磁粉探伤仪在压力容器检测中的应用
2012-09-28
针对磁粉在压力容器定检中的应用现状，提出了几点探伤应注意的问题，并对今后磁粉在容器定检中的应用提出了几点建议。
一、磁粉探伤的原理及特点
自然界中磁力线总能保持其连续性，当铁磁性工件放在使其饱和的磁场中时，磁力线便会被引导通过工件。如果磁力线遇到工件材料上的不连续(即裂纹、夹渣、气孔等缺陷)，而磁力线为了保持自己的连续性，则必须绕过这些缺陷,形成漏磁通.
若这些缺陷位于材料的表面或近表面，但由于工件中的磁力线已达到饱和状态，则磁力线就会绕过这些磁导率较低的(磁阻较大)区域而泄漏出工件表面形成“漏磁埸”。这样在缺陷的两侧便会产生磁极,将磁粉(或磁悬液) 喷洒于有缺陷工件表面，则缺陷磁极吸引磁粉，便可形成明显可见的线状或点状堆积，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、夹杂、气孔、未熔合未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷以及与工件表面夹角极小的分层。，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。
二、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，只能用便携式磁粉探伤仪分段探伤，致使压力容器定检对磁粉探伤方法的选择受到局限，且磁粉检测的能力不仅与施加磁场强度的大小有关，还与缺陷的方向、缺陷的深宽比、缺陷的形 状、工件的外形、尺寸和表面状态及可能产生缺陷的部位有关。因此就有各种不同的磁化方法。
三、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，因此探伤前后应对焊缝及焊缝两侧25mm范围内进行清理打磨，清除铁锈、氧化皮、及污物至露出金属光泽。同时，要求对焊缝两侧100mm范围内打磨清理，清除铁锈及污物，确保磁轭与工件充分接触，以提高磁粉探伤仪检测灵敏度，这一点非常重要。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。
配制磁悬液应按照使用说明书进行，浓度应保证在1o-20g/范围内，最好15g/L左右。磁悬液浓度大会形成过渡背景，浓度过低将不能在缺陷部位形成足够的磁粉堆积，造成漏检。磁化前，预先用磁悬液润湿磁化区，然后边用磁粉探伤仪磁化边浇磁悬液，对A类焊缝(纵缝)磁悬液的喷洒在交叉磁轭行走方向的前上方，对B焊缝，磁悬液喷洒在交叉磁轭行走方向(自上而下)的正前方，磁悬液必须在通电时间内施加完毕 然后，在有效的光源下观察是否有磁痕形成，有磁痕的部位及时作出明显标志。
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。
但注意磁化过程中应注意磁粉探伤仪探头旋转磁轭滚轮与工件保持良好的接触。接触不良会造成探伤灵敏度降低。这主要通过磁轭与工件的震动声音及手部感觉判断，若震动声音大，手部感觉磁轭的吸力减小，说明接触不良，反之，接触良好。磁轭行走速度最好用灵敏度试片来确定。根据经验一般为20-30mm／s比较恰当。行走速度太快，磁痕形成时间过短，堆积浓度小，会造成漏检
4、磁痕观察与分析
对有怀疑的磁痕显示，应反复磁化，判断分析形成的原因，确定是否为缺陷显示。对真实缺陷痕迹进行标记，测量其所在的位置、大小、确定缺陷性质进行级别评定，并画图纪录。
磁粉探伤过程中影响检验灵敏度的因素还很多，每一个环节的忽视都会造成检验灵敏度的降低，这就意味着检验失败，可能造成质量隐患，轻者造成设备不能正常运转，重者会造成严重的安全事故。因此，提高无损检测人员的素质。增强工作责任心。在工作中不断学习，总结经验，提高专业知识水平，在能保证无损检测工作的有效性和可靠性，保证检测工作质量。
四、对磁粉探伤的几点建议：
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。
