焦炭塔制造過(guò)程中磁粉檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用

李海

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

焦炭塔制造過(guò)程中磁粉檢測(cè)技術(shù)運(yùn)用

李海

(洛陽(yáng)欣隆工程檢測(cè)有限公司，河南洛陽(yáng) 471012)

焦炭塔磁粉檢測(cè)過(guò)程中的技術(shù)運(yùn)用，特別是清根后焊縫、角焊縫等處在探頭的選擇和運(yùn)用上的技術(shù)。

焦炭塔;漏磁場(chǎng);裂紋;磁粉檢測(cè)

1 磁粉檢測(cè)的原理和使用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)

1.1 磁粉檢測(cè)原理

磁粉檢測(cè)又稱磁粉檢驗(yàn)或磁粉探傷，屬于無(wú)損檢測(cè)五大常規(guī)方法之一。其原理如下：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感應(yīng)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(jiàn)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。由此可見(jiàn)，磁粉檢測(cè)的基礎(chǔ)是不連續(xù)性處漏磁場(chǎng)與磁粉的磁相互作用。

1.2 磁粉檢測(cè)適用范圍

適用于檢測(cè)鐵磁性材料工件表面和近表面尺寸很小、間隙極窄和目視難以看出的缺陷。馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼材料具有磁性，因而可以進(jìn)行磁粉檢測(cè);不適用于非磁性材料和奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不適用于檢測(cè)銅、鋁、鎂、鈦合金等非金屬材料;適用于檢測(cè)工件表面的裂紋、夾渣、氣孔、未熔合、冷隔、折疊等缺陷，但不適用于檢測(cè)表面淺而寬的劃傷、針狀缺陷、埋藏較深的內(nèi)部缺陷和延伸方向與磁感應(yīng)線方向夾角小于20°的缺陷。

1.3 磁粉檢測(cè)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.3.1 磁粉檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)

①能直觀的顯示缺陷的位置、形狀和大小;②可檢測(cè)出鐵磁性材料表面和近表面的缺陷;③檢測(cè)速度快、工藝簡(jiǎn)單、成本低、污染少;④靈敏度高，可檢測(cè)微米級(jí)寬的缺陷。

1.3.2 磁粉檢測(cè)的缺點(diǎn)

①不能檢測(cè)非鐵磁性材料;②不能檢測(cè)埋藏較深的缺陷;③不容易發(fā)現(xiàn)與工件表面夾角極小的缺陷;④直接通電法和觸頭法因?yàn)楫a(chǎn)生電弧燒傷工件而不適用于表面質(zhì)量較高工件進(jìn)行檢測(cè)，特別是煉油化工在役容器內(nèi)壁檢驗(yàn)時(shí)更不能用此法;⑤不能通過(guò)對(duì)磁痕的分析直接判斷缺陷本身的深度。

2 磁粉檢測(cè)方法和磁化電流的選擇

2.1 磁粉檢測(cè)使用的幾種方法

磁粉檢測(cè)的能力不僅與施加磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小有關(guān)，還與缺陷的方向、深寬比、缺陷的形狀、工件的外形、尺寸和表面狀態(tài)及可能產(chǎn)生缺陷的部位有關(guān)。根據(jù)焦炭塔的技術(shù)條件要求，要進(jìn)行對(duì)鋼板的坡口、焊后焊縫內(nèi)壁清根后檢查、焊成后的焊縫檢查及接管角縫的檢查、熱處理后表面的檢查、水壓實(shí)驗(yàn)后的磁粉抽查等步驟;因此，我們?cè)趯?duì)焦炭塔進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)應(yīng)選用多功能磁粉探傷機(jī)，它包括A、D、E、O，4個(gè)探頭，除了O型的磁環(huán)探頭很少用到外，其他三種在焦炭塔的磁粉檢測(cè)中都能得到充分的運(yùn)用。

2.1.1 磁軛法

D型探頭就是我們常用的單磁軛式探頭，磁軛法屬于縱向磁化，因此檢測(cè)只能發(fā)現(xiàn)相對(duì)于磁場(chǎng)方向的橫向缺陷，故用磁軛法對(duì)同一地方檢測(cè)時(shí)需每次相隔90°，這樣基本上可以發(fā)現(xiàn)有效磁化范圍內(nèi)各個(gè)方向的缺陷。通常兩級(jí)間距控制在75～200 mm之間。如果兩級(jí)間距太小會(huì)由于磁極附近磁通密度過(guò)大產(chǎn)生非相關(guān)顯示，而兩級(jí)間距過(guò)大會(huì)造成磁場(chǎng)強(qiáng)度不足，影響檢測(cè)結(jié)果。磁化區(qū)域每次應(yīng)有不少于15 mm的重疊。此法是磁粉檢測(cè)最常用的檢測(cè)方法，但由于此法一次磁化的范圍較小，檢測(cè)效率很低，在較大工作量的焊縫檢測(cè)時(shí)通常選用帶旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的探頭Ec。

2.1.2 交叉磁軛法

Ec探頭為交叉磁軛法使用探頭，它可以在工件表面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以一次磁化可以檢測(cè)出工件表面所有方向的缺陷，便于操作，檢測(cè)效率高，而且因?yàn)椴皇请娊佑|，因此不會(huì)燒傷工件，此法是最常用的磁粉檢測(cè)方法之一。但交叉磁軛法只能用于連續(xù)法檢驗(yàn)，且在較小空間和角焊縫磁粉檢測(cè)時(shí)，其就無(wú)法發(fā)揮出其功能，故常配合其他方法進(jìn)行補(bǔ)充檢測(cè)。如馬蹄探頭。

2.1.3 馬蹄探頭

此法同為磁軛法，但由于馬蹄探頭的特殊磁極頭，非常適用于各種角焊縫的磁粉檢測(cè)。通常間距為30～120 mm，z作為容器接管角縫的磁粉檢測(cè)，馬蹄探頭是非常重要的輔助檢測(cè)手段。

2.2 磁化電流的選擇

為了在工件上產(chǎn)生磁場(chǎng)而采用的電流稱為磁化電流。磁粉檢測(cè)采用的磁化電流有：交流電、整流電(單項(xiàng)半波整流電、單項(xiàng)全波整流電、三相半波整流電和三相全波整流電)、直流電和沖擊電流。電流的選擇要根據(jù)缺陷的特性和深度及特點(diǎn)，相應(yīng)的去選取不同的電流。用交流電磁化時(shí)，由于交流電具有趨膚效應(yīng)，對(duì)于表面微小的缺陷檢測(cè)靈敏度高，但當(dāng)缺陷在工件表面2 mm以下時(shí)一般檢出率明顯下降。交流電在生產(chǎn)和生活中使用最廣泛，在現(xiàn)場(chǎng)容易找到交流電源，另外，用交流電不但易于退磁，而且兩次磁化的工序間可以不退磁。因此在壓力容器檢驗(yàn)時(shí)常用交流電作為磁化電流。

3 焦炭塔焊縫中缺陷的磁痕特征

焦炭塔由于主要材質(zhì)為15CrMoR，是裂紋敏感材料，因此在磁粉檢測(cè)中要特別注意焊縫及熱影響區(qū)的裂紋、未熔合、氣孔和夾渣。焊接裂紋可能在焊接過(guò)程中產(chǎn)生，也可能在焊后一段時(shí)間產(chǎn)生，因此一般情況下要求在焊接完成24 h后才進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

3.1 裂紋

有可能是在制造過(guò)程中產(chǎn)生也有可能是在熱處理之后出現(xiàn)的裂紋，一般多存在于焊縫及熱影響區(qū)，也會(huì)存在于其它應(yīng)力集中和母材被損傷等的部位，檢測(cè)時(shí)其磁痕清晰可見(jiàn)、較濃密，有的呈直線狀、有的較彎曲、有的呈樹(shù)枝狀，焊接弧口裂紋多呈放射狀。在焦炭塔制造過(guò)程中，焊后坡口清根處的磁粉檢測(cè)環(huán)節(jié)顯得非常重要，因?yàn)樽钤琰c(diǎn)焊的那一小部分焊道也沒(méi)有經(jīng)過(guò)保溫、緩冷等措施，幾乎都會(huì)出現(xiàn)裂紋，因而通過(guò)磁粉檢測(cè)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)裂紋并通過(guò)及時(shí)打磨消除隱患，為下道工序做好基礎(chǔ)。

3.2 夾渣

夾渣常以條狀或點(diǎn)狀出現(xiàn)。點(diǎn)狀?yuàn)A渣常存在于焊縫金屬中，位置不固定;條狀?yuàn)A渣和間斷夾渣在焊縫的層間或熔合線上。此種缺陷往往與未熔合同時(shí)存在，其磁痕是點(diǎn)狀或條狀。一般焊縫檢測(cè)很少能發(fā)現(xiàn)此缺陷。

4 磁粉檢測(cè)的質(zhì)量控制

為了保證磁粉檢測(cè)的質(zhì)量和可靠性，必須從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面進(jìn)行控制，從而保證磁粉檢測(cè)靈敏度的有效控制。

4.1 人員資格的控制

磁粉檢測(cè)是保證產(chǎn)品質(zhì)量和設(shè)備安全的一項(xiàng)重要手段，檢測(cè)人員的素質(zhì)是至關(guān)重要的。首先，要求檢測(cè)人員除具有一定的磁粉檢測(cè)基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)外，還應(yīng)具有鍋爐壓力容器、其它無(wú)損檢測(cè)方法及金屬材料和加工工藝等相關(guān)知識(shí)，并取得國(guó)家質(zhì)檢總局頒發(fā)的磁粉檢測(cè)資格證書(shū)。其次，檢測(cè)人員必須有高度的責(zé)任心。此外，檢測(cè)人員的視力也應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

4.2 設(shè)備的質(zhì)量控制

用于磁粉檢測(cè)的設(shè)備應(yīng)按規(guī)定定期做如下校驗(yàn)：①電流表每半年校驗(yàn)一次;②設(shè)備內(nèi)部短路檢查至少每年檢查一次;③電流載荷至少每年校驗(yàn)一次;④電磁軛提升力至少每半年校驗(yàn)一次;⑤測(cè)量?jī)x器的校驗(yàn)(如照度計(jì)、黑光輻照計(jì)、毫特斯拉計(jì)等)應(yīng)每年校驗(yàn)一次。

4.3 材料的質(zhì)量控制

磁懸液濃度應(yīng)符合表1要求。

表1 磁懸液的濃度要求

磁懸液的污染情況：①當(dāng)梨形管上層的污染物沉淀體積超過(guò)下層磁粉體積的30%時(shí)為污染;②熒光磁粉的亮度和顏色與標(biāo)準(zhǔn)磁懸液相比明顯降低，或載液發(fā)熒光，以及磁懸液變色、結(jié)團(tuán)等都說(shuō)明磁懸液污染，出現(xiàn)上述情況都應(yīng)更換新磁懸液;③通過(guò)水?dāng)嘣囼?yàn)檢驗(yàn)磁懸液的潤(rùn)濕性能。另外，在北方冬天溫度較低的地方，最好使用合適的油磁懸液，以保證在檢測(cè)時(shí)磁懸液有很好的流動(dòng)性。

4.4 檢測(cè)工藝的控制

①嚴(yán)格按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行，所有技術(shù)文件必須齊全、正確，并應(yīng)是現(xiàn)行有效版次;②應(yīng)在初次使用磁粉探傷機(jī)時(shí)及此后每班次開(kāi)始檢測(cè)前和檢測(cè)結(jié)束時(shí)進(jìn)行綜合性能實(shí)驗(yàn)。用于綜合性能實(shí)驗(yàn)的樣件至少要有自然缺陷標(biāo)準(zhǔn)試樣、交流標(biāo)準(zhǔn)試塊和標(biāo)準(zhǔn)試片。其中A1-30/100型是標(biāo)準(zhǔn)試片中最常用的一個(gè)型號(hào)。

4.5 檢測(cè)環(huán)境的控制

①用非熒光磁粉檢測(cè)時(shí)被檢工件表面的可見(jiàn)光照度應(yīng)不小于1 000 lx，受條件限制時(shí)也應(yīng)達(dá)到500 lx以上，但不能低于500 lx;②采用熒光磁粉檢測(cè)時(shí)被檢工件表面黑光輻照度應(yīng)該大于1 000 MW/cm2。這里黑光燈的波長(zhǎng)應(yīng)在320～400 nm范圍內(nèi)，中心波長(zhǎng)約為365 nm的黑光燈;③采用熒光磁粉檢測(cè)時(shí)，暗區(qū)或暗室的環(huán)境光照度應(yīng)不大于20 lx。所謂環(huán)境光，是指來(lái)自所有光源，包括從黑光燈發(fā)射出的檢驗(yàn)區(qū)域的可見(jiàn)光。

5 磁粉檢測(cè)系統(tǒng)常見(jiàn)問(wèn)題

在實(shí)際工作中，會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)以下問(wèn)題：①設(shè)備老化，導(dǎo)致提升力不足;②接觸不良，導(dǎo)致檢測(cè)過(guò)程間斷;③磁懸液濃度偏高、偏低及磁懸液噴灑不規(guī)范或不正確，導(dǎo)致漏檢、誤判;④為操作方便，把交叉磁軛當(dāng)磁軛使用，且不注意磁極與檢測(cè)面間隙過(guò)大;⑤被檢面光照度不足，導(dǎo)致已檢出的缺陷痕跡觀察不到，造成漏檢;⑥對(duì)所做的部位不能正確選擇合適的探頭或合適的磁間距，使某些部位不能進(jìn)行全部檢測(cè);⑦由于責(zé)任心不足，對(duì)細(xì)微的缺陷磁痕忽略，造成漏檢，給工程帶來(lái)嚴(yán)重隱患。

上述問(wèn)題的出現(xiàn)都會(huì)造成磁粉檢測(cè)漏檢、檢測(cè)效率低、加大成本和增加檢測(cè)勞動(dòng)強(qiáng)度等不利影響。只要檢測(cè)人員注意對(duì)設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)，在檢測(cè)時(shí)按照磁粉檢測(cè)質(zhì)量控制的要求認(rèn)真操作，加強(qiáng)責(zé)任心的培養(yǎng)和教育，就可以避免或減少上述問(wèn)題的發(fā)生。此外，在環(huán)境較暗的地方進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)，對(duì)被檢測(cè)部位施加反差增強(qiáng)劑可以增強(qiáng)背景與磁痕的對(duì)比度，提高檢測(cè)靈敏度。

6 結(jié)論

對(duì)壓力容器，特別是焦炭塔焊縫的磁粉檢測(cè)時(shí)要根據(jù)不同部位選擇合適的探頭，使得組合后的檢測(cè)靈敏度達(dá)到最好，效率最高。在較暗環(huán)境地方進(jìn)行磁粉檢測(cè)時(shí)，應(yīng)對(duì)檢測(cè)部位施加反差增強(qiáng)劑以提高檢測(cè)靈敏度。為保證檢測(cè)的質(zhì)量和可靠性，必須從人、機(jī)、料、法、環(huán)五個(gè)方面對(duì)磁粉檢測(cè)進(jìn)行質(zhì)量控制。

TQ050.7

B

1003-3467(2010)12-0021-03

2010-04-21