磁粉、磁悬液；标准试片；磁粉检测其它辅助器材。1、根据产品的制造工序，你认为该三通在制造过程中容易产
9、生什么缺陷？并分析缺陷的磁痕特征。（4分）答：该三通在制造过程中容易产生锻造裂纹、锻造折叠和发纹。（1分）锻造裂纹具有尖锐的根部或边缘，磁痕浓密清晰，呈直线或弯曲线状。（1分）锻造折叠多发生在倒角部位，磁痕呈纵向直线状。（1分）发纹磁痕特征是：锻件中的发纹沿金属流动方向分布，有直线和弯曲线状，磁痕清晰而不浓密，两头是圆角。（1分）2、结合产品材料的磁性能和结构形状，你认为该三通能否采用剩磁法进行检测？并简述理由（3分）答：16Mn（锻）磁性能与16MnR（材料供应状态）基本一致，其剩磁为0.75T, 矫顽力为320A/m，不符合JB/T4730.4-2005关于剩磁法检测的条件（矫顽力在1kA
10、/m以上，剩磁在0.8T以上），因此不可以进行剩磁法检测。（2分）另外，该三通工件形状较为复杂，不易得到所需剩磁，因此也不宜选用剩磁法检测。（1分）3、简述磁感应线的特性和用途。（3分）答：磁感应线的特性：（2分）(1) 磁感应线是具有方向性的闭合曲线。在磁体内，磁感应线是由S极到N极，在磁体外，磁感应线是由N极出发，穿过空气进入S极的闭合曲线。(2) 磁感应线互不相交；(3) 磁感应线可描述磁场的大小和方向；(4) 磁感应线沿磁阻最小路径通过。磁感应线的作用：可大致描绘工件中磁场的大小、方向和分布情况，在磁感应线上每点的切线方向都与该点的磁场方向一致。单位面积上的磁感应线数目与磁场的大小成正
11、比，因此可用磁感应线的疏密程度反映磁场的大小。（1分）4、采用中心导体法对三通进行磁化，如下图所示，请比较图示中三通外表面A、B、C、D四处的磁感应强度大小，并简述理由。（4分）答：磁感应强度ABCD（1分）理由：A处离中心导体最近，B处其次，C处和D处离中心最远，因此A处的其磁感应强度高于B处，B处的磁感应强度高于C处和D处。（1分）C处与D处与中心导体的距离相等，但C处磁感应线走向基本不受三通侧面10211管口的干扰，大部分可以在工件中形成闭合的回路，回路的磁阻较小。而D处的磁感应线走向会受到三通侧面10211管口的干扰，部分磁感应线逸出10211管口表面，又在另一侧进入工件形成闭合回路，
12、使回路的磁阻增大，因此其磁感应强度小于C处。（2分）5、采用中心导体法对该三通进行磁化，若采用严格磁化规范，要求工件表面的切线磁场强度应达到3.2 kA/m4.8kA/m。问是否可以采用相同磁化电流值一次磁化，使图示中A区（60圆周面）、B区（60/110圆锥面）和C区（102圆周面）的外表面磁场强度满足要求？若不可以，则至少应磁化几次？并回答磁化次序和每次磁化的电流值、检测区域。（7分）答：根据要求，工件表面的切线磁场强度应达到3.2 kA/m4.8kA/m，对于60圆周面，根据安培环路定律，I=DHI1=DH1=3.140.063200603(A)I2=DH2=3.140.06480090
13、4 (A) 选择的磁化电流I范围为603904(A)对于（60/110圆锥面），对最大直径110处I1=DH1=3.140.1132001105(A)I2=DH2=3.140.1148001658(A) 选择的磁化电流I范围为11051658(A)两次的磁化电流范围不交叠，因此不可以采用一次磁化，可以检测图示中A区、B区和C区的外表面轴向缺陷。（2分）应至少采用两次磁化。（1分）第一次磁化为检测A区，其电流值取值在603904(A)范围内，考虑到磁化时同时检测60/110圆锥面靠近小锥的一部分，其磁化电流宜取较大值904A，在此电流值下圆锥面可以检测的最大直径D为：D=I/H1=904/3.1
14、43200=0.0896m其对应离小锥面60处距离为30(0.0896-0.06)/(0.11-0.06) =0.018m（2分）第二次磁化取电流在11051658(A)范围内，考虑到检测C区和60/110圆锥面靠近大锥的一部分，其磁化电流取较小值1105A，在此电流值下圆锥面可以检测的最小直径D为： D=I/H2=1105/3.144800=0.0733m其对应离大锥面100处距离为30(0.11-0.0733)/(0.11-0.06) =0.019m两次磁化时在60/110圆锥面部分有0.019+0.018-0.03=0.07m的重叠区。（电流值可取其它值，只要其相应的检测区域在60/11
15、0圆锥面有重叠）（2分）6、为检测三通侧面102圆周面（图示中的D区）外表面纵向缺陷，采用如下图所示的磁化布置，请比较图示中A、B、C三处的磁感应强度大小。如果灵敏度试验时A、B的灵敏度满足要求，而C处的灵敏度不满足要求，问应增加怎样的磁化布置（在原图上绘图说明），才能保证C处的灵敏度满足要求？（3分）答：磁感应强度ABC（1分）应再增加一次绕电缆法磁化，磁化布置如下图。（2分）7、为检测图示中A点的周向缺陷，在下列图示的、种四种方法中，在相同的磁化电流条件下，请比较四种磁化方法在A点形成的磁感应强度的大小，并说明理由。（6分） 答：在A点形成的磁感应强度，其磁化布置（2分）次序错一处扣1分，
16、扣完为止。理由：磁化布置磁动势有迭加效应，优于磁化布置。（1分）在磁化布置中，A处的磁感应线走向会受到三通侧面10211管口的干扰，部分磁感应线逸出10211管口表面，又在另一侧进入工件形成闭合回路，使回路的磁阻增大。而在磁化布置中，另一个三通与之相接，在A处的磁感应线大部分从一只三通进入另一只三通，在两只三通间形成闭合回路，因为磁感应线沿阻力最小的路径通过，磁感应线穿过空气的距离小于磁化布置的情况，其磁路的磁阻相对较小，因此在A点形成的磁感应强度大于磁化布置。（2分）磁化布置磁动势相互抵消，不会在A点形成有效磁场。（1分）8、在下图的磁化布置中（相接处空气间隙可忽略不计），图示中、处外表面缺
17、陷（缺陷、在圆周面顶部，缺陷、在圆周面正面中间部位），哪些缺陷不能可靠地检出？并简述其不能检出的理由。（5分）答：缺陷、不能可靠地检出。（2分）错一处扣1分，扣完为止。缺陷、缺陷方向与磁感应线平行，因此不能可靠地检出。（1分）在此磁化布置中，通过磁感应线的特性分析，电缆磁动势在侧面102圆周面顶部附近形成的磁感应线，沿磁阻最小路径通过的原则，大部分沿着靠近102圆周面与三通正方形平面交接处位置绕过，如下图所示，而靠近圆周面正面中部区域的磁感应线在另一侧三通磁动势的作用下，磁感应线在从两个三通的圆周面通过，在两只三通间形成闭合回路，磁感应线走向图参加下图（只画一个三通）。因此在102圆周面顶部靠
18、近管口位置不能形成有效磁场，由此分析，缺陷、不能有效检出。（2分）9、简述制订磁化规范的方法？在上题的磁化布置中，怎样确定磁化规范？（5分）答：磁场强度足够的磁化规范可通过下述一种或综合四种方法来确定：（2分）a） 用磁化电流表征的磁场强度按经验公式计算；b） 利用材料的磁特性曲线，确定合适的磁场强度；c） 用磁场强度计测量施加在工件表面的切线磁场强度。连续法检测时应达到2.4 kA/m4.8kA/m，剩磁法检测时应达到14.4kA/m。d） 用标准试片（块）来确定磁场强度是否合适。在上题的磁化布置中，可用标准试片来确定磁场强度是否合适。（1分）由于工件形状比较复杂，也可选用多个标准试片，同时
19、分别贴在工件上不同的部位，可看出工件磁化后，被检表面不同部位的磁化状态或灵敏度的差异，可确定大致理想的磁化规范。（2分）二、综合题(60分)某压力管道元件制造单位生产一批180急弯弯头，形状规格如图2所示，材料牌号为15CrMo，弯头制造采用中频感应加热推制工艺，制造工序为：切割下料送料中频加热成型校型热处理表面喷丸处理端部机加工喷漆/标志包装储运。因用户要求弯头端面加工成I型坡口。制造单位为保证产品质量，采用MT方法检测弯头在制造过程中可能产生的表面及近表面缺陷，检测面为弯头外表面。请按照JB/T4730.42005，采用中等级灵敏度探伤，验收级别为级，回答下列问题。 图2 180急弯弯头现
20、有如下探伤设备与器材：2、 CZQ-6000固定式磁粉探伤机、CYD-3000移动式磁粉探伤机、CEW-2000固定式磁粉探伤机，以上探伤机均配置300100mm的线圈，5匝。2、CDX1磁轭探伤仪（交流电，平面磁极2020，磁轭带活动关节）3、电缆线，长3m 4、支杆1付5、25500mm铜棒6、GD-3型毫特斯拉计、ST-80（C）型照度计、UV-A型紫外辐照度计、黑光灯。7、YC2型荧光磁粉、黑磁粉、BW-1型黑磁膏、水、煤油、LPW-3号油基载液。8、A1、C型试片。9、磁悬液浓度测定管。10、2-10倍放大镜。1根据弯头的制造工序，你认为外表面磁粉检测应放在哪道工序之后？并简述理由。
21、（7分）答：应放在端部机加工之后，其理由如下：1）喷漆/标志后外表面有涂层，磁粉检测不可靠，因此磁粉检测应放在喷漆/标志之前进行。2）热处理会产生热处理裂纹，因此磁粉检测应放在热处理之后。3）热处理后工件表面有氧化皮，表面喷丸处理后能去除氧化皮，并使表面光洁度满足磁粉检测要求。4）机加工使缺陷露出表面，另外，平整的表面使电缆缠绕法磁化时弯头的接长成为可能。（放在表面喷丸处理后可得6分，放在热处理后得4分，因为未考虑热处理后氧化皮对检测的影响，其它回答均不得分。）2简述MT、PT各自的优点（至少回答5点），并从检测效率、缺陷检测要求、检测灵敏度方面，分析比较MT、PT中哪种方法较适合于对该批弯头
22、的检测？（7分）答：MT优点：(1)可检测出铁磁性材料表面和近表面(开口和不开口)的缺陷。(2)能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度。(3)具有很高的检测灵敏度，可检测微米级宽度的缺陷。(4)单个工件检验速度快,工艺简单，成本低，污染轻。(5)结合使用各种磁化方法，几乎不受工件大小和几何形状的影响。(6)检验缺陷重复性好。(7)磁粉探伤一橡胶铸型法可间断监测小孔内壁早期疲劳裂纹的产生和发展。(8)可检验受腐蚀的表面。（至少回答5点，2.5分）PT优点：(1)可检测出任何非松孔性材料表面开口的缺陷。(2)能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度。(3)具有较高的检测灵敏度。(4)
23、着色探伤不用设备，不用水电，特别适用于现场检验。(5)检验不受工件几何形状和缺陷方向的影响。(6)对针孔、疏松缺陷的检测灵敏度高。（至少回答5点，2.5分）针对该批弯头的检测，MT检测效率高，能检出表面和近表面(开口和不开口)的缺陷，满足缺陷检测要求，而PT只能使出表面开口缺陷，另外，MT检测灵敏度相对PT要高，因此MT较适合于对该批弯头的检测。(2分)3某MT-级人员为提高检测效率，将多个弯头挂在25500mm铜棒上，对铜棒通电进行磁化操作，如图3所示，磁化电流值按偏置芯棒法磁化规范选取，你认为该MT-级人员的操作正确吗？并简述理由。（6分）答：该MT级人员的操作不正确。(2分）1）根据右手
24、定则：当电流流过导体时，产生的磁场是以导体中心轴线为圆心的同心圆。当180急弯弯头放在铜导体上，由于急弯弯头不能在工件中完成闭合的磁路，磁场发生畸变，磁力线是通过空气才闭合，使被检工件中的磁场被大大减弱、扭曲并且分布不均匀。因此这是一种不可靠的磁化方法。(2分）另外，偏置芯棒法磁化规范的确定是基于磁力线完全在工件中形成闭合回路这一前提条件下才成立，因此标准规定的经验公式在此情况下不适用。(2分）4简述触头法的优点和缺点，针对该批弯头进行检测，你认为用触头法合适吗？并简述理由。（7分）答：触头法的优点：（2分） 设备轻便，可携带到现场检验，灵活方便； 可将周向磁场集中在经常出现缺陷的局部区域进行
25、检验； 检测灵敏度高。触头法的缺点：（2分） 一次磁化只能检验较小的区域； 接触不良会引起工件过热和打火烧伤； 大面积检验时，要求分块累积检验，很费时。该弯头的材料为15CrMo，触头接触不良会引起电弧击伤，很容易在工件上产生裂纹，因此不宜用触头法检测，另外，触头法检测效率低，很费时，也不适用于该类弯头的批量检测。（3分）5简述磁轭法的优点和缺点，针对该批弯头进行检测，你认为用磁轭法合适吗？并简述理由。 （7分）答：磁轭法的优点：（2分） 非电接触；改变磁轭方位，可发现任何方向的缺陷；便携式磁轭可带到现场检测，灵活，方便；可用于检测带漆层的工件（当漆层厚度允许时）；检测灵敏度较高。磁轭法的缺点
26、：（2分） 几何形状复杂的工件检验较困难；磁轭必须放到有利于缺陷检出的方向；用便携式磁轭一次磁化只能检验较小的区域，大面积检验时，要求分块累积，很费时；磁轭磁化时应与工件接触好，尽量减小间隙的影响。该弯头的管径和弯曲半径均较小，表面不平整，且磁轭的磁极为平面，难以保证磁极和工件表面接触良好，因此检测灵敏度难以保证；另外，磁轭法检测效率低，不适用于该类弯头的批量检测。（3分）6为检测弯头的纵向缺陷，用电缆穿过弯头的轴线进行磁化（中间用非铁磁性材料支撑电缆），如图4所示，请比较图示中A和B两点的磁感应强度大小，并简述理由。（6分）图4答：B点的磁感应强度较大。（2分）其理由如下：用电缆穿过弯头的轴
27、线进行磁化，磁感应线的分布如右图所示，由工件表面磁感应线的分布图中可以看出，B处的磁感应线密度最高，A处的磁感应线密度最低。（4分）7为检测弯头的横向缺陷，用电缆缠绕法对工件进行磁化，请比较图5a和图5b所示的两种磁化布置方法中，哪种方法检测灵敏度和检测效率较高？并简述理由。（7分）图5a 图5b答：1)在图5a所示的磁化布置方法中，用线圈法进行纵向磁化时，磁力线会逸出工件端面进入空气中，再通过空气形成闭合回路，因此外加磁场中磁化时，在它的端头产生磁极，这些磁极形成了退磁场，它对外加磁场有削弱作用。另外，从磁阻定律分析，磁力线在工件两端穿过空气再形成闭合回路，磁力线穿过空气中的距离很长，其磁路
28、的磁阻很大，导致有效磁场强度减弱。（2分）2)反之，在图5b所示的磁化布置方法中，用线圈法进行纵向磁化时，磁力线穿过两弯头端面的极薄的空气间隙，从一只弯头再进入另一只弯头，因为磁力线沿阻力最小的路径通过，几乎全部磁力线在两弯头中形成闭合回路，外逸的磁力线很少，因此在此情况下形成的退磁场很小。另外，从磁阻定律分析，磁力线穿过空气的距离远小于前种情况，其磁路的磁阻相对较小，因此有效磁场强度较前者强。（2分）3）另外，图5a所示的磁化布置方法中，需要分段磁化，且只能检测一个弯头，而图5b所示的磁化布置方法中，由于磁力线沿工件形成闭合回路，一次磁化可检测电缆覆盖区域外的所有缺陷，再用一次磁化检测原先电
29、缆覆盖区域，且可完成两个弯头的检测，相对来说检测效率较高。（3分）8针对该弯头的规格尺寸和缺陷检测要求，在交流电和直流电两种电流类型中，你认为选择哪种电流较合适？并简述理由。（6分）答：选用直流电较合适，其理由如下：（2分）（1）根据检测要求，采用磁粉检测方法检测弯头在制造过程中可能产生的表面和近表面缺陷，而交流电由于具有趋肤效应，因此对表面缺陷有较高的灵敏度，但对近表面缺陷灵敏度很低，不能满足检测要求。（2分）（2）直流电磁场渗入深度大，检测缺陷的深度也大，能够检测弯头的近表面缺陷；特别是该弯头的壁厚只有4mm，直流电磁通能相对集中，不致于产生磁力线在厚度方向上发散太多而导致对表面缺陷检测灵
30、敏度的下降，因此在此情况下，采用直流电检测能兼顾表面和近表面缺陷的检测。（2分）9什么叫磁路定律？写出具体公式。并请用磁路定律分析图6所示的电缆缠绕法磁化时，两弯头端面间的空气间隙L0对磁粉检测的影响。（7分）图6答：磁通量等于磁动势与磁阻之比，称为磁路定律。（2分）公式表示如下：（2分）NI为磁动势，为磁通量，L/S为磁阻，用rm表示。从磁路定律可以得出：磁路的磁阻与磁路的长度成正比，与其截面积及其磁路的铁磁性材料的磁导率成反比。通过图6可以看出：磁力线穿过两弯头端面的空气间隙，从一只弯头再进入另一只弯头，由于空气的磁导率远小于工件的磁导率，因此，两弯头端面间的空气间隙L0越大，等于磁阻越大，从而降低了有效磁通。当然也就会降低工件的磁化程度，结果必然造成检测灵敏度的下降。此外由于间隙的存在，将会在磁极附近产生漏磁场，间隙越大所产生的漏磁场就越严重，由于间隙产生的漏磁场会干扰端面附近由缺陷产生的漏磁场，从而影响对端面附近缺陷的检测。（3分）
