淺談磁粉檢測法在球型儲罐對接焊縫檢測中的應用

蔡忠

摘要：磁粉檢測法主要應用于機械、航空、航天、化工、冶金、鐵路等行業，用它可實現質量控制，對原材料進、成品進行檢驗。本文介紹了球型儲罐焊縫磁粉檢測的原理和方法，對于在橫向磁場與機械載荷共同作用下的薄板，在其非線性磁彈性動力方程的基礎上，討論了系統在只受動載荷作用時的分岔行為，并繪出了相應的分岔圖。

關鍵詞：磁粉檢測；焊縫；技術

引言

球罐磁粉檢測的重點部位是對接焊縫的內外表面、補強圈或支柱角焊縫的外表面以及工卡具的焊痕處等等。磁粉檢測應在射線探傷和超聲探傷發現的缺陷修補合格后、耐壓實驗前進行。球型儲罐上產生表面和近表面缺陷的部位，除機械損傷外，大都集中于焊縫及熱影響區內，雖然母材本身也可能存在表面缺陷，但存在的幾率很小。檢測時，必須先了解所檢測部位可能產生何種表面和近表面缺陷以及這些缺陷的磁痕形態，以便正確地進行磁痕分析，做出準確無誤的判斷。由于球罐磁粉檢測受現場條件的限制，目前主要采用非熒光磁粉濕法檢測。

一.確定磁化規范

由于球型儲罐主要以對接焊縫為主，因此采用磁軛法來檢測。首先要測定磁軛法的提升力，磁軛的吸引力F 與鐵素體鋼板的磁導率、磁極間距、磁極與鋼板的間隙及移動情況有關，所以注明提升力大小時必須注明磁極間距L 的數值。

采用磁軛法磁化時，檢測靈敏度可根據標準試片上的磁痕顯示和電磁軛的提升力來確定，兩磁極間的間距L 一般應控制在75-200mm 之間，當使用磁軛最大間距時，交流電磁軛至少應有45N 的提升力；直流電磁軛至少應有177N 的提升力；交叉磁軛至少應有118N的提升力，一般現場檢測均采用便攜式電磁軛設備，其磁化規范應根據標準試片上的磁痕顯示來驗證。

根據球型儲罐壁厚來確定選用交流電磁軛法或直流電磁軛法。因交流電具有集膚效應，因此對表面缺陷有較高的靈敏度，又因電流方向在不斷變化，使交流電磁軛產生的磁場方向也不斷變化，這種變化可以攪動磁粉有助于磁粉遷移，提高檢測靈敏度。

直流電磁軛產生的磁場能滲入工件表面較深，有利于發現較深層的缺陷，因此在同樣的磁通量時，探測深度越大，磁通密度越低，為此對于厚度大于6mm 的工件不要使用直流電磁軛檢測。針對于像球罐這類的特種設備，其表面和近表面的缺陷的危害程度較內部缺陷要大得多，所以對于其焊縫檢測一般采用交流電磁軛法，而對于小于6mm 的薄壁壓力管道宜采用直流電磁軛法。

二.檢測實施步驟

（一）清理表面。

為了保證檢測靈敏度達到要求，對于球罐焊縫及熱影響區需檢查的部位，應進行嚴格的清理，除去表面污垢、銹蝕、氧化皮及油漆等，并進行適當的磨光，露出金屬光澤。試驗表明，被檢測表面狀態，對檢測靈敏度有很大的影響，約1 毫米厚的氧化皮，就可能使其下面7-8 毫米深的裂紋被漏檢。用手砂輪清理表面或進行表面磨光時，用力不要過大，以免萌生出磨削裂紋。

（二）校驗磁粉檢測靈敏度。

根據JB /T4730。4 -2005《承壓設備無損檢測磁粉檢測》規定，用標準試片或標準試塊校驗檢測靈敏度的方法。

（三）操作方法。

儀器經校驗靈敏度后即可進行正式檢測操作。使用交叉磁化探傷儀檢測時，要在電磁鐵磁化、行走的同時噴灑磁懸液。為了得到較好的檢測結果，必須根據檢測位置和行走方向酌情選擇磁懸液的噴灑部位。

一般把磁懸液噴灑到電磁鐵所探部位的前沿，在水平位置（如下極板）、仰向位置（如上極板）或在沿垂面上探縱縫（如赤道帶縱縫）時，磁懸液應噴灑到電磁鐵所探部位的前沿中部，在沿垂面上進行橫向檢測時（如赤道帶環縫），磁懸液應噴灑到電磁鐵所探部位的前沿偏上的地方（見圖1），磁化電流每次持續時間為0.5 ～2s，間歇時間不得超過1s，停施磁懸液至少1s 以后待磁痕形成后才可停止磁化。

（四）磁痕識別。

由于形成磁痕原因的多樣性，要注意相關顯示和非相關顯示。例如原材料缺陷、熱加工缺陷、使用后產生的缺陷等，這些缺陷會產生漏磁場吸附磁粉形成磁痕，會影響工件的使用。而像工件局部冷作硬化、金相組織不均勻等而產生的漏磁場吸附磁粉形成磁痕就不屬于缺陷。

（五）磁痕記錄。

磁痕顯示缺陷可用透明膠紙粘取記錄，也可用照相、噴涂可剝離薄膜等方法記錄磁痕，也可用畫草圖的方法來記錄。

三.生產應用

表1 列出了本公司2006-2009 年中利用磁粉檢測法對球型儲罐對接焊縫檢測的結果統計。由表1 可以看出，對于焊縫大于0.25mm 的微裂紋的檢測率為100%。完全符合檢測標準。

對于檢測出的球罐表面上比較淺的缺陷可用砂紙、刮刀或手砂輪等工具來清除。清除后所形成的凹坑如不需補焊，則一定要將凹坑邊緣磨得平滑，以免出現拐角而造成應力集中。

對于比較深的缺陷，可以用小手砂輪或氣刨來清除，同時進行磁扮檢測，一邊挖一邊探傷，直到確認表面傷已完全挖掉為止。挖凈后，按焊接工藝要求進行補焊，補焊的部位還應做必要的無損探傷檢查。

檢測球型儲罐對接焊縫時，如果曲率半徑較大，磁極與被檢表面能夠保證接觸良好，一般選擇磁軛法或交叉磁軛法；如曲率半徑太小，采用磁軛法和交叉磁軛法無法保證磁極與工件表面接觸良好或磁極間距無法滿足標準要求時，則應采用觸頭法或線圈法；

生產實踐表明，利用磁粉檢測法對球型儲罐對接焊縫檢測時，對于焊縫大于0.25mm 的微裂紋的檢測率為100%，完全符合檢測標準。

四.結束語

磁粉檢測是利用磁現象來檢測材料和工件中缺陷的方法，由于該方法具有檢測可靠、靈敏度高、不破壞被檢工件、可現場實施檢測等諸多優點，它作為一種成熟的無損檢測手段被廣泛地應用于石化裝置的檢測中。加強球型儲罐焊縫磁粉檢測的工藝規范，可以有效地檢測出球型儲罐焊縫中所存在的缺陷，增加生產安全性。

參考文獻：

[1]姚力，賴德明.焊縫缺陷磁粉檢測結果的統計分析[J].無損檢測.2000（09）

[2]申忠璽，丁勁鋒，康宜華.鋼管端部橫向裂紋的漏磁檢測方法[J].鋼管.2005（05）

[3]孫啟峰，康宜華，孫燕華.基于漏磁的管端自動探傷方法與裝備[J].鋼管.2012（04）