磁粉檢驗在火力發電廠高溫緊固螺栓中的應用分析

傅恩敏++彭學文

摘 要：隨著我國電力事業的發展，火力發電廠已經成為推動我國現代經濟發展的重要組成部分。高溫緊固螺栓作為保證火力發電廠運行的關鍵，對于火力發電廠的安全運營具有一定的現實意義。同時，針對高溫緊固螺栓的檢驗方法有磁粉檢驗以及超聲波檢驗，該文以磁粉檢驗為研究對象，明確磁粉檢驗的相應優點，著重介紹該螺栓磁粉檢驗工藝。

關鍵詞：磁粉檢驗 火力發電廠 高溫緊固螺栓

中圖分類號：TGll5.28 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0102-02

前言：“對大于和等于M32的螺栓均需要進行100%的超聲波檢驗（必要時可用磁粉、著色以及其他檢驗方法檢查），不得有裂紋和影響強度的缺陷存在，有裂紋的螺栓應報廢”，這條規定出自于DL439-91《火力發電廠高溫緊固件技術導則》當中第3.7條，它明確地規定了高溫緊固螺栓的檢驗標準。類似這樣的規定，都是為火力發電廠的安全運營做的保證，使火力發電廠的發電量能夠滿足社會的需求。充分的說明高溫緊固螺栓在整個發電廠當中的重要作用，對其進行精確檢驗對火力發電廠的發展具有促進作用。

1 火力發電廠高溫緊固螺栓概述以及損傷原因分析

1.1 概述

高溫緊固螺栓為火力發電廠的重要金屬部件，在實際運行的過程中承載著高溫、應力以及腐蝕等方面的多種作用，造成螺栓的損傷速度加快，極易形成斷裂以及螺栓事故，嚴重影響整個機組安全性能。高溫緊固螺栓按照具體的特征劃分為剛性螺栓與柔性螺栓；按照形狀劃分為直筒螺栓與細腰螺栓；按照具體的結構劃分為中心孔與無中心孔兩種類型。目前，火力發電廠當中普遍進行應用的是柔性細腰螺栓，由于柔性細腰螺栓在擰緊的狀態下，螺栓的身長與變形主要集中于螺桿部位，其允許范圍內的變形量能夠明顯的改善螺栓的受力狀態，在現代火力發電廠當中得以廣泛應用。

1.2 損傷原因分析

高溫緊固螺栓在應用的過程中，承載的力在旋和螺紋上的荷載分布不均勻，在適當的彈性范圍內，靠近螺母支承面的第一圈螺紋荷載較大，其余螺紋荷載程度逐漸減小。同時，在進行大修拆卸時主要是采用中心加熱的方式，造成中心孔內部受到灼傷以及熱力影響，造成螺紋中心孔橫向裂紋的產生，嚴重的影響整體機組的工作效率，出現安全隱患[1]。

2 超聲波檢驗的不足之處

超聲波檢驗是檢驗高溫緊固螺栓裂紋的一種重要方法，但超聲波檢測存在一定的不足之處。對于裂縫小于1 mm的微小裂紋缺陷，超聲破檢測不出來，這是從DL/T694-1999《高溫緊固螺栓超聲波檢測技術導則》中知道的。對于高溫緊固螺栓的檢測存在不足，分析其具體原因主要為以下三個方面的內容：

（1）縱波斜探頭頻率具體要求標準為2.5 MHz-5 MHz（波長>1 mm）；

（2）產生波探傷標準孔≈1 mm；

（3）超聲波探傷靈敏度約為λ/2，因為波的衍射存在超聲波檢測過程中

為避免微小裂紋在進行檢測的過程中存在漏洞，安裝高溫緊固螺栓前，先對螺栓的螺桿、靠近螺桿位置的三個螺紋，采用了磁粉檢驗的方式，對螺紋進行檢測，主要原因是由于該區域荷載較大，容易出現相應的裂紋。具體如圖1所示。

3 質量檢驗與驗收標準

質量檢驗以及驗收標準需要按照關于火力發電廠設備檢測的相應標準：（1）不允許存在任何裂紋和白點，（2）緊固件和軸類零件不允許橫向缺陷顯示，（3）不得有裂紋和影響強度的缺陷存在。前兩條是JB/T4730.4-2010《承壓設備無損檢測》中第9.1條規定，第三條是DL439-91《火力發電廠高溫緊固件技術導則》中第3.7條規定。

4 磁粉檢驗過程

4.1 選擇螺栓

選擇材質為35CrMoA-5的螺栓10個，規格全為M80×6×600。熱處理過程中，水冷或者油冷的溫度為850 ℃～870 ℃，回火溫度為550 ℃～630 ℃。該材質的螺栓剩余磁感應強度為1.11T，矯頑力為1376A/m[2]。

4.2 設備

使用的檢驗設備為，根據JB/T4730-2010中有關探傷機質量相關標準的規定，把固定式磁粉探傷機作為使用的檢驗設備，斷電相位控制器。

4.3 磁粉以及載液選擇

磁粉是保證檢驗質量的關鍵內容，在本次檢測實施過程中，根據JB/T4730.4-2010中有關質量標準的相關規定，選取的磁粉是YC-2熒光磁粉，選擇的載液是LPW-3油基載液配置熒光磁懸液，并確保實際的熒光磁懸液濃度為0.5g/L[3]。

4.4 方法

運用連續法縱向磁化螺栓，各種缺陷包括高溫緊固螺栓的橫向裂紋缺陷均使用剩磁濕法和熒光磁懸液檢驗。這是因為：采用線圈法縱向磁化螺栓后，螺紋本身就相當于橫向裂紋，這樣，螺紋在檢驗過程中吸附附近磁粉變得非常容易，促使過度背景的形成，不能觀察到螺紋缺陷，容易造成誤判。

4.5 規范磁化

縱向磁化所需的磁化電流，其計算公式如下：

由于：L/D=600/80=7.5，2<7.5<10；

線圈的具體直徑為300mm；

長度為300 mm得出：S1/S2=1502π/402π=14>10

IN=1690R/[6（L/D）-5]；

所以：I=1690R/[6（L/D）-5]=1690×150/10[6（600/80）-5]=768（A）

計算結果：I=768（A）（10匝）

4.6 檢驗步驟

4.6.1 預清洗

在安裝之前，螺旋為了防止生銹采用油脂進行保存，所以在使用前，要完全清除螺栓上的油脂，清除油脂要選用相應的清洗劑，如酒精、丙酮等。endprint

4.6.2 磁化

采用線圈法磁化螺栓縱向方面，可以檢驗橫向方面的缺失。并且，要重點處理緊挨螺桿兩側的螺紋。磁化過程中，注重斷電相位控制器的使用，控制磁化時間，使其保持在在0.25～1 s之間[4]。

4.6.3 磁懸液的使用

采用噴灑方式施加磁懸液。檢驗時，使用的磁懸液具體的濃度標準為0.5 g/L。控制其具體的噴灑次數，在2-3次之間。同時，在磁懸液的使用過程中主要注意的問題包括以下幾點：第一，將整個螺旋潤濕，然后施加磁懸液；第二，施加完成后，任何磁性物質不得靠近以及接觸螺栓；第三，在檢測螺旋的橫向缺陷方面，需要重視磁懸液的添加，保證螺栓磁化后施加磁懸液，控制施加速度。

4.6.4 觀察磁痕顯示

在暗室里觀察螺栓磁痕顯示，確保暗室內的可光照度小于201x。在螺栓表面，所采用的黑光燈輻射照度應該≥1000。辨認微小痕跡顯示時使用5倍放大鏡[5]。

4.6.5 記錄

采用照相法記錄螺栓上的磁痕顯示，并用草圖方法標識螺栓磁痕顯示。

4.6.6 退磁

檢驗結束后，螺栓上可能會有剩磁，這會影響附近的監控線路和儀表的精準度，需要對螺栓進行交流電退磁。

4.6.7 后處理

對于螺旋的檢測結束之后，把螺栓上的磁粉清除干凈，然后涂上油脂層防止生銹。

5 檢驗磁粉結果

根據JB/T4730.4-2010中的第五條評定磁痕。本次檢驗的10只螺栓，都沒有磁痕顯示缺陷，全部達標，即達到DL439-91和JB/T4730.4-2010有關質量標準的要求。

結論：綜上所述，本次檢驗的10只螺栓，經磁粉檢驗后，全部合格，這主要是因為工廠在零件出廠之前會檢驗全部零件的質量。所以，要防止發生事故，保證零件質量，應該明確具體的檢驗手段與標準。運用磁粉檢驗的過程中能夠有效保證高溫緊固螺栓的安全性，應該積極的推廣與應用，對于火力發電廠的可持續發展與運營具有重要意義。

參考文獻

[1] 祁德順，李世忠，卓鵬，等.不同厚度防腐涂層磁性管子、管件磁粉檢驗[J].無損探傷，2014，4（1）：143-145.

[2] 霍彥，呂勝軍.火力發電廠高溫緊固螺栓的在役超聲波檢測[J].無損檢測，2011，10（2）：169-171.

[3] 潘建華.磁粉檢驗用B型環的評價[J].無損檢測，2011，10（9）：182-186.

[4] 熊軍.高溫緊固螺栓超聲波檢驗技術及應用[J].華電技術，2010，10（7）：136-139.

[5] 袁文明.航空用鋼發紋檢驗與評定標準綜述[J].航空標準化與質量，2010，10（6）：143-146.endprint