球罐定期檢驗磁粉探傷磁化技術與磁化設備的應用

吳桂榮

摘 要：球罐即球形儲罐，是一種比較大形的容器，用于儲存液化氣體和氣體，現廣泛應用于化工、石油等各大領域。球罐在使用、安裝以及制造中會出現不同程度上的缺陷問題，其質量、可靠性和安全性等要求必須不斷提高，因此磁粉探傷技術應運而生，利用磁化設備定期檢驗球罐。文章通過對球罐常見的缺陷分布狀況進行分析，提出了相應的磁粉檢測方法以及磁化設備應用過程中遇到問題的修正方法，使磁粉探傷技術日益完善，推廣了磁化設備的應用。

關鍵詞：球形儲罐；磁粉探傷；磁化設備

中圖分類號：TH49 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0052-02

球罐的制造焊接部位，材質，腐蝕性的介質，會使球罐產生各種缺陷問題。磁粉探傷技術近年來應用廣泛，可以用來對鐵磁性材料球罐進行定期檢測。對非鐵磁性材料球罐的表面缺陷檢測一般采用滲透法探傷技術，而檢測鐵磁性材料球罐焊縫表面近表面的缺陷則優先選用磁粉探傷技術。

1 磁粉探傷磁化技術的原理及特點

1.1 磁粉探傷技術原理

磁粉檢測，是一種常用的無損檢測技術，又稱磁粉檢驗或者磁粉探傷。磁粉探傷技術是根據被磁化后的鐵磁性材料產生不連續性質的特性，在工件的表面施加上磁粉，由于此時被磁化的工件表面和近表面上的磁感線局部發生畸變產生了漏磁場，施加的磁粉被漏磁場吸附，產生了磁痕，這些磁痕的形狀、大小、位置等情況在適當的光照下，可以肉眼看出。因此，磁粉探傷技術可以檢測出鐵磁性的材料工件中的裂紋、夾雜物等缺陷。

1.2 磁粉探傷技術的優點

①靈敏度高，可以檢測出的裂紋達到納米級。②直觀性，磁痕的大小、位置、形狀等問題能夠直接顯示出來。③快速、簡便。④限制小，檢測時，不受工件的大小形狀的影響。⑤低成本等。

1.3 磁粉探傷技術的局限性

①僅限于鐵磁性材料。②磁化方向要求較高，甚至要從多個方向檢測。③難以檢測出寬且淺的缺陷。④待檢測的試件表面要清潔。⑤檢測后需退磁清洗。⑥可探測的深度低，只能檢測表面和近表面的缺陷。⑦缺陷的高度和埋深不能確定。⑧對鐵磁性材料要求較高。

2 球罐定期檢驗的特點和方法

2.1 球罐的缺陷分布及檢驗部位

球罐的缺陷分布主要在焊接接頭區，其次是裝配點的焊接位置，然后是在接管處，有一項日本的統計結果顯示，這些部位產生的裂紋占全部裂紋的比例分別是72%，26%和2%。因此，根據球罐上的缺陷裂紋分布情況，以及在使用中球罐可能儲存腐蝕性的物質的特性，檢測的部位大多是內表面焊縫。

2.2 選擇探傷設備和應用方法

球罐的形狀、體積等特點決定了磁化設備的選用情況。一般用便攜式或者磁軛式探傷機對球罐進行分段式探傷。檢測的缺陷磁痕尺寸一般在6～30 mm的范圍內。根據球罐缺陷分布情況，不同的部位采用了不同的磁化方法進行檢測。磁化方法具體情況如下：

①觸頭法。用于檢測母材的機械損傷部位或者角焊縫部位的缺陷。優點是電極距和電流大小可根據檢測的部位和要求的靈敏度進行調節，但是要控制間距范圍，若超出75～200 mm，磁粉就會被吸附。而且觸頭法探傷過程要進行兩次相互垂直的探傷，使兩次的磁化區域重疊區>10%。

②磁軛法。磁軛法，是一種便攜式設備，檢測角焊縫常用方法。在檢測中必須在同一部位至少要兩次相互垂直的探傷才能檢測出各個方向的缺陷，且磁軛間距要控制在75～200 mm范圍內，每次檢測的磁化區域至少要重疊15 mm，否則容易漏檢。

③交叉磁軛連續法。廣泛應用于容器定期檢驗中，一般用于檢測焊接縫的表面裂紋。不同于磁軛法和觸頭法，交叉磁軛法只需一次磁化就可以使受檢部位各個方向的缺陷被檢測出來。適用于檢測較長的對接焊縫。使用過程交叉磁軛的移動速度一般小于4 m/min，交叉磁軛極與受檢工件的接觸間隙小于0.5 mm，磁懸液的噴灑時間和方向也要按照規定進行，否則會影響磁痕的形成。

2.3 球罐缺陷磁痕顯示情況

球罐產生的缺陷性質多為裂紋，裂紋類型有：焊接熱裂紋，焊接冷裂紋，疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋。其中除了由于焊接熱裂紋比較淺且細小，其磁痕顯示不濃密以外，其他幾種情況下的磁痕顯示均是清晰濃密的，只是由于球罐的組成特點而出現不同的形狀。例如當焊接時的溫度達到1 100～1 300 ℃時，焊接后就會產生焊接熱裂紋，磁痕不濃密但是很清晰。在熱影響區內會出現焊接冷裂紋，磁痕清晰濃密。疲勞裂紋顯示出兩頭尖，中間粗的清晰濃密的磁痕。應力腐蝕裂紋與應力方向垂直，有清晰濃密的磁痕顯示。

2.4 磁化時間的確定

在使用觸頭法，磁軛法，交叉磁軛法對球罐進行探傷時，如果使用濕法連續發磁化方法，通電時間控制在1～3 s內，且停下磁化要在停止噴灑磁懸液之后的幾秒才行，因為磁化、施加磁懸液的方式以及磁痕顯示都會受到以上過程的影響。

2.5 如何選用靈敏度試片

標準試片有很多種，選擇要根據具體情況進行使用。例如A1-30/100型標準試片是為了確定實際檢測磁化規范情況，C-15/50型標準試片通常是在受到檢測部位尺寸限制時使用的，而D型或M1型標準試片是為了滿足技術文件規定或者客戶需要選用的。

2.6 檢測結果

檢測結果要記錄每一檢測區段的缺陷位置、磁痕尺寸、性質、評定級別以及需要返修部位。返修后還要對缺陷部位進行復檢，必要時對整個球罐進行一次全面的磁粉探傷，直到合格為止。

3 磁化探傷設備應用在球罐定期檢驗中的注意事項

3.1 了解容器材料、制造和使用情況

在檢測前要調查了解球罐的制造、使用等情況。球罐在如果用易產生裂紋的材料制造，那么在使用過程中很容易出現疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋，容易在使用過程中出現安全隱患，給使用者帶來損失。所以，在球罐定期檢測之前，檢測人員就應該積極了解球罐的制造材料、焊接方式、使用方法和注意問題等情況。

3.2 表面狀況及熱處理狀態

待檢測部位必須清理干凈，用砂輪打磨焊縫、裝配點、熱影響區等受檢部位的銹蝕、污垢和氧化皮等。球罐的熱處理通常使用整體退火方式。

3.3 磁懸液的選擇及施加方式

在球罐定期磁粉探傷中，一般采用兩種磁懸液：紅磁懸液和熒光磁懸液。紅磁懸液一般用于檢測球罐外部缺陷，熒光磁懸液用于檢測光照較差的球罐內表面。磁懸液的濃度要符合規定，通常使用的紅磁懸液的濃度為10～25 g/L，而熒光磁懸液的濃度為3 g/L。磁懸液的施加方式通常采用噴灑的方式。

另外，在使用磁化探傷設備的過程中，還應該注意操作方法應正確，磁極端面與工件表面的間隙要適當，交叉磁軛的磁化行走方向與磁懸液噴灑方向的配合要合理，謹記使用黑光燈的注意事項，嚴格考慮檢測環境的因素影響。

4 結 語

磁粉探傷技術的應用越來越廣泛，特別是在球罐定期檢測中，使用的頻率較高。本文仔細分析了球罐缺陷分布情況，介紹了磁粉探傷技術的特點，給出了對應選用的磁化設備及使用方法，對磁粉檢測中遇到的問題提出了針對性的解決和修正方法，避免了誤判和漏檢的問題，為今后的球罐定檢中運用磁粉探傷技術合理使用磁化設備提供了參考基礎。

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