李海

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

焦炭塔制造過程中磁粉檢測技術(shù)運用

李海

(洛陽欣隆工程檢測有限公司，河南洛陽 471012)

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

焦炭塔;漏磁場;裂紋;磁粉檢測

1 磁粉檢測的原理和使用范圍及優(yōu)缺點

1.1 磁粉檢測原理

磁粉檢測又稱磁粉檢驗或磁粉探傷，屬于無損檢測五大常規(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，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。由此可見，磁粉檢測的基礎(chǔ)是不連續(xù)性處漏磁場與磁粉的磁相互作用。

1.2 磁粉檢測適用范圍

適用于檢測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;不適用于非磁性材料和奧氏體不銹鋼焊條焊接的焊縫，也不適用于檢測銅、鋁、鎂、鈦合金等非金屬材料;適用于檢測工件表面的裂紋、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 磁粉檢測的優(yōu)缺點

1.3.1 磁粉檢測的優(yōu)點

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

1.3.2 磁粉檢測的缺點

①不能檢測非鐵磁性材料;②不能檢測埋藏較深的缺陷;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為產(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，特別是煉油化工在役容器內(nèi)壁檢驗時更不能用此法;⑤不能通過對磁痕的分析直接判斷缺陷本身的深度。

2 磁粉檢測方法和磁化電流的選擇

2.1 磁粉檢測使用的幾種方法

磁粉檢測的能力不僅與施加磁場強度的大小有關(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、水壓實驗后的磁粉抽查等步驟;因此，我們在對焦炭塔進(jìn)行磁粉檢測時應(yīng)選用多功能磁粉探傷機，它包括A、D、E、O，4個探頭，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中都能得到充分的運用。

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，因此檢測只能發(fā)現(xiàn)相對于磁場方向的橫向缺陷，故用磁軛法對同一地方檢測時需每次相隔90°，這樣基本上可以發(fā)現(xiàn)有效磁化范圍內(nèi)各個方向的缺陷。通常兩級間距控制在75～200 mm之間。如果兩級間距太小會由于磁極附近磁通密度過大產(chǎn)生非相關(guān)顯示，而兩級間距過大會造成磁場強度不足，影響檢測結(jié)果。磁化區(qū)域每次應(yīng)有不少于15 mm的重疊。此法是磁粉檢測最常用的檢測方法，但由于此法一次磁化的范圍較小，檢測效率很低，在較大工作量的焊縫檢測時通常選用帶旋轉(zhuǎn)磁場的探頭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，所以一次磁化可以檢測出工件表面所有方向的缺陷，便于操作，檢測效率高，而且因為不是電接觸，因此不會燒傷工件，此法是最常用的磁粉檢測方法之一。但交叉磁軛法只能用于連續(xù)法檢驗，且在較小空間和角焊縫磁粉檢測時，其就無法發(fā)揮出其功能，故常配合其他方法進(jìn)行補充檢測。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。通常間距為30～120 mm，z作為容器接管角縫的磁粉檢測，馬蹄探頭是非常重要的輔助檢測手段。

2.2 磁化電流的選擇

為了在工件上產(chǎn)生磁場而采用的電流稱為磁化電流。磁粉檢測采用的磁化電流有：交流電、整流電(單項半波整流電、單項全波整流電、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，相應(yīng)的去選取不同的電流。用交流電磁化時，由于交流電具有趨膚效應(yīng)，對于表面微小的缺陷檢測靈敏度高，但當(dāng)缺陷在工件表面2 mm以下時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時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程中產(chǎn)生，也可能在焊后一段時間產(chǎn)生，因此一般情況下要求在焊接完成24 h后才進(jìn)行無損檢測。

3.1 裂紋

有可能是在制造過程中產(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)，也會存在于其它應(yīng)力集中和母材被損傷等的部位，檢測時其磁痕清晰可見、較濃密，有的呈直線狀、有的較彎曲、有的呈樹枝狀，焊接弧口裂紋多呈放射狀。在焦炭塔制造過程中，焊后坡口清根處的磁粉檢測環(huán)節(jié)顯得非常重要，因為最早點焊的那一小部分焊道也沒有經(jīng)過保溫、緩冷等措施，幾乎都會出現(xiàn)裂紋，因而通過磁粉檢測可以及時發(fā)現(xiàn)裂紋并通過及時打磨消除隱患，為下道工序做好基礎(chǔ)。

3.2 夾渣

夾渣常以條狀或點狀出現(xiàn)。點狀夾渣常存在于焊縫金屬中，位置不固定;條狀夾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存在，其磁痕是點狀或條狀。一般焊縫檢測很少能發(fā)現(xiàn)此缺陷。

4 磁粉檢測的質(zhì)量控制

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

4.1 人員資格的控制

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

4.2 設(shè)備的質(zhì)量控制

用于磁粉檢測的設(shè)備應(yīng)按規(guī)定定期做如下校驗：①電流表每半年校驗一次;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一次;④電磁軛提升力至少每半年校驗一次;⑤測量儀器的校驗(如照度計、黑光輻照計、毫特斯拉計等)應(yīng)每年校驗一次。

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下層磁粉體積的30%時為污染;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通過水?dāng)嘣囼灆z驗磁懸液的潤濕性能。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，以保證在檢測時磁懸液有很好的流動性。

4.4 檢測工藝的控制

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時及此后每班次開始檢測前和檢測結(jié)束時進(jìn)行綜合性能實驗。用于綜合性能實驗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型號。

4.5 檢測環(huán)境的控制

①用非熒光磁粉檢測時被檢工件表面的可見光照度應(yīng)不小于1 000 lx，受條件限制時也應(yīng)達(dá)到500 lx以上，但不能低于500 lx;②采用熒光磁粉檢測時被檢工件表面黑光輻照度應(yīng)該大于1 000 MW/cm2。這里黑光燈的波長應(yīng)在320～400 nm范圍內(nèi)，中心波長約為365 nm的黑光燈;③采用熒光磁粉檢測時，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，是指來自所有光源，包括從黑光燈發(fā)射出的檢驗區(qū)域的可見光。

5 磁粉檢測系統(tǒng)常見問題

在實際工作中，會經(jīng)常出現(xiàn)以下問題：①設(shè)備老化，導(dǎo)致提升力不足;②接觸不良，導(dǎo)致檢測過程間斷;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面間隙過大;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;⑦由于責(zé)任心不足，對細(xì)微的缺陷磁痕忽略，造成漏檢，給工程帶來嚴(yán)重隱患。

上述問題的出現(xiàn)都會造成磁粉檢測漏檢、檢測效率低、加大成本和增加檢測勞動強度等不利影響。只要檢測人員注意對設(shè)備的維護(hù)、保養(yǎng)，在檢測時按照磁粉檢測質(zhì)量控制的要求認(rèn)真操作，加強責(zé)任心的培養(yǎng)和教育，就可以避免或減少上述問題的發(fā)生。此外，在環(huán)境較暗的地方進(jìn)行磁粉檢測時，對被檢測部位施加反差增強劑可以增強背景與磁痕的對比度，提高檢測靈敏度。

6 結(jié)論

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

TQ050.7

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1003-3467(2010)12-0021-03

2010-04-21