淺談磁粉檢測在壓力容器檢驗中的應用

李志剛

摘要： 本文主要是從磁粉檢測的原理、優(yōu)缺點、分類，以及與其他表面無損檢測方法的比較等方面，分析了磁粉檢測在壓力容器檢驗中的應用。

Abstract： This article mainly analyzes the application of magnetic powder detection in pressure vessel inspection from the principle of magnetic powder detection， advantages and disadvantages， classification， and compaason with other surface nondestructive testing methods， etc.

關鍵詞： 壓力容器；無損檢測；磁粉檢測；應用

Key words： pressure vessels；nondestructive testing；magnetic particle testing；application

中圖分類號：TG115 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）09-0019-02

0 引言

壓力容器的安全可靠性直接影響設備的安全運行，從暴露的缺陷形式看，壓力容器部件多采用金屬部件，由于制造加工工藝及使用條件所決定，其應力集中導致裂紋性缺陷，大多萌生于部件的內(nèi)外表面?！秹毫θ萜鞫ㄆ跈z驗規(guī)則》第二十一條規(guī)定，壓力容器定期檢驗項目：以宏觀檢查壁厚測定，表面檢測安全附件檢驗為主，必要時進行埋藏缺陷檢測材料分析，密封緊固件檢驗，強度校核，耐壓試驗、泄漏試驗等項目鐵磁性材料檢測優(yōu)先采用磁粉檢測。

1 磁粉檢測原理

磁粉檢測是無損檢測中的一種重要檢測方法，它的原理是被檢材料被磁化后，如果被檢材料存在不連續(xù)或者缺陷，在材料的表面就會出現(xiàn)漏磁聲，已知漏磁場能夠吸附磁粉，據(jù)此就可以發(fā)現(xiàn)漏磁場的存在，也就實現(xiàn)了對壓力容器的無損檢測。

2 磁粉檢測法優(yōu)點及局限性

2.1 磁粉檢測法的優(yōu)點：①缺陷的形狀、位置、大小可以被直觀的顯示出來，還能夠大致確定其性質；②這種方法能夠檢測出最小長度為0.1mm寬度和微米級的裂紋，具有很高的靈敏度；③沒有受到試件大小和形狀的制約；④該方法使用起來工藝簡單，污染少，并且費用低廉，檢測速度快；⑤能夠重復進行檢測。

2.2 磁粉檢測法的局限性：①只能用于鐵磁性材料；②只針對材料的表面和近表面的缺陷；③它會受到磁化方向的制約，在缺陷方向與磁化方向近似平行或缺陷與工件表面夾角小于200時，是很難發(fā)現(xiàn)缺陷的；④它會受到幾何形狀的制約，容易產(chǎn)生非相關顯示；⑤如果工件表面有覆蓋層，可能會影響到磁粉的檢測結果。

3 表面無損檢測方法的比較

表面無損檢測方法有很多種，比如磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測等，但是這幾種方法的原理和適用范圍是不同的，并且這幾種方法都有自己的優(yōu)點和局限性。因此無損檢測人員在進行檢測的時候，必須先掌握這三種檢測方法的優(yōu)缺點，然后根據(jù)被檢測材料的實際情況，最終選擇出合理的檢測方法。比如如果被檢測材料是鐵磁性材料，且缺陷是在表面或近表面，最好是選用磁粉檢測方法，但由于磁粉檢測方法受到工件結構形狀、材質等方面的制約，不能采取該方法時，可以選擇用滲透檢測或渦流檢測。

4 磁粉檢測方法的分類

磁化方法一般分為周向磁化、縱向磁化、和多向磁化。①周向磁化有通電法、中心導體法、偏置芯棒法、觸頭法等。用于發(fā)現(xiàn)與工件軸平行的縱向缺陷。②縱向磁化有線圈法、磁軛法、永久磁鐵法。用于發(fā)現(xiàn)與工件相垂直的周向缺陷。③多向磁化有交叉磁軛法、交叉線圈法、直流磁軛與交流通電法等。因磁場的方向在工件上不斷地變化著，所以可發(fā)現(xiàn)工件是多個方向的缺陷。

5 實際檢驗中的應用

發(fā)現(xiàn)新產(chǎn)生的缺陷和監(jiān)測原始缺陷在使用中的發(fā)展變化情況是磁粉檢測在壓力容器檢測中的應用。而在用壓力容器在制造和修理改造時存在的應力集中部位和長期工作在腐蝕介質環(huán)境下，有可能發(fā)生應力腐蝕裂紋及承受交變載荷而產(chǎn)生的疲勞裂紋等危害性缺陷。在壓力容器檢測中，主要是對焊縫及熱影響區(qū)進行檢測，多采用交叉磁軛法和磁軛法。針對上述易產(chǎn)生危害性缺陷的壓力容器，在磁粉檢測中應主要注意以下幾方面。①對檢測人員的要求：從事承壓設備的原材料、零部件和焊接接頭無損檢測人員，應該按照相關的規(guī)定要求得到相應的無損檢測資格。無損檢測人員取得的是什么等級的資格，就只能是從事與該方法和等級相應的無損檢測工作。表面磁粉檢測雖然靈敏度高，也并不是萬能的，能夠把所有的缺陷都能檢出來。如果操作不當，反而會造成漏檢，給壓力容器安全運行帶來隱患，同時，檢測人員的實踐經(jīng)驗、操作技能和工作責任心都對檢測結果有直接的影響。②制訂檢測工藝卡：檢測前應根據(jù)受檢工件的特點和通用工藝規(guī)程的要求，編制工件的檢測工藝卡。所有技術文件應齊全、正確，并應是現(xiàn)行有效版次。經(jīng)過技術負責人審核后進行實施。磁粉檢測工藝卡對磁粉檢測質量控制有著重要作用，是“人、機、料、法、環(huán)”各項中不可缺失的重要環(huán)節(jié)。正確地編制磁粉檢測工藝并在檢測中過程中準確地實施，是保證磁粉檢測質量的重要因素。是一種針對特定檢測對象實施檢測的作業(yè)文件。③檢測面的準備：因為磁粉檢測用于容器對接接頭的表面和近表面缺陷進行檢測，工件表面粗糙度、氧化皮、油污、鐵銹等對磁粉檢測靈敏度都有一定影響，會增加磁粉的流動阻力，影響缺陷處漏磁場對磁粉的吸附，使檢測靈敏度下降。所以工件表面狀態(tài)對于磁粉的操作和檢測靈敏度均有很大的影響。故磁粉檢測前，應清除表面的油污、鐵銹、氧化皮、油漆等保護層，露出本體金屬光澤。④磁懸液選用與配制：磁粉分為熒光磁粉和非熒光磁粉，常用的磁懸液有水磁懸液和油磁懸液兩種，不同的組合對待不同壓力容器檢測，則靈敏度會有所差異。碳鋼和低合金鋼制壓力容器的外表面檢測和禁油場區(qū)，宜選用非熒光水磁懸液。水懸液流動性好，有利于磁粉遷移，在充分潤濕工件表面，無水斷表面情況下，檢測靈敏度較高。是在用壓力容器檢測常用的一種磁懸液。如果制造時采用高強度鋼以及對裂紋敏感的材料，或長期工作在腐蝕介質環(huán)璋下有可能發(fā)生應力腐蝕裂紋的容器，它的內(nèi)壁在進行檢測時應采取熒光磁粉檢測方法。因為在黑光照射下熒光磁粉會發(fā)生黃綠色熒光，與工件表面顏色的對比度也高，適用于任何顏色的受檢表面，容易觀察，因而檢測靈敏度高。磁懸液濃度的配制對磁粉檢測的靈敏度影響很大，它的濃度太低或者太高都會直接的影響到磁粉檢測的靈敏度，導致缺陷漏檢等，所以正確選用和配制磁懸液，是整個檢測過程中的一個重要環(huán)節(jié)。⑤探傷操作方法與質量控制；任何探傷操作方法都是在以工件得到有效磁化的同時，獲得較好的磁痕顯示為目的。用交叉磁軛法和磁軛法探傷要達到這個目的，必須對磁軛的提升力、磁極與被檢表面的接觸間隙、磁軛在工件的行走速度、磁粉施加時機及被檢表面可見度等要點進行全過程的質量控制。嚴格按照檢測工藝卡要求進行操作。⑥磁痕顯示與觀察：磁粉探傷的判傷關鍵就在于分辨磁痕的成因。分析磁痕顯示的形成原因及分類，有時會把相關顯示誤判成非相關顯示或偽顯示，就會出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象，可能會造成很大的隱患。但是如果能夠準確的進行磁痕分析就可以避免誤判，并且一旦磁痕形成就應該立即對磁痕進行觀察。若磁粉不是熒光的，必須在有光的地方進行檢測，并且被檢表面的可見光照度不能小于1000lx；檢測現(xiàn)場的可見光照度必須大于等于500lx。若磁粉是熒光的，應該在暗黑區(qū)進行檢測，并且要求被檢表面的黑光輻照度不能小于1000μW/cm2，暗處可見光照度應小于等于20lx。

現(xiàn)階段，我國在磁粉檢測的基本理論研究已經(jīng)比較成熟，相關技術也取得了較大的發(fā)展，對無損檢測人員的培訓和資格鑒定也比較重視，未來磁粉檢測一定會得到廣泛的應用。

總結評價磁粉檢測三十年來的進展，是為了從中獲取寶貴的經(jīng)驗與教訓以促進以后磁粉檢測工作的開展，未來磁粉檢測技術的進步，有助于我們每位磁粉從業(yè)者今后的貢獻。

參考文獻：

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