磁粉檢測(cè)在壓力容器檢驗(yàn)中的運(yùn)用特點(diǎn)研究

程旭

摘要：在產(chǎn)品可靠性以及安全性成為主要追求的當(dāng)下，如何高效開(kāi)展質(zhì)量檢驗(yàn)工作，自然成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。文章以檢驗(yàn)壓力容器損傷為落腳點(diǎn)，對(duì)磁粉檢測(cè)進(jìn)行了深入探討。首先介紹了該技術(shù)的檢測(cè)原理、優(yōu)點(diǎn)與不足，其次說(shuō)明了檢測(cè)方法的選擇依據(jù)，最后結(jié)合壓力容器特點(diǎn)，列舉了檢測(cè)工作需要關(guān)注的要點(diǎn)，例如，制作工藝卡并配置相應(yīng)磁懸液等，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：損傷檢驗(yàn);壓力容器;磁粉檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：TG113.22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）11-0151-02

0? 引言

磁粉檢測(cè)相較于其他檢測(cè)技術(shù)，更適合被用來(lái)對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)既不會(huì)使容器結(jié)構(gòu)被破壞，帶來(lái)不必要的麻煩，還能夠保證檢測(cè)結(jié)果可如實(shí)反映容器情況。除磁粉檢測(cè)外，可被用來(lái)檢測(cè)壓力容器的技術(shù)，還有滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)等，在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)做出選擇，保證檢測(cè)效果達(dá)到預(yù)期。

1? 磁粉檢測(cè)介紹

1.1 檢測(cè)原理

作為滿足無(wú)損檢測(cè)要求的一項(xiàng)技術(shù)，磁粉檢測(cè)得到廣泛運(yùn)用的原因，主要是其兼具高靈敏度和不會(huì)給被檢工件造成損傷的優(yōu)勢(shì)。在工業(yè)持續(xù)發(fā)展的當(dāng)下，社會(huì)各界對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及質(zhì)量所提出要求較過(guò)去更高，對(duì)安全檢測(cè)而言，要想發(fā)揮出應(yīng)有作用，主要是引入更加先進(jìn)且可靠的技術(shù)，即——無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

近幾年，磁粉檢測(cè)在多個(gè)領(lǐng)域大放異彩，其檢測(cè)原理如下：磁粉可被用來(lái)對(duì)鐵做磁化處理。若工件表面存在漏磁場(chǎng)、部分畸變或是磁場(chǎng)線斷裂的問(wèn)題，利用磁粉對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，可使工件表面有相應(yīng)痕跡形成，上述問(wèn)題往往能夠因此而得到直觀展現(xiàn)（如圖1）[1]。對(duì)鍋爐等壓力容器而言，磁粉還可被用來(lái)對(duì)發(fā)際線、裂縫和斑點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并且能夠最大限度保證檢測(cè)靈敏度以及結(jié)果準(zhǔn)確性。

1.2 優(yōu)點(diǎn)與不足

通過(guò)實(shí)踐可知，磁粉檢測(cè)具有明顯的優(yōu)點(diǎn)與不足，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)做到全面考慮，以此來(lái)確保技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到應(yīng)有發(fā)揮。

1.2.1 優(yōu)點(diǎn)? ①具備重復(fù)檢測(cè)條件。②檢測(cè)難度較小，可為周?chē)h(huán)境提供保護(hù)，盡量縮短檢測(cè)所需時(shí)間，在降低檢測(cè)成本的基礎(chǔ)上，使檢測(cè)工作取得更為可觀的效益。③被檢容器規(guī)格及形狀所帶來(lái)影響可以忽略不計(jì)。④確保壓力容器現(xiàn)有缺陷所對(duì)應(yīng)大小及位置得到直觀展示，技術(shù)人員可根據(jù)所掌握信息，盡快對(duì)其性質(zhì)做出判斷。⑤磁粉檢測(cè)可被用來(lái)對(duì)0.1mm長(zhǎng)度的缺陷和微米裂紋進(jìn)行檢測(cè)，靈敏度較其他方法更高。

1.2.2 不足? 磁粉檢測(cè)的不足同樣十分突出，具體表現(xiàn)在以下方面：只能對(duì)磁鐵性材料進(jìn)行檢測(cè);只能被用來(lái)檢測(cè)表面以及近表面缺陷。磁化方向會(huì)使檢測(cè)受到一定程度的制約，如果缺陷和磁化的方向相近、缺陷表面和工件所形成角度未達(dá)到200°，僅憑借磁粉技術(shù)，通常無(wú)法確保缺陷被直接檢測(cè)出來(lái)。對(duì)上覆特殊物質(zhì)的工件而言，磁粉檢測(cè)同樣不適用，且檢測(cè)結(jié)果較易被幾何形狀所影響，進(jìn)而得出與實(shí)際情況不符的最終結(jié)論。

2? 磁粉檢測(cè)方法

2.1 分類(lèi)磁化

磁粉檢測(cè)所用磁化方法有三種，分別是：其一，縱向磁化。工件經(jīng)由磁化獲得與中心線垂直的磁力場(chǎng)線，通常被用來(lái)檢查與中心線垂直的橫向缺陷;其二，橫向磁化。工件經(jīng)由磁化所得到磁線和軸向的位置關(guān)系為垂直，可被用來(lái)對(duì)與工件平行的縱向缺陷焊接線進(jìn)行檢查。其三，聯(lián)合磁化。該方法強(qiáng)調(diào)同時(shí)運(yùn)用上述方法進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)分別對(duì)工件缺陷進(jìn)行檢查的方式，明確亟待處理的問(wèn)題，為后續(xù)工作提供參考[2]。

2.2 無(wú)損檢測(cè)

對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)方法進(jìn)行分析可知，無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域所涵蓋方法較多，例如，渦流檢測(cè)、滲透檢測(cè)以及磁粉檢測(cè)，上述方法所遵循檢測(cè)原理和適用范圍均有極為明顯的差異，在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)做出選擇。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是明確現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與不足，再結(jié)合被檢材料特點(diǎn)，確定可使自身優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的基礎(chǔ)，為檢測(cè)效率提供保障。

若被檢容器是磁性容器，缺陷多分布在表面還有近表面，技術(shù)人員便可采取磁粉檢測(cè)法，若被檢容器形狀或材質(zhì)會(huì)給磁粉檢測(cè)帶來(lái)制約，則應(yīng)酌情選用其他無(wú)損檢測(cè)方法，保證檢測(cè)工作能夠順利進(jìn)行。

3? 壓力容器檢測(cè)要點(diǎn)

由于壓力容器往往存在應(yīng)力集中和工作環(huán)境腐蝕物質(zhì)較多的情況，隨著使用時(shí)間的增加，多數(shù)容器都將陷入疲勞狀態(tài)，進(jìn)而出現(xiàn)破損。出于使壓力容器長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的考慮，定期利用相關(guān)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)與修復(fù)就顯得很有必要?？杀挥脕?lái)對(duì)壓力容器進(jìn)行探傷的方法較多，最具代表性的是磁粉檢測(cè)。

3.1 制作工藝卡

壓力容器指的是能夠承受特壓力、具有良好密閉性、被用來(lái)對(duì)液體和氣體進(jìn)行承裝的設(shè)備，在工業(yè)等領(lǐng)域均已得到廣泛運(yùn)用，石油化學(xué)跨領(lǐng)域所用壓力容器數(shù)量約為國(guó)內(nèi)現(xiàn)有壓力容器總量的1/2，對(duì)壓力容器加以運(yùn)用的方向可被歸納如下：其一，對(duì)帶有特定壓力的液體、氣體進(jìn)行貯存及運(yùn)輸;其二，為反應(yīng)、傳熱還有傳質(zhì)工藝的推進(jìn)助力。民用領(lǐng)域?qū)ζ浼右赃\(yùn)用的形式，以壓縮機(jī)和輔機(jī)為主，例如，空壓機(jī)、蒸發(fā)器和冷卻器等。

作為對(duì)特定主體進(jìn)行檢測(cè)所形成作業(yè)文件，工藝卡是控制檢測(cè)質(zhì)量的主要工具，對(duì)磁粉檢測(cè)有重要意義，只有保證工藝卡正確且得到有效實(shí)施，才能使檢測(cè)質(zhì)量達(dá)到預(yù)期。檢測(cè)工作開(kāi)始前，在工藝規(guī)程指導(dǎo)下，結(jié)合受檢工件所表現(xiàn)出特點(diǎn)，對(duì)檢測(cè)工藝卡進(jìn)行制作[3]。有關(guān)人員應(yīng)保證技術(shù)文件正確且完整，均為有效批次，待通過(guò)審核，便可開(kāi)始制作工藝卡的工作。

3.2 重視質(zhì)量控制

探傷操作的最終目的是既做到有效磁化工件，又使磁痕得到理想顯示。若技術(shù)人員計(jì)劃使用磁軛法、交叉磁軛法進(jìn)行探傷，關(guān)鍵是對(duì)探傷全過(guò)程進(jìn)行控制，真正做到以探測(cè)工藝卡為依據(jù)，按部就班的完成各操作環(huán)節(jié)?，F(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若電磁軛極的間距是200mm，對(duì)應(yīng)交流電磁軛的提升力不得少于44N，直流電磁軛提升力應(yīng)達(dá)到177N，磁化有效區(qū)域?yàn)閮蓚?cè)連線50mm范圍內(nèi)。此外，探傷過(guò)程需保證兩次檢測(cè)重合，且重合長(zhǎng)度為15mm及以上。該方法可被用來(lái)對(duì)距表面6mm深的區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，應(yīng)用前景廣闊。

3.3 配置磁懸浮液

常見(jiàn)磁粉有熒光磁粉、非熒光磁粉，而常見(jiàn)磁懸液也有兩種，分別是水磁懸液、油磁懸液，根據(jù)檢測(cè)壓力容器特點(diǎn)和需求，對(duì)上述磁粉、磁懸液進(jìn)行組合并應(yīng)用，其靈敏度往往有細(xì)微差異存在。

若檢測(cè)對(duì)象是禁油場(chǎng)區(qū)、碳鋼容器或低合金鋼，首選非熒光粉+水磁懸液的組合，這是因?yàn)樗艖乙旱牧鲃?dòng)性優(yōu)于油磁懸液，可將磁粉遷移到濕潤(rùn)工作、無(wú)水?dāng)嗝婀ぜ南路?，并為檢測(cè)靈敏度提供保證，正是上述優(yōu)點(diǎn)的存在，才使得該組合成為對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)的首選磁懸液。干/濕磁粉磁環(huán)所顯示磁痕情況見(jiàn)表1、表2。若檢測(cè)對(duì)象所使用材料的裂紋敏感度較高且工作環(huán)境存在大量腐蝕介質(zhì)，對(duì)其內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)所選用磁粉應(yīng)為熒光磁粉，這是因?yàn)闊晒獯欧郾缓诠馑丈浜?，通常能夠顯示出易于分辨的熒光，其檢測(cè)效果不會(huì)被容器表面顏色所影響（如圖2）。

實(shí)踐結(jié)果表明，基于磁懸液對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，其濃度往往影響著檢測(cè)靈敏度和最終結(jié)果，無(wú)論濃度過(guò)低還是過(guò)高，均會(huì)造成檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際不符的問(wèn)題，進(jìn)而導(dǎo)致檢測(cè)缺陷出現(xiàn)。由此可見(jiàn)，技術(shù)人員應(yīng)做到科學(xué)選用并嚴(yán)謹(jǐn)配置磁懸液，確保其作用可得到應(yīng)有發(fā)揮。

3.4 其他要點(diǎn)

3.4.1 處理檢測(cè)表面? 基于壓力鍋爐所開(kāi)展檢測(cè)工作，磁粉的作用主要是檢測(cè)表面缺陷。作為人工制品的壓力鍋爐等容器，其銹蝕情況和氧化程度均會(huì)影響到磁粉的感知，磁粉流阻和泄漏缺陷，通常會(huì)因此而受到影響。隨著磁性粉末被磁場(chǎng)所吸收，檢測(cè)靈敏度必然有所減弱，這并不利于后續(xù)工作的進(jìn)行。由此可見(jiàn)，若技術(shù)人員計(jì)劃采用磁粉檢測(cè)方案，先要徹底清理表面油漆、鐵銹和油脂，保證被檢區(qū)表面和附近30mm范圍內(nèi)，均符合清潔且干燥的要求，為磁粉檢測(cè)提供理想環(huán)境。

3.4.2 重視人員作用? 對(duì)壓力容器接頭、零部件和原材料進(jìn)行檢測(cè)的人員，在從事相關(guān)工作前，應(yīng)以現(xiàn)行規(guī)定為依據(jù)，通過(guò)培訓(xùn)以及考核的方式，獲得檢測(cè)資格，并根據(jù)自身所處資格等級(jí)，開(kāi)展相應(yīng)的工作。雖然磁粉檢測(cè)的靈敏度極高，但極易由于操作失誤，導(dǎo)致大量泄漏的情況出現(xiàn)，進(jìn)而給容器性能帶來(lái)不利影響，這也是安全事故的誘因之一。由此可見(jiàn)，人員經(jīng)驗(yàn)和能力均會(huì)直接影響到檢測(cè)結(jié)果，有關(guān)單位應(yīng)當(dāng)對(duì)此有所了解。

4? 結(jié)論

隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量與結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全檢測(cè)的重要性逐漸為人們所熟知，在此背景下，以磁粉檢測(cè)為代表的無(wú)損檢測(cè)，開(kāi)始被運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)工作環(huán)境較為特殊的壓力容器而言，常規(guī)檢測(cè)技術(shù)往往無(wú)法使靈敏度與安全性兼顧，對(duì)不會(huì)給其結(jié)構(gòu)帶來(lái)負(fù)面影響的磁粉檢測(cè)加以運(yùn)用成為大勢(shì)所趨，未來(lái)該技術(shù)仍然是研究的重點(diǎn)，應(yīng)引起重視。

參考文獻(xiàn)：

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