壓力容器的磁粉檢測(cè)工藝要點(diǎn)討論

原洋

新疆維吾爾自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督審核評(píng)價(jià)中心 新疆烏魯木齊 830011

壓力容器的磁粉檢測(cè)工藝要點(diǎn)討論

原洋

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磁粉檢測(cè)是無損檢測(cè)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(cè)是利用漏磁場(chǎng)吸附磁粉形成磁痕顯示進(jìn)行探傷，對(duì)鐵磁性材料的近表面缺陷有較強(qiáng)的檢測(cè)能力。由于容器結(jié)構(gòu)、使用介質(zhì)特性和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件會(huì)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(cè)；磁粉檢測(cè)；漏磁場(chǎng)；磁化；缺陷

1、引言

磁粉檢測(cè)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(chǎng)，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(duì)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(jiǎn)單、檢查速度快及對(duì)裂紋缺陷敏感等優(yōu)點(diǎn)而廣為應(yīng)用。

2、磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)是利用漏磁場(chǎng)吸附磁粉形成磁痕顯示進(jìn)行探傷。所謂漏磁場(chǎng)，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(chǎng)。漏磁場(chǎng)的大小對(duì)檢測(cè)效果有重要影響，那么存在哪些影響漏磁場(chǎng)的因素呢？首先，漏磁場(chǎng)的大小與工件的磁化程度有關(guān)。一般來說外加磁場(chǎng)強(qiáng)度一定要大于產(chǎn)生最大磁導(dǎo)率Um對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度Hum，使磁導(dǎo)率減小，磁阻增大，漏磁場(chǎng)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(chǎng)便會(huì)迅速增大。其次，缺陷的位置和形狀對(duì)漏磁場(chǎng)也會(huì)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(chǎng)大；若位于工件的近表面，漏磁場(chǎng)將顯著減小；若位于工件表面很深處，則幾乎沒有漏磁場(chǎng)泄漏出工件表面。缺陷垂直于磁場(chǎng)方向時(shí)漏磁場(chǎng)最大，當(dāng)角度逐漸減小時(shí)漏磁場(chǎng)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(chǎng)的另一因素。深寬比越大，漏磁場(chǎng)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(huì)對(duì)漏磁場(chǎng)的大小產(chǎn)生影響。

根據(jù)上述檢測(cè)原理，可以總結(jié)出磁粉檢測(cè)的基本特點(diǎn)和適用范圍。這種方法適用于檢測(cè)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(cè)埋藏較深的內(nèi)部缺陷；適用于檢測(cè)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(cè)非磁性材料如奧氏體不銹鋼材料；適用于檢測(cè)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(cè)管材棒材板材形材和鍛鋼件鑄鋼件及焊接件；適用于檢測(cè)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(cè)延伸方向與磁力線方向夾角小于20度的缺陷；適用于檢測(cè)工件表面和近表面較小的缺陷，不適合檢測(cè)淺而寬的缺陷。作為無損檢測(cè)的一種方法，磁粉檢測(cè)能夠在不破壞原檢測(cè)工件的前提下實(shí)現(xiàn)缺陷的測(cè)量，操作簡(jiǎn)單方便，檢測(cè)成本低。但是它對(duì)被檢測(cè)件的表面光滑度要求高，對(duì)檢測(cè)人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)要求高，檢測(cè)范圍小且檢測(cè)速度慢。

3、檢測(cè)方法

磁粉檢測(cè)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(píng)定、退磁、后處理七大步驟。確定磁化規(guī)范的方法通常可分為：①按試件表面的磁場(chǎng)強(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(duì)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(cè)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(duì)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(cè)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(cè)靈敏度高、容易退磁、磁場(chǎng)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(cè)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(chǎng)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(chǎng)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(zhǎng)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(duì)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(cè)為主,一般采用便攜式磁軛探傷儀,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)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(cè)技術(shù)的原理和方法，是科學(xué)和社會(huì)進(jìn)步對(duì)測(cè)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(guó)鍋爐壓力容器無損探傷人員資格考委會(huì)編寫.磁粉檢測(cè).中國(guó)鍋爐壓力容器安全雜志社,1999.

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

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

[4]李麗茹.表面檢測(cè)—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(cè)實(shí)訓(xùn)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.