[专业论文]磁粉检测论文超声诊断论文 磁粉检测在压力容器检验中的运用.doc

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1、磁粉检测论文超声诊断论文磁粉检测在压力容器检验中的运用【摘 要】随着现代工业的发展,对产品质量和结构安全性,使用可靠性提出越来越高的要求,由于无损检测技术具有不破坏试件,检测灵敏度高等优点,所以其应用日益广泛。目前对压力容器的检测方法有多种,主要无损检测的常用技术有射线、超声、磁粉和渗透及新技术有声发射、磁记忆等。 【关键词】磁粉检测;压力容器;运用 压力容器定期检验规则规定,在用压力容器的检验以宏观检查、测厚、表面无损检测为主。其中表面无损检测主要为磁粉检测和渗透检测;对于铁磁性材料,JB4730-2005压力容器无损检测标准规定,应优先选用磁粉检测。这是由于磁粉检测相对于渗透检测具有灵敏度

2、高、效率高、成本低、缺陷显示直观的优点。同时在实际检验中大量缺陷几乎都是由磁粉检测首先发现的,由此可见,磁粉检测方法是在用压力容器定期检验首选的无损检测方法。 1 磁粉检测的原理及特点 磁粉检测,又称磁粉检验或磁粉探伤,属于无损检测5大常规方法之一。磁粉检测是利用铁磁性材料被磁化后,由于不连续的存在,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(即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场)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、大小和严重程度。可检出铁磁性材料中裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物等缺陷,具有很高的检测灵敏度。 (1)磁粉法的优点:能

3、直观显示缺陷的形状、位置、大小,并可大致确定其性质;具有高的灵敏度,可检出最小长度为0.1 mm,宽度为微米级的裂纹;几乎不受试件大小和形状的限制;检测速度快,工艺简单,费用低廉。 (2)局限性:只能用于铁磁性材料;只能发现表面和近表面缺陷,可探测的深度一般在12 mm;磁化场的方向应与缺陷的主平面相交,夹角应在4590,有时,还需从不同方向进行多次磁化;不能确定缺陷的埋深和自身高度;宽而浅的缺陷也难以检出;也不是所有铁磁性材料都能采用,铁素体钢当磁场强度H2 500 A/m时,相对磁导率应是r300,不锈钢的铁素体含量应大于70%;检测后常需退磁和清洗;试件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物

4、质。 2 表面无损检测方法的比较 磁粉检测、渗透检测和涡流检测都属于表面无损检测方法,但其原理和适用范围区别很大,并且有各自的优点和局限性。作为容器检测人员应熟练掌握这3种检测方法,并能根据工件材料、状态和检测要求,选择合理的方法进行检测。例如磁粉检测对铁磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的检测灵敏度,可发现微米级宽度的小缺陷,所以在容器检验中对于铁磁性材料工件表面和近表面缺陷的检测宜优先选择磁粉检测方法,确因工件结构形状等原因不能使用磁粉检测时,方可使用渗透检测或涡流检测。 表面无损检测方法的比较见(表1)。 3 磁粉检测方法在容器定检中的应用 由于压力容器用材料大多为Q235、16Mn

5、R等碳素钢或低合金钢,具低剩磁、低矫顽力的特点,故在用压力容器磁粉探伤只能采用连续法,即在外加磁场磁化的同时,将磁粉或磁悬液施加到工件上进行磁粉探伤。 磁粉探伤磁化方法有多种,一般根据被探工件特点选择,如周向磁化的常用方法有通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法、感应电流法、绕电缆法等,纵向磁化的方法有线圈法、磁轭法、永久磁铁法,多向磁化有交叉磁轭法、交叉线圈法等。不同方法有不同的特点,例如触头法是用两支杆触头接触工件表面,通电磁化,在平板工件上磁化能产生一个畸变的周向磁场,用于发现与两触头连线平行的不连续性,用较小的磁化电流就可在工件局部得到必要的磁场强度,灵敏度高,使用方便。 尽管磁粉探伤

6、方法多种多样,但由于压力容器定检磁粉探伤主要是针对焊缝,包括对接焊缝、角焊缝等,一般无法使用固定式设备,只能用便携式设备分段探伤,致使压力容器定检对磁粉探伤方法的选择受到局限,目前常用的方法有以下几种。 3.1 磁轭法 应用较为广泛,该方法设备简单,操作方便,活动关节磁轭可检角焊缝,使用中为检出各个方向的缺陷,必须在同一部位至少作两次互相垂直的探伤,且应将焊缝划分为若干个受检段,检测操作时应有一定的重叠,此方法效率低,操作不当可能造成漏检。 3.2 交叉磁轭法 目前容器定检中应用最广的一种方法,可产生旋转磁场,探伤效率高,灵敏度高,操作简单,一次磁化可检出各方向的缺陷,适于长的对接焊缝探伤,对

7、角焊缝则不适用。但由于需使用380 V电源,在石化行业容器内部使用受到了一些限制。 3.3 触头法 属单方向磁化方法,电极间距可以调节,可根据探伤部位情况及灵敏度要求确定电极间距和电流大小,对于角焊缝可灵活调节,该方法和磁轭法一样,同一部位也要进行两次互相交叉垂直的探伤。 3.4 线圈法 对于管道圆周及管角接焊缝可以用绕电缆法探伤,属纵向磁化,可发现焊缝及热影响区的纵向裂纹。 在实际的压力容器定检中我所主要使用的只有磁轭法和交叉磁法2种。对于容器对接的纵、环焊缝,此2种方法操作方便、灵敏度高、效率高处于无可替代的地位;对于接管角焊缝,交叉磁法无法检验;活动关节磁轭能较好的解决与容器筒体垂直的接

8、管角焊缝探伤,但对于成一定角度的接管角焊缝则存在一定的困难;而触头法和线圈法则能较好的解决此问题。 事实上,由于接管处受力状况复杂,角焊缝较对接焊缝更容易出现问题,故如何解决好角焊缝探伤问题,如何引入和运用好触头法、线圈法是我所检验的以后工作重点和努力方向。 4 磁粉探伤在容器定检中应注意的几个问题 尽管磁粉探伤灵敏度高,但如果操作不当也会造成漏检,不但发挥不出磁粉探伤的优势,反而会因漏检而给压力容器的安全运行带来隐患,对检验单位的声誉造成不良影响。根据我在压力容器定检中对磁粉探伤的体会,认为容器定检中磁粉探伤应注意以下几个问题。 4.1 检测前充分了解容器材料、制造、使用情况 在用压力容器表

9、面检测的目的主要是检查疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。如制造时采用高强度钢及对裂纹敏感的钢材,在一定的使用条件下非常有可能产生裂纹,导致容器的失效。因此,在容器检验前一定要认真查阅制造、使用资料,弄清容器的材料、焊接工艺及使用情况后方可进行磁粉检测。 4.2 检测面的清理打磨应符合要求 一般容器内部与介质接触面大多有锈、氧化皮,有的还有防腐层,容器外部有漆,检测时一定要对焊缝及两侧适当宽度进行认真清理、打磨,以彻底去除覆盖物,露出金属光泽为合格,否则会掩盖缺陷,影响缺陷显示,造成漏检。目前打磨清理主要由使用单位进行,对检验检测的要求了解不多,故检验人员应事先将要求向打磨人员交待清楚,事后应认真检查,直

10、到清理打磨完全符合要求方可探伤,以保证磁粉探伤结果不受影响。 4.3 正确选择磁悬液 目前采用的湿法探伤磁悬液主要有水悬液和油悬液2种,前者由一定量磁膏分散于水中构成,水悬液成本低,配制简单,喷洒方便,目前多用;油悬液流动性好,但成本高且有一定的危险性。由于容器介质多种多样,有的容器盛装油等介质,尽管进行清理打磨,但不能做到完全彻底,此时磁粉探伤如选择水悬液,将无法完全润湿检测面,致使磁悬液和磁粉不能自由流动,造成无法探伤;或容器内本身较湿,如选择油悬液,也将无法润湿,因此应根据设备具体情况,选择磁悬液。 4.4 操作方法应正确 如使用交叉磁轭探伤时,应连续行走探伤,不仅效率高,而且可靠性高,

11、因交叉磁轭连续行走,磁化场随着交叉磁轭在工件表面移动,对于工件表面有效磁化场内任意一点来说,始终在一个变化着的旋转磁场作用下,因此,在被探面上任意方向的裂纹都有与有效磁场最大幅值正交的机会,从而得到最大限度的缺陷漏磁场;相反,如果使交叉磁轭固定分段对焊缝探伤,就会使被探工件表面各点处于不同幅值和椭圆度的旋转磁场作用下,结果将造成各点探伤灵敏度的不一致,对某些地方裂纹的探伤灵敏度降低。 4.5 磁极端面与工件表面的间隙 磁极端面与工件表面之间保持一定间隙是为了交叉磁轭能在被探工件上移动行走。如果间隙过大,将会在间隙处产生较大的漏磁场。这个漏磁场一方面会消耗磁势使线圈发热;另一方面将扩大磁极端面附

12、件产生的检测盲区,从而缩小检测的有效磁化区。一般来说,此间隙在保证能行走的情况下越小越好。JB/T4730.4-2005规定:“使用交叉磁轭装置时,4个磁极断面与检测面之间应尽量贴合,最大间隙不应超过1.5 mm。”当磁极与工件表面接触不良时,会产生很强的噪声,从而降低检测灵敏度,有可能出现漏检,发生此种现象应改变磁极方向重新磁化。 4.6 交叉磁轭的磁化行走方向与磁悬液喷洒方向的配合 为了避免磁悬液的流动而冲刷掉缺陷上已经形成的磁痕,并使磁粉有足够的时间聚集到缺陷处,规定喷洒磁悬液的原则是:在检测球罐环缝时,磁悬液应喷洒在行走方向的前上方,在检测球罐的纵缝时,磁悬液应喷洒在行走方向的正前方。

13、 4.7 使用黑光灯的注意事项 黑光灯刚开启,输出能量达不到最大值,所以检验工作应在开启3 min后进行,并尽量减少黑光灯的开启次数。滤光片如有损伤,应及时更换,并保持滤光片的清洁。 4.8 检测环境的因素 荧光磁粉检测时,所用黑光灯在工件表面的辐照度大于或等于1 000 uW/cm2,黑光波长应在320400 nm的范围内,缺陷磁痕显示的评定应在暗室或暗处进行,暗室或暗处可见光照度应不大于20 lx。 5 今后磁粉检测的几点想法 针对目前我油田容器定检中磁粉探伤的应用现状,特做以下几点建议。 (1)极积的采用触头法、线圈法等检测手段,以更好的解决角焊缝等探伤问题。 (2)在容器内部探伤时,优先采用荧光磁粉。因荧光磁粉在紫外光照射下,能发出波长范围在510550 nm为人眼接受最敏感的色泽鲜明的黄绿色荧光,所以荧光磁粉可见度及与工件表面的对比度都很高,容易观察,探伤灵敏度高。 (3)认真的学习其检验所先进检验方法和经验,提高我所磁粉探伤应用的水平。