磁粉探伤在压力容器定检中的作用

一、前言在用压力容器定期检验中，除进行宏观检验，壁厚测定外，还常常利用无损检测手段对焊缝区域进行检测。其中运用最多的是磁粉探伤，由于磁粉探伤方法简单、效率高、成本低、检测灵敏度高，缺陷显示直观，因此，成为容器定检中首选的检测方法。定检中检出的大量缺陷几乎都是由磁粉探伤首先发现的，因而，磁粉探伤的准确性直接影响容器定检的可靠性和容器的安全使用。二、磁粉探伤的原理及特点磁粉探伤是利用铁磁性材料被磁化后，由于不连续的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场（即磁感应线离开和进入表面时形成的磁场）吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。磁粉探伤可检出铁磁性材料中裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物等缺陷，具有很高的检测灵敏度，且能直观的显示出缺陷的位置、形状、大小和严重程度，检查缺陷的重复性好。在管材、棒材、型材、焊接件、机加工件、锻件探伤中得到了广泛的应用，尤其是在压力容器的定检中更是发挥着独特的作用。《压力容器定期检验规则》规定，在用压力容器的检验方法以宏观检查测厚、表面无损检测为主，JB4730-94《压力容器无损检测》标准更是规定，对于铁磁性材料表面应优先选用磁粉探伤。三、磁粉探伤方法及在容器定检中的应用现状由于压力容器用材料大多为碳素钢或低合金钢，剩磁小，故压力容器磁粉探伤一般采用连续法，即在外加磁场磁化的同时，将磁粉或磁悬液施加到工件上进行磁粉探伤。磁粉探伤磁化方法有多种，一般根据被探工件特点选择，如周向磁化的常用方法有通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法、感应电流法、环型件绕电缆法等，纵向磁化的方法有线圈法、永久磁铁法、多向磁化有交叉磁轭法、交叉线圈法等。不同方法有不同的特点，如触头法是用两支杆触头接触工件表面，通电磁化，在平板工件上磁化能产生一个畸变的周向磁场，用于发现与两触头连线平行的不连续性，用较小的磁化电流就可在工件局部得到必要的磁场强度，灵敏度高，使用方便。尽管磁粉探伤方法多种多样，但由于压力容器定检磁粉探伤主要是针对焊缝，包括对接焊缝、角焊缝等，故无法使用固定式设备，只能用便携式设备分段探伤，致使压力容器定检对磁粉探伤方法的选择受到局限，目前常用的方法有以下几种：1、磁轭法：应用较为广泛，该方法设备简单，操作方便，活动关节磁法可检角焊缝，使用中为检出各个方向的缺陷，必须在同一部位至少作两次互相垂直的探伤，且应将焊缝划分为若干个受检段，检测操作时应有一定的重叠，此方法效率低，操作不当可能造成漏检。2、交叉磁轭法：是目前容器定检中应用最广的一种方法，可产生旋转磁场，探伤效率高，灵敏度高，操作简单，一次磁化可检出各方向的缺陷，适于长的对接焊缝探伤，对角焊缝则不适用。3、触头法：属单方向磁化方法，电极间距可以调节，可根据探伤部位情况及灵敏度要求确定电极间距和电流大小，对于角焊缝可灵活调节，该方法和磁轭法一样，同一部位也要进行两次互相交叉垂直的探伤。4、线圈法：对于管道圆周焊缝可以用绕电缆法探伤，属纵向磁化，可发现焊缝及热影响区的纵向裂纹。5、平行电缆法：能发现与电缆平行的裂纹，但此方法灵敏变低，在新的JB4730《承压类设备无损检测》报批稿中已将此方法删除。实际在我区压力容器定检中主要使用的只有交叉磁法和磁轭法两种。对于容器对接的纵、环焊缝，此两种方法操作方便、灵敏变高、效率高处于无可替代的地位，对于接管角焊缝，交叉磁法无法检验，活动关节磁轭能较好的解决与容器筒体垂直的接管角焊缝探伤，对于成一定角度的接管角焊缝以及球罐柱腿与球壳板角焊缝探伤，则存在一定的困难，而触头法和线圈法则能较好的解决此问题。事实上，由于接管处受力状况复杂，角焊缝较对接焊缝更容易出现问题，故如何解决好角焊缝探伤问题，如何引入和运用好触头法、线圈法是一个值得深入探讨和引起重视的问题。四、磁粉探伤在容器定检中应注意的几个问题尽管磁粉探伤灵敏度高，但如果操作不当也会造成漏检，不但发挥不出磁粉探伤的优势，反而会因漏检而给压力容器的安全运行带来隐患，对检验单位的声誉造成不良影响。根据作者在压力容器定检中磁粉探伤的体会，认为容器定检中磁粉探伤应注意以下几个问题：1、检测面的清理打磨。一般容器内部与介质接触面大多有锈、氧化皮，有的还有防腐层，容器外部有漆，检测时一定要对焊缝及两侧适当宽度进行认真清理、打磨，以彻底去除覆盖物，露出金属光泽为合格，否则会掩盖缺陷，影响缺陷显示，造成漏检。目前配合检验单位进行打磨清理的单位和人员大多素质较低，对探伤不了解，故检验人员应事先将要求向打磨人员交待清楚，事后应认真检查，直到清理打磨完全符合要求方可探伤，以保证磁粉探伤结果不受影响。2、正确选择磁悬液。目前采用的湿法探伤磁悬液主要有水悬液和油悬液两种，前者由一定量磁膏分散于水中构成，水悬液成本低，配制简单，喷洒方便，目前多用；油悬液流动性好，但成本高且有一定的危险性。由于容器介质多种多样，有的容器盛装油等介质，尽管进行清理打磨，但不能做到完全彻底，此时磁粉探伤如选择水悬液，将无法完全润湿检测面，致使磁悬液和磁粉不能自由流动，造成无法探伤，或容器内本身较湿，如选择油悬液，也将无法润湿，因此应根据设备具体情况，选择磁悬液，最好两种都配制，检验时根据需要选用。3、操作方法应正确。如使用交叉磁轭探伤时，应连续行走探伤，不仅效率高，而且可靠性高，因交叉磁轭连续行走，磁化场随着交叉磁轭在工件表面移动，对于工件表面有效磁化场内任意一点来说，始终在一个变化着的旋转磁场作用下，因此，在被探面上任意方向的裂纹都有与有效磁场最大幅值正交的机会，从而得到最大限度的缺陷漏磁场；相反，如果使交叉磁轭固定分段对焊缝探伤，就会使被探工件表面各点处于不同幅值和椭圆度的旋转磁场作用下，结果将造成各点探伤灵敏度的不一致，对某些地方裂纹的探伤灵敏度降低。此外，对磁悬液的喷洒也应合理、科学，如探伤球罐，检查环缝时，磁悬液应喷洒在行走方向的前上方，检查纵缝时，应喷洒在行走方向的正前方。4、探伤前应了解容器材料及焊接工艺。如作者曾在某厂检查一台乙烯分馏塔冷凝器，该容器设计温度-80℃～100℃，属低温压力容器，筒体材质为A207，封头材质为A203GRD，在进行100％磁粉探伤时发现筒体纵、环焊缝及筒体与设备法兰连接焊缝熔合区存在大量磁痕显示，非常规则，走向与焊缝基本平行，经局部打磨后复探，磁痕显示更加清晰，磁痕宽度增加，但较松散，当时判断为大面积熔合区裂纹，且为贯穿裂纹，但该设备并未发现泄漏现象，后用渗透探伤复验，无缺陷显示，经仔细查阅制造资料，发现该设备系采用3.5％Ni低温钢，焊接时使用的是奥氏体非导磁填充材料，从而在焊缝和母材交界的熔合区成为导磁材料和非导磁材料的界面，在此处形成新的N极、S极，吸引大量磁粉聚集，造成裂纹的假象。因此，在容器检验前一定要认真查阅制造资料，弄清材料和焊接工艺方可探伤。五、对我区今后磁粉探伤的几点建议针对目前我区容器定检中磁粉探伤的应用现状，特做以下几点建议：1、应大胆引入和采用触头法、线圈法，以更好的解决角焊缝等探伤问题。2、在容器内部探伤时，采用荧光磁粉，因荧光磁粉在紫外光照射下，能发出波长范围在510-550nm为人眼接受最敏感的色泽鲜明的黄绿色荧光，所以荧光磁粉可见度及与工件表面的对比度都很高，容易观察，探伤灵敏度高。3、加强与内地的交流，走出去，请进来，学习内地的先进方法和经验，提高我区磁粉探伤应用的水平。六、结束语鉴于磁粉探伤在压力容器定检中起的重要作用，应认真研究消除磁粉探伤灵敏度和可靠性的因素，保证压力容器定检的质量，确保压力容器的安全运行。