原洋

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壓力容器的磁粉檢測工藝要點(diǎn)討論

原洋

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磁粉檢測是無損檢測的常規(guī)方法之一，從19世紀(jì)起就開始在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。磁粉檢測是利用漏磁場吸附磁粉形成磁痕顯示進(jìn)行探傷，對鐵磁性材料的近表面缺陷有較強(qiáng)的檢測能力。由于容器結(jié)構(gòu)、使用介質(zhì)特性和現(xiàn)場環(huán)境條件會影響探傷結(jié)果的可靠性,如何選擇合理的工藝和操作方法使探傷取得成效, 是本文所探討的問題。

壓力容器；無損檢測；磁粉檢測；漏磁場；磁化；缺陷

1、引言

磁粉檢測的主要原理是利用鐵磁性材料工件被磁化后，由于不連續(xù)性的存在，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，吸附施加在工件表面的磁粉，在合適的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續(xù)性的位置、大小、形狀和嚴(yán)重程度。對壓力容器進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí), 常借助磁粉探傷手段檢查裂紋。磁粉法因具有工藝簡單、檢查速度快及對裂紋缺陷敏感等優(yōu)點(diǎn)而廣為應(yīng)用。

2、磁粉檢測

磁粉檢測是利用漏磁場吸附磁粉形成磁痕顯示進(jìn)行探傷。所謂漏磁場，就是鐵磁性材料磁化后，在不連續(xù)處或磁路截面變化處，磁感應(yīng)線離開和進(jìn)入表面時(shí)形成的磁場。漏磁場的大小對檢測效果有重要影響，那么存在哪些影響漏磁場的因素呢？首先，漏磁場的大小與工件的磁化程度有關(guān)。一般來說外加磁場強(qiáng)度一定要大于產(chǎn)生最大磁導(dǎo)率Um對應(yīng)的磁場強(qiáng)度Hum，使磁導(dǎo)率減小，磁阻增大，漏磁場增大。當(dāng)鐵磁性材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到飽和值的80%左右時(shí)，漏磁場便會迅速增大。其次，缺陷的位置和形狀對漏磁場也會產(chǎn)生重要影響。同樣的缺陷，位于工件表面處時(shí)，產(chǎn)生的漏磁場大；若位于工件的近表面，漏磁場將顯著減?。蝗粑挥诠ぜ砻婧苌钐?，則幾乎沒有漏磁場泄漏出工件表面。缺陷垂直于磁場方向時(shí)漏磁場最大，當(dāng)角度逐漸減小時(shí)漏磁場以近似正弦曲線的形式減小直至為零。缺陷的深寬比是缺陷形狀影響漏磁場的另一因素。深寬比越大，漏磁場也越大，缺陷越容易被發(fā)現(xiàn)。另外，工件表面覆蓋層以及工件的材料和狀態(tài)（如晶粒大小、含碳量、熱處理、冷加工、合金元素等）也會對漏磁場的大小產(chǎn)生影響。

根據(jù)上述檢測原理，可以總結(jié)出磁粉檢測的基本特點(diǎn)和適用范圍。這種方法適用于檢測鐵磁性材料表面和近表面缺陷，例如表面和近表面間隙極窄的裂紋和目視難以看出的其他缺陷，但不適合檢測埋藏較深的內(nèi)部缺陷；適用于檢測鐵鎳基鐵磁性材料如馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料，但不適用于檢測非磁性材料如奧氏體不銹鋼材料；適用于檢測未加工的原材料（如鋼坯）和加工的半成品、成品件及在役與使用過的工件；適用于檢測管材棒材板材形材和鍛鋼件鑄鋼件及焊接件；適用于檢測工件表面和近表面的延伸方向與磁力線方向盡量垂直的缺陷，但不適用于檢測延伸方向與磁力線方向夾角小于20度的缺陷；適用于檢測工件表面和近表面較小的缺陷，不適合檢測淺而寬的缺陷。作為無損檢測的一種方法，磁粉檢測能夠在不破壞原檢測工件的前提下實(shí)現(xiàn)缺陷的測量，操作簡單方便，檢測成本低。但是它對被檢測件的表面光滑度要求高，對檢測人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求高，檢測范圍小且檢測速度慢。

3、檢測方法

磁粉檢測的工藝過程主要分為選定磁化規(guī)范（包括試件磁化方法、磁粉施加方法及工藝參數(shù)）、預(yù)處理、磁化工件、施加磁粉或磁懸液、磁痕分析評定、退磁、后處理七大步驟。確定磁化規(guī)范的方法通?？煞譃椋孩侔丛嚰砻娴拇艌鰪?qiáng)度Н的取值大小來確定磁化電流或安匝數(shù)；②按試件表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度В的取值大小來確定磁化電流或安匝數(shù)，或按試件的磁飽和時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度來確定磁化規(guī)范；③按試件的形態(tài)及其上的人為缺陷情況確定磁化電流或安匝數(shù)。對工件的預(yù)處理主要包括：1清除工件表面的油污、灰塵、鐵銹、毛刺、氧化皮、油漆等保護(hù)涂層，以及其他能夠影響靈敏的的物質(zhì)；2用軸向通電法和觸頭法磁化時(shí)，為防止燒傷工件表面和提高導(dǎo)電性，必須將工件與電極接觸部位的非導(dǎo)電覆蓋層打磨掉；3裝配件一般要進(jìn)行分解后再探傷；4若工件有盲孔或內(nèi)腔，當(dāng)使用磁懸液檢測流入難以清洗時(shí)，應(yīng)先用非研磨性材料將孔洞封堵；5如果磁粉與工件表面顏色對比度小或工件表面粗糙不利于磁痕顯示，應(yīng)涂敷反差增強(qiáng)劑。磁化工件是磁粉檢測的一個(gè)重要步驟。首先應(yīng)根據(jù)情況選定磁化電流，常用的包括交流電、整流電、直流電和沖擊電流等幾種。交流電有檢測靈敏度高、容易退磁、磁場分布均勻、能夠?qū)崿F(xiàn)多向磁化、適合在役工件檢驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛，但探測缺陷深度較小，而且使用剩磁法檢驗(yàn)時(shí)易受交流斷電相位的影響。整流電又有單相與三相、半波與全波之分，可以做到兼具直流的滲透性和交流的脈動(dòng)性，剩磁穩(wěn)定，但是退磁較為困難。直流電是最早使用的一種方法，滲透性強(qiáng)，脈動(dòng)性小，剩磁穩(wěn)定，需要的輸入功率小，但是退磁困難，退磁場大，工序復(fù)雜且不適宜干法檢驗(yàn)，現(xiàn)在應(yīng)用較少。沖擊電流是由電容器充放電獲得，只能用于剩磁法，且僅適用于需要電流值特別大而常規(guī)設(shè)備又不能滿足時(shí)，根據(jù)工件要求制作專用設(shè)備。在磁化處理時(shí)，要根據(jù)工件的尺寸大小、外形結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)，以及工件過去斷裂的情況和各部分的應(yīng)力分布，分析可能產(chǎn)生的缺陷部位和方向，選擇合適的磁化方法。磁化方法有很多種。在工件中建立一個(gè)環(huán)繞工件，并與工件軸垂直的周向的閉合磁場的方法稱為周向磁化法，用于發(fā)現(xiàn)與工件軸平行的縱向缺陷，它又可細(xì)分為中心導(dǎo)體法、偏置芯棒法、通電法、觸頭法、感應(yīng)電流法、環(huán)形件繞電纜法等。將電流通過環(huán)繞工件的線圈，沿工件縱長方向進(jìn)行磁化的方法稱為縱向磁化法，主要用于發(fā)現(xiàn)與工件軸向垂直的周向缺陷，它又可細(xì)分為線圈法、磁軛法、永久磁軛法等。對于一些常見類型的工件，焊接件、軸類零件、機(jī)加工件等適用于通電法磁化，有孔的工件如軸承圈、齒輪等適用于中心導(dǎo)體法磁化，某些大中型工件的局部檢驗(yàn)適用于觸頭法磁化，薄壁環(huán)形工件適用于應(yīng)電流法磁化。

在壓力容器制造和在用檢驗(yàn)中,以焊縫檢測為主,一般采用便攜式磁軛探傷儀,其結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、使用方便,在壓力容器行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,甚至有“磁軛打天下”的說法。

4、結(jié)束語

磁粉檢測是一種發(fā)展前景廣闊的技術(shù)，隨著科技的發(fā)展必將得到愈加廣泛的應(yīng)用。掌握磁粉檢測技術(shù)的原理和方法，是科學(xué)和社會進(jìn)步對測控專業(yè)學(xué)生的要求，必須要學(xué)以致用，學(xué)有所為。

[1]全國鍋爐壓力容器無損探傷人員資格考委會編寫.磁粉檢測.中國鍋爐壓力容器安全雜志社,1999.

[2]李家偉.無損檢測手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[3]葉代平,蘇李廣.磁粉檢測[M].北京;機(jī)械工業(yè)出版社,2004.

[4]李麗茹.表面檢測—磁粉,滲透與渦流[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2009.

[5]鄧紅軍.無損檢測實(shí)訓(xùn)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.