磁粉檢測簡介及其在電廠設備中的應用

摘 要：無損檢測是利用物質的聲、光、熱、磁和電等特性，來檢測材料或者工件中缺陷的方法，目前主要的檢測方法有磁粉檢測、滲透檢測、超聲檢測和射線檢測四種。文章對磁粉檢測做了簡單的介紹并簡述其在電廠設備中的應用。

關鍵詞：磁粉；檢測；鐵磁性；缺陷

1 磁粉檢測的原理和特點

磁粉檢測是通過磁粉在缺陷附近漏磁場中的堆積以檢測鐵磁性材料表面或近表面處缺陷的一項無損檢測方法。

磁粉檢測的原理是鐵磁性材料被磁化后，由于不連續性的存在，使工件表面和近表面的磁感應線發生局部變形而產生漏磁場，吸附工件表面的磁粉，在一定的光照下形成目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、大小、形狀和嚴重程度。磁粉檢測可檢測出鐵磁性材料表面和近表面的缺陷；檢測靈敏度高；不受工件大小和形狀的限制；檢測速度快，工藝簡單，重復檢測性好。但它僅限于鐵磁性材料使用；只能檢測表面和近表面缺陷；檢測靈敏度與磁化方向有很大關系；容易產生非相關顯示；必要時需要退磁處理。

2 被檢工件的磁化

2.1 磁化方法

磁粉檢測必須在被檢工件內或在其周圍建立一個磁場，磁場建立的過程就是工件的磁化過程。根據建立磁場的方向不同，磁化方法有以下分類：

2.1.1 周向磁化

使電流通過空心工件孔中的導體，或者給工件直接通電，在工件中建立一個磁場方向與工件軸線相垂直的閉合磁場。周向磁化可用于發現工件軸向方向的缺陷。

2.1.2 縱向磁化

利用通電線圈環繞工件，使工件中的磁感應線與線圈的中心軸線平行。縱向磁化可用于發現與工件軸線相垂直的缺陷。

2.1.3 多向磁化

在工件中產生一個方向和大小都隨時間變化的磁場。多向磁化可以發現工件上多個方向的缺陷。

2.2 磁化磁場的方向與磁場強度

當磁化磁場產生的磁感應線與缺陷方向垂直時，在缺陷處能獲得最大的漏磁場。在焊縫磁粉檢測中，為得到較高的檢測靈敏度，通常在被檢測工件上至少使用兩個近似相互垂直方向的磁化磁場。

為了保證檢測結果的準確性，磁化磁場必須有足夠的強度。在承壓設備無損檢測中，磁化磁場的強度用電磁軛的提升力做為評價標準。當磁軛間距最大時，交流電磁軛的提升力不少于45N；直流電磁軛的提升力不少于177N；交叉磁軛的提升力不少于118N。

3 磁粉檢測的工藝

根據被檢測工件的形狀、尺寸和可能出現缺陷的部位、性質、方向和形狀等的不同，所采用的磁粉檢測方法也不盡相同，但其檢測步驟大體如下：

3.1 預處理

校驗檢測設備的靈敏度，除去被檢測工件表面的鐵銹、油污、氧化層等，必要時需在被檢工件表面均勻地噴涂一薄層反差增強劑。

3.2 磁化

3.2.1 確定磁化方法。一般的鐵磁性材料都使用連續法檢測；矯頑力在1kA/m，剩磁在0.8T以上或使用連續法難以檢測的工件選用剩磁法檢測。

3.2.2 確定磁化方向。應盡可能使磁場方向與缺陷分布方向垂直。

3.2.3 確定磁化電流。交流電磁化對工件表面微缺陷的檢測靈敏度高；直流電磁化可檢測工件近表面最深的缺陷。

3.2.4 確定磁化的通電時間。采用連續法時，應在施加磁粉工作結束后再切斷磁化電流。

3.3 施加磁粉或磁懸液

采用干法檢測時，應使干磁粉噴成霧狀；濕法檢驗時，磁懸液需經過充分的攪拌，然后進行噴灑。

3.4 磁痕的觀察和記錄

磁痕的觀察和記錄應在磁痕形成后立即進行。使用非熒光磁粉檢測時，可見光照度不得低于500lx；熒光磁粉檢測時，黑光輻照度不得低于1000μW/cm2。

3.5 缺陷評級

磁粉檢測顯示的磁痕，要先鑒別是否是由缺陷引起的，再根據標準對缺陷引起的磁痕進行評級。

3.6 退磁

如果工件上存在的剩磁影響工件的進一步加工和使用，此時應對工件進行退磁處理。

3.7 后處理

磁粉檢測結束應清除被檢工件表面的磁粉、磁懸液或反差增強劑。

4 磁粉檢測在電廠設備中的應用

4.1 磁粉檢測在壓力容器檢驗中的應用

在對壓力容器的探傷中，磁粉檢測針對的主要是焊縫，多采用連續法檢測，常用便攜式設備進行分段探傷。

磁化方法的選擇，是檢測人員關注的重點。壓力容器部件形狀復雜，磁粉探傷的磁化方法又多種多樣，所以，檢測過程中需要根據不同的情況選用合適的磁化方法。目前為止，最常用的磁化方法是磁軛法和交叉磁軛法。但是磁軛法檢測效率低，交叉磁軛法無法對角焊縫進行檢測，觸頭法和繞電纜法很好地解決了成一定角度角焊縫和球罐柱腿與球殼板角焊縫探傷的問題。在未來的發展中，繼續開發觸頭法和繞電纜法，充分解決角焊縫的探傷問題，將會是工程技術人員關注的重點之一。

4.2 磁粉檢測在汽輪機葉片檢測中的應用

葉片是汽輪機中將氣流的動能轉換為有用功的極其重要的部件，其運行工況直接關系到汽輪機及整個電廠的安全運行。汽輪機葉片葉身初期損壞的表現形式為表面裂紋，主要發生在出汽側邊緣，大多與邊緣垂直，所以對葉片葉身主要是檢測其表面缺陷。

汽輪機葉片的幾何形狀比較復雜，對于齒根部位、葉片進出汽邊斷面、葉片司太立合金退刀槽等特殊部位的缺陷，采用葉片專用的磁力探傷設備，運用連續法檢測，配合相應的磁粉，能夠取得很好的效果。

4.3 實際檢測中應注意的問題

在實際的磁粉檢測工作中，為了提高磁粉檢測的靈敏度，剔除非相關顯示和偽顯示，應該注意以下幾個方面。

（1）對人員的要求：檢測人員的操作技能、實踐經驗和工作責任心對檢測結果的準確性有著直接的影響。因此從事承壓設備的無損檢測人員，應取得相應的無損檢測資格，同時熟悉電廠相關設備，通曉金屬材料和加工工藝等相關知識，并且具有高度的責任心。（2）檢測面的準備：磁粉檢測前，需清除工件表面的鐵銹、油污、氧化層等，使工件顯出金屬光澤。（3）磁懸液的選用：磁懸液分為水懸液和油懸液。裝有油介質的工件應選擇油懸液，含較多水介質的工件應選擇水懸液。否則很可能造成探傷過程無法繼續。（4）探傷操作方法與質量控制；用磁軛法和交叉磁軛法探傷時，必須對磁軛的檢測靈敏度、提升力、磁軛的行走速度、磁粉施加時機以及被檢工件表面可見度等要點進行全過程的質量控制，嚴格按照檢測工藝卡要求執行。

參考文獻

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