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1、涡流探伤仪在油回火弹簧钢丝生产中的应用杨振涛方俊沈东开( 宝钢集团上海二钢有限公司2 0 0 0 9 0 )摘要介绍涡流无损探伤仪基本原理、设备组成、使用方法及实际使用情况。生产实践证明：涡流探伤仅在探测钢丝表面缺陷上具有极为重要的作用，是生产重要用途弹簧钢丝必不可少的检测工具，是保证高品质弹簧生产的基本条件。关饕词涡流探伤；油淬火一回火弹簧钢丝；表面缺陷A p p l i c a t i o no fE d d yF l a wD e t e c t o rt oO i l 。t e m p e r e dS p r i n gS t e e lW i r eP r o d u c t i
2、o nY a n gZ h e n t a oF a n gJ m aS h e nD o n g k a i( S h a n g h a iE r g a n gC o L t d o fB a o s t e dG r o u pc o 2 0 0 0 9 0 )A b s t r a c tT oi n t r o d u c et h ep d n e i p l e ，e q u i p m e mc o m p o s i n g ，m e t h o da n dp r a c t i c a l1 1 5 eo fe d d yi c 日l e s sf l a wd e t
3、 e c t o r P r o d u c t i o np r a c t i c es h o w st h a td e t e c t o rh a sai m p o r t a n tf u n c t i o n0 1 1d e t e c t i n gf l a wo at h es u r f a c eo fs t e e lw i r ea n di saa b s o l u t e l yn e c e s s a r i l ye x a m i n a t i o nt o o lf o rs p r i n gs t e e lw i r eo fi m p
4、 o r t a n tu s ea n di sab a s i cc o n d i t i o ng u a r a n t e e i n gh i g hq u a I t ys p r i n gs t e dw i r e K e y w o r d se d d yd e t e c t ；o i lt e m p e r c ds p r i n gs t e e lw i r e ；s u r f a c ef l a w涡流探伤的基本原理及特征1 I 涡流探伤的基本原理涡流检测技术是常规无损检测技术之一在冶金产品生产过程中得到了广泛的应用。涡流检测是以电磁感应理论为基础，
5、交变电压发生器供给检测线圈以激励电流，从而在试件及其周围形成一个激励磁场，这个磁场在试件中感应出涡流状电流称为涡流，试件中的涡流又产生相应的磁场，涡流磁场的作用是削弱和抵消激励磁场，它的程度税试件材质及存在的缺陷而定。检测线圈可用来检测出试件中涡流磁场的变化，也就是检测出试件质量好坏的信息，将这些信息经过仪器处理，而后显示出来。1 2 在线涡流探伤的特征根据涡流检测的特性，它只适用于导电材料，检测导电试件的表面及亚表面不需要用耦合剂等情况。油淬火一回火弹簧钢丝属低台金钢，导电性能良好，符合涡流检测材料的特征。作为生产弹簧的原料，钢丝对表面及亚表面的质量要求非常高，而且经过淬回火热处理后，钢丝具
6、有弹直性，因此，宝钢集团上海二钢有限公司采用了从国外进口的涡流探伤仪为油淬火一回火弹簧钢丝进行在线探伤，设备照片如图1 所示，既可以对钢丝质量进行在线控制，又提高了生产效率，节约人力和能源。1 3 在线涡流探伤的设备组成由于油淬火一回火弹簧钢丝对试样表面要求高，缺陷的深度控制严格，因此，采用了旋转式和穿过式组合探伤设备进行在线探伤。整套设备包括：在检测线圈前后两端的2 套消磁装置、钢丝矫直定位器、带有油气润滑装置的旋转探头、穿过式探头、2 套着色标记装置及I 0 电气设备柜和带D S 2 0 0 0 操作软件的电脑控2 4 9制柜。2 在线涡流探伤的工作过程2 1 在线涡流探伤设备的调整在线涡
7、流探伤前，仪器设备的凋整是必须的。探伤仪( 包括电脑控制部分) 的开机准备，针对被检测的线材直径选择合适的探头直径和相应尺寸的导套。在线探伤较离线探伤不但技术要求高，而且难度大。它不仅要保证探伤仪自身的正常运转，而且要和生产线动静态相互匹配。例如：固定在探头前的矫直器，被用于矫直钢丝和起定位作用，如果矫直过紧，虽然效果较好，但增加了阻力，给热处理线中钢丝的正常运行带来一定的影响。矫直过松则会增加钢丝的振动，影响其同心度。在线状态下探伤仪的I O 电气控制部分也与生产线紧密相联，若在热处理线加热器未开启状态下，探伤仪就不能正常工作；若涡流探伤仪的电气故障引起生产线的停车，将会引起停留在加热炉内钢
8、丝发生脆断。从而破坏整盘钢丝的连续性。2 2 在线涡流探险伤的参数设定在进行探伤前，应按实际探伤的要求，合理地调整各类技术参数。油淬火一回火生产线的线速度一般在2 0 - - 9 0m m l n 由于在旋转头中使用了2 个偏置1 8 0 的点探头，因此为了保证不漏检测，将旋转光的转速设定为8 1 2k m m i n ，激励频率为30 0 0k H z ，穿过式线圈的激励频率为6 0k H z 。图1 在线涡流探伤仪图2 无缺陷表面探伤效果图样棒的选择也很重要。因为涡流探伤是一种相对比较的检测方法，因此在选择样棒中应尽可能选择与被检测工件相同材质、相近直径的样棒进行人工刻伤，用此来凋整探头和
9、仪器，从而能保证满意的涡流探伤效果，确保探伤的准确率。在手动状态下，用人工刻制的、具有规定深度的纵伤、横伤、点伤来对旋转式探头和穿过式探头进行校对，最后确定相应的灵敏度并加以记录，设定好报警电平，这样在在线状态下，才可以准确地进行涡流探伤。2 3 涡流探伤后试件的记录及标记钢丝检测当中会在显示器上实时显示运行钢丝的表面质量状况，图2 为表面质量优良的检测图。如果探伤仪发现表面缺陷超过设定值，将自动定位和喷涂色标。另外，在计算机中会详细记下在钢丝第几米处存在表面缺陷，方便统计和用户识别。3 涡流探伤在钢丝生产中的应用效果3 1 及时发现钢丝缺陷图3 钢丝探伤喷色标段的扭转试样钢丝在线生产当中采用
10、涡流探伤可及时发现一些问题。例如：某次生产中4 51 2 ) i T I 钢丝当中发现探伤仪多次、长时间往钢丝上喷色标。现场技术人员从钢丝卷上取下色标段进行扭转试验，结果发现全部扭裂，说明钢丝存在纵向缺陷，如图3 所示。为查清纵向缺陷的性质，又将试样进行了金相分析，结果发现存在折叠，如图4 所示，从而有效避免不合格产品的出厂。减少了损失以及可能给用户带来的危害。3 2 防止缺陷产品生产有效跟踪、监视生产当中的状况，防止缺陷产品的产生。某次探伤结果如图5 所示，在探伤仪屏幕上显示大面积表面缺陷，立即停止生产，取样分析，发现是钢丝产生了淬裂，如图6 所示。3 3 有助于分析问题帮助分析问题产生的原
11、因，有效提高分析依据和效率。某次生产当中，探伤仪频繁显示钢丝出现较多大伤，如图7 所示，而原料投产前进行过原检，生产各环节也进行过检查，无任何问题。再设法对钢丝探伤喷色标段取样分析，发现在材料当中存在无规律分布的结疤类表面缺陷，证明问题完全由线材原料带 士图4 钢丝色标段金相检测( 表面折叠，2 0 0 )图5 钢丝淬裂探伤表现2 5 1图6 钢丝酸浸后的淬裂表现图7 探伤检测表现3 - 4 探伤仪维护要求高探伤仪属精密仪器，尤其在线使用场合，需要仔细保养，保持清洁，否则易出现由此引起的误判情况。例如：生产某规格钢丝时，探伤仪显示钢丝上存在大量纵向缺陷，如图8 所示，立即停车取样进行酸浸试验分
12、析，观察钢丝表面并无任何缺陷存在，应属误判。打开探头部位进行清洁，而后开车。此现象不再发生。3 s 有利于开拓市场2 5 2图8 探伤仪显示图由于探伤仪可以发现材料表面存在的较大的表面缺陷并喷色标因此，可以避免一些问题的争执。例如：材料表面存在的缺陷有时会导致材料的自断，这时用户通常会认为材料整体存在热处理不良的缺陷，而拒绝认为是偶然、局部的问题。涡流探伤可相当程度上改变这种现象。宝钢集团上海二钢有限公司某成品卷钢丝在用户处发生自断，但在断E l 两侧均有探伤喷的色标，且断1 2 处有明显的原始缺E l 。证明该缺陷已被发现、标识，自断并非材料内部问题，而是原始表面缺陷造成，属个别现象，不具普
13、遍性。用户对此也能接受。再例，钢丝在某客户处发生卷簧断裂如图9 所示。按照一般惯铡，整盘钢丝甚至整批钢丝将以退货处理。但对断裂两侧的钢丝进行现场分析发现，断口两侧都有探伤喷的色标，表明该段钢丝存在较大、较深的表面缺陷。再仔细观察卷断簧的外侧，可发现明显存在4 5 。擦痕，如图1 0 所示。由此可得出结论：卷簧断裂的原因是钢丝表面存在较深擦痕导致，该类擦痕已被探伤仪发现并标识不会混入正品当中。用户也完全接受这样的分析并继续使用该材料，有效地避免了不必要的纠纷，维护了良好的信誉和关系。4 总结图9 卷断样品厦色标图1 0 外侧的擦痕对于表面质量要求极高的油淬火一回火弹簧钢丝，涡流探伤仪是提高钢丝可靠性的非常重要的手段，是防止弹簧由于表面缺陷引起早期疲劳断裂的重要保障。我国大部分油淬火一回火弹簧钢丝生产厂家由于条件限制，均未配置高精度的涡流探伤仪，使材料的可靠性和分析手段大受限制，因此，尽快配置涡流探伤仪是这些厂家的当务之急，这样才能有效提高我国油淬火一回火弹簧钢丝的实物质量，替代进口产品。( 收稿日期：2 0 0 6 0 9 1 5 )作者简介扬振涛1 9 6 3 年生，高级工程师，宝钢集目上海二钢公司副总工程师。张俊1 9 6 8 年生宝钢集团上海= 钢套司金相室工程师。沈东开1 9 6 8 年生，宝钢集团上海二钢公司特殊铜丝厂技术部工程师。2 5 3
