球罐定期檢驗(yàn)磁粉探傷磁化技術(shù)與磁化設(shè)備的應(yīng)用

吳桂榮

摘 要：球罐即球形儲(chǔ)罐，是一種比較大形的容器，用于儲(chǔ)存液化氣體和氣體，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于化工、石油等各大領(lǐng)域。球罐在使用、安裝以及制造中會(huì)出現(xiàn)不同程度上的缺陷問題，其質(zhì)量、可靠性和安全性等要求必須不斷提高，因此磁粉探傷技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，利用磁化設(shè)備定期檢驗(yàn)球罐。文章通過對(duì)球罐常見的缺陷分布狀況進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的磁粉檢測方法以及磁化設(shè)備應(yīng)用過程中遇到問題的修正方法，使磁粉探傷技術(shù)日益完善，推廣了磁化設(shè)備的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：球形儲(chǔ)罐；磁粉探傷；磁化設(shè)備

中圖分類號(hào)：TH49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）08-0052-02

球罐的制造焊接部位，材質(zhì)，腐蝕性的介質(zhì)，會(huì)使球罐產(chǎn)生各種缺陷問題。磁粉探傷技術(shù)近年來應(yīng)用廣泛，可以用來對(duì)鐵磁性材料球罐進(jìn)行定期檢測。對(duì)非鐵磁性材料球罐的表面缺陷檢測一般采用滲透法探傷技術(shù)，而檢測鐵磁性材料球罐焊縫表面近表面的缺陷則優(yōu)先選用磁粉探傷技術(shù)。

1 磁粉探傷磁化技術(shù)的原理及特點(diǎn)

1.1 磁粉探傷技術(shù)原理

磁粉檢測，是一種常用的無損檢測技術(shù)，又稱磁粉檢驗(yàn)或者磁粉探傷。磁粉探傷技術(shù)是根據(jù)被磁化后的鐵磁性材料產(chǎn)生不連續(xù)性質(zhì)的特性，在工件的表面施加上磁粉，由于此時(shí)被磁化的工件表面和近表面上的磁感線局部發(fā)生畸變產(chǎn)生了漏磁場，施加的磁粉被漏磁場吸附，產(chǎn)生了磁痕，這些磁痕的形狀、大小、位置等情況在適當(dāng)?shù)墓庹障?，可以肉眼看出。因此，磁粉探傷技術(shù)可以檢測出鐵磁性的材料工件中的裂紋、夾雜物等缺陷。

1.2 磁粉探傷技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

①靈敏度高，可以檢測出的裂紋達(dá)到納米級(jí)。②直觀性，磁痕的大小、位置、形狀等問題能夠直接顯示出來。③快速、簡便。④限制小，檢測時(shí)，不受工件的大小形狀的影響。⑤低成本等。

1.3 磁粉探傷技術(shù)的局限性

①僅限于鐵磁性材料。②磁化方向要求較高，甚至要從多個(gè)方向檢測。③難以檢測出寬且淺的缺陷。④待檢測的試件表面要清潔。⑤檢測后需退磁清洗。⑥可探測的深度低，只能檢測表面和近表面的缺陷。⑦缺陷的高度和埋深不能確定。⑧對(duì)鐵磁性材料要求較高。

2 球罐定期檢驗(yàn)的特點(diǎn)和方法

2.1 球罐的缺陷分布及檢驗(yàn)部位

球罐的缺陷分布主要在焊接接頭區(qū)，其次是裝配點(diǎn)的焊接位置，然后是在接管處，有一項(xiàng)日本的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，這些部位產(chǎn)生的裂紋占全部裂紋的比例分別是72%，26%和2%。因此，根據(jù)球罐上的缺陷裂紋分布情況，以及在使用中球罐可能儲(chǔ)存腐蝕性的物質(zhì)的特性，檢測的部位大多是內(nèi)表面焊縫。

2.2 選擇探傷設(shè)備和應(yīng)用方法

球罐的形狀、體積等特點(diǎn)決定了磁化設(shè)備的選用情況。一般用便攜式或者磁軛式探傷機(jī)對(duì)球罐進(jìn)行分段式探傷。檢測的缺陷磁痕尺寸一般在6～30 mm的范圍內(nèi)。根據(jù)球罐缺陷分布情況，不同的部位采用了不同的磁化方法進(jìn)行檢測。磁化方法具體情況如下：

①觸頭法。用于檢測母材的機(jī)械損傷部位或者角焊縫部位的缺陷。優(yōu)點(diǎn)是電極距和電流大小可根據(jù)檢測的部位和要求的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是要控制間距范圍，若超出75～200 mm，磁粉就會(huì)被吸附。而且觸頭法探傷過程要進(jìn)行兩次相互垂直的探傷，使兩次的磁化區(qū)域重疊區(qū)>10%。

②磁軛法。磁軛法，是一種便攜式設(shè)備，檢測角焊縫常用方法。在檢測中必須在同一部位至少要兩次相互垂直的探傷才能檢測出各個(gè)方向的缺陷，且磁軛間距要控制在75～200 mm范圍內(nèi)，每次檢測的磁化區(qū)域至少要重疊15 mm，否則容易漏檢。

③交叉磁軛連續(xù)法。廣泛應(yīng)用于容器定期檢驗(yàn)中，一般用于檢測焊接縫的表面裂紋。不同于磁軛法和觸頭法，交叉磁軛法只需一次磁化就可以使受檢部位各個(gè)方向的缺陷被檢測出來。適用于檢測較長的對(duì)接焊縫。使用過程交叉磁軛的移動(dòng)速度一般小于4 m/min，交叉磁軛極與受檢工件的接觸間隙小于0.5 mm，磁懸液的噴灑時(shí)間和方向也要按照規(guī)定進(jìn)行，否則會(huì)影響磁痕的形成。

2.3 球罐缺陷磁痕顯示情況

球罐產(chǎn)生的缺陷性質(zhì)多為裂紋，裂紋類型有：焊接熱裂紋，焊接冷裂紋，疲勞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。其中除了由于焊接熱裂紋比較淺且細(xì)小，其磁痕顯示不濃密以外，其他幾種情況下的磁痕顯示均是清晰濃密的，只是由于球罐的組成特點(diǎn)而出現(xiàn)不同的形狀。例如當(dāng)焊接時(shí)的溫度達(dá)到1 100～1 300 ℃時(shí)，焊接后就會(huì)產(chǎn)生焊接熱裂紋，磁痕不濃密但是很清晰。在熱影響區(qū)內(nèi)會(huì)出現(xiàn)焊接冷裂紋，磁痕清晰濃密。疲勞裂紋顯示出兩頭尖，中間粗的清晰濃密的磁痕。應(yīng)力腐蝕裂紋與應(yīng)力方向垂直，有清晰濃密的磁痕顯示。

2.4 磁化時(shí)間的確定

在使用觸頭法，磁軛法，交叉磁軛法對(duì)球罐進(jìn)行探傷時(shí)，如果使用濕法連續(xù)發(fā)磁化方法，通電時(shí)間控制在1～3 s內(nèi)，且停下磁化要在停止噴灑磁懸液之后的幾秒才行，因?yàn)榇呕?、施加磁懸液的方式以及磁痕顯示都會(huì)受到以上過程的影響。

2.5 如何選用靈敏度試片

標(biāo)準(zhǔn)試片有很多種，選擇要根據(jù)具體情況進(jìn)行使用。例如A1-30/100型標(biāo)準(zhǔn)試片是為了確定實(shí)際檢測磁化規(guī)范情況，C-15/50型標(biāo)準(zhǔn)試片通常是在受到檢測部位尺寸限制時(shí)使用的，而D型或M1型標(biāo)準(zhǔn)試片是為了滿足技術(shù)文件規(guī)定或者客戶需要選用的。

2.6 檢測結(jié)果

檢測結(jié)果要記錄每一檢測區(qū)段的缺陷位置、磁痕尺寸、性質(zhì)、評(píng)定級(jí)別以及需要返修部位。返修后還要對(duì)缺陷部位進(jìn)行復(fù)檢，必要時(shí)對(duì)整個(gè)球罐進(jìn)行一次全面的磁粉探傷，直到合格為止。

3 磁化探傷設(shè)備應(yīng)用在球罐定期檢驗(yàn)中的注意事項(xiàng)

3.1 了解容器材料、制造和使用情況

在檢測前要調(diào)查了解球罐的制造、使用等情況。球罐在如果用易產(chǎn)生裂紋的材料制造，那么在使用過程中很容易出現(xiàn)疲勞裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋，容易在使用過程中出現(xiàn)安全隱患，給使用者帶來損失。所以，在球罐定期檢測之前，檢測人員就應(yīng)該積極了解球罐的制造材料、焊接方式、使用方法和注意問題等情況。

3.2 表面狀況及熱處理狀態(tài)

待檢測部位必須清理干凈，用砂輪打磨焊縫、裝配點(diǎn)、熱影響區(qū)等受檢部位的銹蝕、污垢和氧化皮等。球罐的熱處理通常使用整體退火方式。

3.3 磁懸液的選擇及施加方式

在球罐定期磁粉探傷中，一般采用兩種磁懸液：紅磁懸液和熒光磁懸液。紅磁懸液一般用于檢測球罐外部缺陷，熒光磁懸液用于檢測光照較差的球罐內(nèi)表面。磁懸液的濃度要符合規(guī)定，通常使用的紅磁懸液的濃度為10～25 g/L，而熒光磁懸液的濃度為3 g/L。磁懸液的施加方式通常采用噴灑的方式。

另外，在使用磁化探傷設(shè)備的過程中，還應(yīng)該注意操作方法應(yīng)正確，磁極端面與工件表面的間隙要適當(dāng)，交叉磁軛的磁化行走方向與磁懸液噴灑方向的配合要合理，謹(jǐn)記使用黑光燈的注意事項(xiàng)，嚴(yán)格考慮檢測環(huán)境的因素影響。

4 結(jié) 語

磁粉探傷技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，特別是在球罐定期檢測中，使用的頻率較高。本文仔細(xì)分析了球罐缺陷分布情況，介紹了磁粉探傷技術(shù)的特點(diǎn)，給出了對(duì)應(yīng)選用的磁化設(shè)備及使用方法，對(duì)磁粉檢測中遇到的問題提出了針對(duì)性的解決和修正方法，避免了誤判和漏檢的問題，為今后的球罐定檢中運(yùn)用磁粉探傷技術(shù)合理使用磁化設(shè)備提供了參考基礎(chǔ)。

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