壓力容器檢驗(yàn)中無損檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

孫川

一、無損檢測(cè)技術(shù)

無損檢測(cè)在承壓設(shè)備上應(yīng)用時(shí)， 應(yīng)在遵循承壓設(shè)備安全技術(shù)法規(guī)和相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)技術(shù)文件和圖樣規(guī)定的基礎(chǔ)， 根據(jù)承壓設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、制造方法、介質(zhì)、使用條件和失效模式，選擇最合適的無損檢測(cè)方法。射線和超聲檢測(cè)適用于檢測(cè)承壓設(shè)備的內(nèi)部缺陷；磁粉檢測(cè)適用于檢測(cè)鐵磁性材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷；滲透檢側(cè)適用于檢測(cè)非多孔性金屬材料和非金屬材料制承壓設(shè)備表面開口缺陷；渦流檢測(cè)適用于檢測(cè)導(dǎo)電金屬材料制承壓設(shè)備表面和近表面缺陷。凡鐵磁性材料制作的承壓設(shè)備和零部件，應(yīng)采用磁粉檢測(cè)方法檢測(cè)表面或近表面缺陷，確因結(jié)構(gòu)形狀等原因不能采用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可采用滲透檢測(cè)。當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法對(duì)承壓設(shè)備的同一部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)符合各自的合格級(jí)別，如采用同種檢測(cè)方法的不同檢測(cè)工藝進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)結(jié)果不一致時(shí)，應(yīng)以危險(xiǎn)度大的評(píng)定級(jí)別為準(zhǔn)。

二、磁粉檢測(cè)技術(shù)

磁粉檢測(cè)，又稱磁粉檢驗(yàn)或磁粉探傷，屬于無損檢測(cè)五大常規(guī)方法之一。磁粉檢測(cè)是利用鐵磁性材料被磁化后，由于不連續(xù)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)（即磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入表面時(shí)形成的磁場(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的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、形狀、大小和嚴(yán)重程度?？蓹z出鐵磁性材料中裂紋、發(fā)紋、白點(diǎn)、折疊、夾雜物等缺陷，具有很高的檢測(cè)靈敏度。

1.磁粉法的優(yōu)點(diǎn)

磁粉法的優(yōu)點(diǎn)有：（1） 能直觀顯示缺陷的形狀、位置、大小，并可大致確定其性質(zhì)；（2）具有高的靈敏度，可檢出最小長度為 0.1mm，寬度為微米級(jí)的裂紋；（3）幾乎不受試件大小和形狀的限制；（4）檢測(cè)速度快，工藝簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉。

2.局限性

局限性有：（1）只能用于鐵磁性材料；（2）只能發(fā)現(xiàn)表面和近表面缺陷， 可探測(cè)的深度一般在1～2mm；（3） 磁化場(chǎng)的方向應(yīng)與缺陷的主平面相交，夾角應(yīng)在 45～90°，有時(shí)還需從不同方向進(jìn)行多次磁化；（4）不能確定缺陷的埋深和自身高度；（5）寬而淺的缺陷也難以檢出； （6）檢測(cè)后常需退磁和清洗；（7）試件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物質(zhì)。磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)和渦流檢測(cè)都屬于表面無損檢測(cè)方法， 但其原理和適用范圍區(qū)別很大，并且有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性。作為容器檢測(cè)人員應(yīng)熟練掌握這3種檢測(cè)方法，并能根據(jù)工件材料、狀態(tài)和檢測(cè)要求，選擇合理的方法進(jìn)行檢測(cè)。例如磁粉檢測(cè)對(duì)鐵磁性材料工件的表面和近表面缺陷具有很高的檢測(cè)靈敏度，可發(fā)現(xiàn)微米級(jí)寬度的小缺陷，所以在容器檢驗(yàn)中對(duì)于鐵磁性材料工件表面和近表面缺陷的檢測(cè)宜優(yōu)先選擇磁粉檢測(cè)方法，確因工件結(jié)構(gòu)形狀等原因不能使用磁粉檢測(cè)時(shí)，方可使用滲透檢測(cè)或渦流檢測(cè)。

三、檢測(cè)方法應(yīng)用

由于壓力容器用材料大多為 Q235、16MnR等碳素鋼或低合金鋼，具低剩磁、低矯頑力的特點(diǎn)， 故在用壓力容器磁粉探傷只能采用連續(xù)法，即在外加磁場(chǎng)磁化的同時(shí)，將磁粉或磁懸液施加到工件上進(jìn)行磁粉探傷。盡管磁粉探傷方法多種多樣，但由于壓力容器定檢磁粉探傷主要是針對(duì)焊縫，包括對(duì)接焊縫、角焊縫等，一般無法使用固定式設(shè)備，只能用便攜式設(shè)備分段探傷，致使壓力容器定檢對(duì)磁粉探傷方法的選擇受到局限，目前常用的方法有以下幾種：

1.磁軛法

應(yīng)用較為廣泛，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，活動(dòng)關(guān)節(jié)磁軛可檢角焊縫，使用中為檢出各個(gè)方向的缺陷，必須在同一部位至少作兩次互相垂直的探傷，且應(yīng)將焊縫劃分為若干個(gè)受檢段，檢測(cè)操作時(shí)應(yīng)有一定的重疊，此方法效率低，操作不當(dāng)可能造成漏檢。

2.交叉磁軛法

目前容器定檢中應(yīng)用最廣的一種方法，可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，探傷效率高，靈敏度高，操作簡(jiǎn)單，一次磁化可檢出各方向的缺陷，適于長的對(duì)接焊縫探傷，對(duì)角焊縫則不適用。

3.觸頭法

屬單方向磁化方法， 電極間距可以調(diào)節(jié)，可根據(jù)探傷部位情況及靈敏度要求確定電極間距和電流大小，對(duì)于角焊縫可靈活調(diào)節(jié)，該方法和磁軛法一樣，同一部位也要進(jìn)行兩次互相交叉垂直的探傷。

4.線圈法

對(duì)于管道圓周及接管角接焊縫可以用繞電纜法探傷，屬縱向磁化，可發(fā)現(xiàn)焊縫及熱影響區(qū)的縱向裂紋。在實(shí)際的壓力容器定檢中我單位主要使用的只有磁軛法和交叉磁軛法兩種。對(duì)于容器對(duì)接的縱、環(huán)焊縫，此兩種方法操作方便、靈敏度高、效率高處于無可替代的地位； 對(duì)于接管角焊縫，交叉磁軛法無法檢驗(yàn)；活動(dòng)關(guān)節(jié)磁軛能較好的解決與容器筒體垂直的接管角焊縫探傷，但對(duì)于成一定角度的接管角焊縫則存在一定的困難；而觸頭法和線圈法則能較好的解決此問題。

四、檢測(cè)時(shí)的注意事項(xiàng)

盡管磁粉探傷靈敏度高， 但如果操作不當(dāng)也會(huì)造成漏檢， 不但發(fā)揮不出磁粉探傷的優(yōu)勢(shì)，反而會(huì)因漏檢而給壓力容器的安全運(yùn)行帶來隱患，對(duì)檢驗(yàn)單位的聲譽(yù)造成不良影響。根據(jù)我在壓力容器定檢中對(duì)磁粉探傷的體會(huì)，認(rèn)為容器定檢中磁粉探傷應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：

1.檢測(cè)前充分了解容器材料、制造、使用情況

在用壓力容器表面檢測(cè)的目的主要是檢查疲勞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。如制造時(shí)采用高強(qiáng)度鋼及對(duì)裂紋敏感的鋼材，在一定的使用條件下非常有可能產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致容器的失效。因此，在容器檢驗(yàn)前一定要認(rèn)真查閱制造、使用資料，弄清容器的材料、焊接工藝及使用情況后方可進(jìn)行磁粉檢測(cè)。

2.檢測(cè)面的清理打磨應(yīng)符合要求

一般容器內(nèi)部與介質(zhì)接觸面大多有銹、氧化皮，有的還有防腐層，容器外部有漆，檢測(cè)時(shí)一定要對(duì)焊縫及兩側(cè)適當(dāng)寬度進(jìn)行認(rèn)真清理、打磨，以徹底去除覆蓋物，露出金屬光澤為合格，否則會(huì)掩蓋缺陷，影響缺陷顯示，造成漏檢。

3.操作方法應(yīng)正確

在被探面上任意方向的裂紋都有與有效磁場(chǎng)最大幅值正交的機(jī)會(huì)，從而得到最大限度的缺陷漏磁場(chǎng)；相反，如果使交叉磁軛固定分段對(duì)焊縫探傷，就會(huì)使被探工件表面各點(diǎn)處于不同幅值和橢圓度的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，結(jié)果將造成各點(diǎn)探傷靈敏度的不一致，對(duì)某些地方裂紋的探傷靈敏度降低。

4.磁極端面與工件表面的間隙

使用交叉磁軛裝置時(shí)，磁極端面與檢測(cè)面之間應(yīng)盡量貼合，最大間隙不應(yīng)超過1.5mm。如果間隙過大，將會(huì)在間隙處產(chǎn)生較大的漏磁場(chǎng)。

5.交叉磁軛法磁懸液的施加

采用交叉磁軛法探傷時(shí)，是邊移動(dòng)磁化邊噴灑磁懸液的，所以應(yīng)避免磁懸液的流動(dòng)而沖刷掉缺陷上已經(jīng)形成的磁痕，并使磁粉有足夠的時(shí)間聚集到缺陷處。檢測(cè)時(shí)，磁懸液的噴灑應(yīng)在保證有效磁化場(chǎng)全部濕潤的情況下，與交叉磁軛的移動(dòng)速度良好配合，其操作手法必須十分嚴(yán)格，否則容易造成漏檢。