磁粉檢測在壓力容器檢驗中的應用

劉磊+白濤

摘 要：壓力容器檢驗的目的就是保證產品質量、保障使用安全、防止發生失效事故。當前存在很多對壓力容器的檢測方法，而普及最廣泛的當屬無損檢測中的射線、磁粉、超聲波等技術手段。本文主要研究了磁粉檢測在壓力容器檢驗中的應用，涉及無損檢測技術和磁粉檢測中的磁軛法、交叉磁軛法、觸頭法和線圈法等檢測方法，并對檢測時的注意事項進行了相關闡述。

關鍵詞 壓力容器；無損檢測；磁粉檢測；應用

中圖分類號 TH49 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）160-0178-02

壓力容器檢測的目的就是為了預測和預防其在工作過程中出現故障和安全隱患，而壓力容器表面無損檢測是當前主流的檢測方法，對壓力容器工件表面無損檢測最常用的就是磁粉檢測。很多壓力容器的工件都是鐵磁性材料，依照標準規定，第一選擇對象必須是磁粉檢測。主要是因為磁粉檢測能夠在一定程度上有自身的優勢，比如具有成本低、效率和靈敏度高、缺陷顯示比較直觀的優點。通過實踐和大量的數據證明，壓力容器存在的缺陷大部分都是由磁粉檢測最先查明的。通過上面的分析可以知道磁粉檢測是壓力容器檢驗方法中首選的方法。

1 無損檢測技術

無損檢測在對壓力容器進行檢驗的過程中，必須要符合我國壓力容器檢驗相關技術法規與產品標準，能夠在檢測的過程中不違背壓力容器相關技術文件和圖樣規定，能夠考慮到壓力容器制造的材質、整體結構與制造工藝、運行條件與失效模式，綜合考慮以上因素之后再選取最科學的無損檢測方法。射線與超聲波檢測主要應用于壓力容器有關工件內部的相關檢測，但是應用最為廣泛的就是磁粉檢測，使用此種方法能夠對壓力容器工件的表面以及近表面實施檢測。根據壓力容器的特性大部分的鐵磁性材料制作的壓力容器都需要使用磁粉檢測來發現其中存在的缺陷，如果因為某些無法改變的因素，如結構性質等原因，而導致不能應用磁粉檢測時，這時可以選擇其他的無損檢測技術。如果在對壓力容器進行檢驗的時候，選擇兩種或者是兩種以上的檢測方法，要求每一種方法都必須要符合壓力容器檢驗的合格級別。

2 磁粉檢測技術

磁粉檢測在壓力容器檢測技術中屬于比較常見的方法，磁粉檢測主要是應用磁性材料被飽和磁化之后，因為存在著不連續性，讓壓力容器因為磁力線的作用，形成一個小型的磁場來吸附事先準備好的磁粉，這樣就可以在光線較為良好的條件下就能夠通過眼睛就能夠發現的磁痕，進而能夠發現不連續性的位置、大小以及形狀。磁粉檢測可以及早的檢測出表面是否存在裂縫、點痕、凸出、冷隔和疏松，盡量做到早發現、早預防，磁粉檢測在壓力容器檢驗中擁有特別高的檢測靈敏度。

3 檢測方法應用

壓力容器制作和工件應用的材料基本上都是Q235、16MnR等碳素鋼或低合金鋼，這些壓力容器的制作材料決定了其可以應用磁粉檢測，因此這在一定程度上決定了大部分的壓力容器職能應用磁粉檢測連續法，也就是說在壓力容器工件在外加磁場磁化的過程中，需要把磁粉或者是磁懸液放置到壓力容器表面實施磁粉檢測。而這種方法主要檢測的是焊縫，通常有對接焊縫與角焊縫等，并且很多時候不能應用固定式設備，需要采用便攜式設備來進行分段檢測，目前常用的方法有以下幾種。

3.1 磁軛法

選擇此方法必須要便攜式電磁軛或者是永久磁鐵的兩極，來和壓力容器進行接觸，讓壓力容器的某部位得到磁化，兩磁極間的磁力線能夠基本上和兩磁極的連線平行，這樣能夠快速的尋找到和兩磁極連線垂直的缺陷。這種方法在壓力容器檢驗中使用的比較多，不僅因為其所使用的設備簡單，而且在整個檢驗過程中操作非常方便。磁軛一定要放置到能夠快速便于缺陷檢出的方向，并且為了保證檢測的準確率，通常我們在壓力容器的同一部位至少做2次相互垂直的檢測。每次進行磁化僅僅檢測比較小的面積，大范圍的壓力容器檢驗必須要能夠科學合理的分塊，很費時，且要求有一定的重疊，效率較低，在這個過程中如果操作不當可能造成漏檢。

3.2 交叉磁軛法

交叉磁軛能夠在壓力容器的表面產生旋轉磁場，其準確性比較高，能夠快速的檢測出非常小的不連續性，因為在磁化循環的某一時刻都使磁場方向與不連續性相垂直，所以一次磁化可檢測出工件表面所有方向的缺陷，檢測效率高。適用于長的對接焊縫檢測，而不適用于角焊縫。

3.3 觸頭法

觸頭法也是比較常用的方法，顧名思義就是用兩支桿觸頭來接觸壓力容器，通電磁化之后便很快的讓其產生磁化，進而做好了前期準備，即形成一個畸變的周向磁場，可以準確的找到和兩觸頭連線平行的不連續性。能夠針對壓力容器具體檢測部位情況及靈敏度要求確定電極間距和電流大小，有很大的自由性和靈活性，一次磁化也只能檢測較小的區域，也需交叉垂直重疊檢測，接觸不良會引起工件過熱和打火燒傷。

3.4 線圈法

線圈法和上面幾種方法比較有一定的局限性，其必須要將壓力容器的工件放到通電線圈之中，或者也可以采用這種方法，準備大量的導線按照固定順序和方向纏繞在壓力容器的工件上通電，這樣也可以讓其中的元件完成磁化，并且這種方法相比較而言比較方便，最終能夠形成縱向磁場，可以快速的查找壓力容器工件橫向的不連續性，或管道對接環縫和管角接焊縫、熱影響區的縱向不連續性。

4 檢測時的注意事項

壓力容器應用磁粉檢測方法具有靈敏度高、效率高、成本低的優點，可是在整個檢測過程中如果操作不當，不僅不會發揮磁粉檢測的優勢，甚至因為疏忽而造成難以挽回的損失。因此磁粉檢測在壓力容器檢驗中必須要注意下面幾個注意事項。

4.1 檢測前充分了解容器材料和制造情況

對于在制壓力容器的表面檢測，其主要對象是坡口、鈍邊及焊縫。在檢測前應認真查閱制造資料，弄清容器的材料，了解坡口加工的方式和焊接方法，分析出現表面缺陷的可能性，并制定適宜的檢測工藝方可進行磁粉檢測。

4.2 檢測表面的清理打磨應符合要求

壓力容器工件在進行磁粉檢測之前必須要做好準備工作，待測表面第一步就是要清潔，此過程必須要清除油脂、銹蝕、氧化皮及其它影響磁痕判斷的物質。另一方面在檢測的過程中必須要減少其他影響因素，焊波等表面不規則狀態不得影響檢驗結果的正確性和完整性。我們在使用觸頭法的時候，為了防止電弧燒傷工件表面和提高導電性能，在這個階段必須要做的工作就是要把壓力容器和電極接觸部分清除干凈，必要時應在電極上安裝接觸墊。為了增強對比度，可以使用反差增強劑，但是增強劑的使用會降低缺陷的漏磁場，因此應綜合考慮反差增強劑的使用，保證檢驗質量。

4.3 磁極端面與工件表面的間隙

磁極端面與工件表面應盡量貼合，較大的間隙會產生漏磁場，從而形成非相關顯示。對于觸頭法，電極和工件表面的間隙會造成電弧燒傷，更應注意電極和工件的緊密貼合。

4.4 磁化與磁懸液噴灑的配合

檢測前應充分潤濕工件表面，在通電磁化的同時噴灑磁懸液。為了避免已形成的磁痕被不斷噴灑的磁懸液沖散，在停止噴灑磁懸液后再通電數次，這一點在磁粉檢測中是需要格外注意的。

4.5 磁極（電極）間距的控制

當磁場強度一定時，工件表面的磁場強度隨著兩極間距的增大而減小，所以為了得到較高的檢測靈敏度一般選擇較小的間距。但當兩極間距過小時，由于磁極（電極）附近磁通密度過大反而會產生非相關顯示，因此在整個磁粉檢測過程中應注意符合標準要求。

4.6 觀察表面的照度

非熒光磁粉磁痕的評定應在可見光下進行，通常工件被檢表面可見光照度應大于等于10 00lx，當條件所限無法滿足時也不得低于5 00lx。照度的要求在JB/ T4730-2005中是有明確要求的，現場檢測前應用照度計進行實際測量，使用的照度計應確保在檢定周期內。

5 結論

在壓力容器無損檢測中，磁粉檢測確實是一種具有較高的靈敏度、檢測速度快、工藝簡單、費用低廉的檢測方法。同時在檢測過程中還要注意標準、規范、工藝等對操作上的要求，特別是以上提起的8個注意事項，并根據不同的檢測對象靈活選擇適宜的檢測方式，才能充分發揮其在壓力容器表面檢測中的優越性。

參考文獻

[1]郭寧潮，王泰升.特種設備無損檢測相關知識.河北特種設備協會，2005，1.

[2]全國鍋爐壓力容器標準化委員會.JB/T4730-2005壓力容器無損檢測.北京：機械工業出版社，2005.