金屬磁記憶檢測技術在電站鍋爐內部檢驗中的應用

胡剛

（大連鍋爐壓力容器檢驗研究院，遼寧 大連 1 1 6 0 1 3）

金屬磁記憶檢測技術在電站鍋爐內部檢驗中的應用

胡剛

（大連鍋爐壓力容器檢驗研究院，遼寧 大連 1 1 6 0 1 3）

金屬磁記憶檢測技術是利用金屬磁記憶效應來檢測部件應力集中部位的一種快速無損檢測方法。本文簡要介紹了磁記憶檢測技術的基本原理和檢測儀器，通過在電站鍋爐內部檢驗中應用磁記憶檢測的實例，討論了將磁記憶檢測技術應用于電站鍋爐內部檢驗的可行性及局限性。

金屬磁記憶；電站鍋爐；內部檢驗

電站鍋爐的部件多且結構復雜，因此，在電站鍋爐的內部檢驗中，無損檢測的工作量很大。使用超聲波、磁粉、滲透等常規無損檢測方法，不但檢測速度慢，檢測部位還必須進行清理打磨，拖長了檢驗周期。同時，常規無損檢測抽查樣本的選擇具有隨意性，不但容易出現漏檢情況，還會造成人力和物力的浪費。

磁記憶檢測技術是利用金屬磁記憶效應來檢測部件應力集中部位的一種無損檢測方法。利用磁記憶檢測技術進行檢測，無需對被檢測部位進行清理打磨，檢測速度快。筆者在電站鍋爐的內部檢驗中，首先應用磁記憶檢測技術對未經打磨的部件進行檢測，找出存在應力集中的焊縫和表面，再將其做為常規無損檢測的檢驗重點。此方法不但加快了檢驗速度，而且提高了缺陷的檢出率，效果良好。

1 金屬磁記憶檢測技術的基本原理

在載荷的作用下，材料內部的不連續部位（如形狀、結構或缺陷）會造成應力的不均勻分布，出現應力集中現象。實驗表明，在地磁作用的條件下，鐵磁性金屬材料的應力集中部位導磁率最小，而在表面形成最大的漏磁場。

圖1 鐵磁性金屬材料應力集中部位表面漏磁場分布圖

通過計算可得應力集中部位表面漏磁場的分布如圖1所示，由圖1看出，在鐵磁性金屬構件應力集中部位的表面上形成的漏磁場的水平分量Hx具有最大值，而垂直分量Hy則穿越零線，改變符號。

金屬磁記憶檢測技術正是利用了這一特性，通過測定鐵磁性金屬構件表面漏磁場Hy分量的變化及其過零點的位置，判斷構件內部的應力集中部位。

2 金屬磁記憶檢測技術的檢測儀器

基于金屬磁記憶原理，俄羅斯動力診斷公司開發了T S C系列應力集中磁指示儀及其配套數據處理軟件MM-C Y S T E M（圖2、3）。該系列產品配有專用多通道鐵磁探測式傳感器，能夠根據測得的磁場法向分量Hy強度值和變化特性，對設備的應力變形狀況進行評價并測定應力集中區。由于T S C系列磁記憶檢測儀功能齊全、靈敏度較高、適用性強，目前已經在多個國家得到推廣和應用。

圖2 T S C-1 M-4型磁記憶檢測儀

圖3 T S C-2 M-8型磁記憶檢測儀

目前，國內的愛德森(廈門)電子有限公司也已經研制出了同類產品E MS系列磁記憶檢測儀及其配套數據處理軟件系統M3 D P S（圖4、5）。

圖4 E MS-2 0 0 0+型磁記憶檢測儀

圖5 E MS-2 0 0 3+型磁記憶檢測儀

3 金屬磁記憶檢測技術在電站鍋爐定期檢驗中的應用實例

在大連某公司自備電廠的D G-1 2 0/3 9-2型電站鍋爐內部檢驗中，筆者在常規無損檢測方法進行之前，首先應用了T S C-1 M-4型磁記憶檢測儀對面式減溫器法蘭環焊縫、給水管道對接焊縫、上升管對接焊縫等部位進行了檢測。部分檢測數據曲線如圖6、7所示。

圖6 給水管道旁路對接焊縫磁記憶檢測曲線

從圖6所示的給水管道旁路對接焊縫（φ7 6×6 mm）檢測曲線中可以看出，該條焊縫的磁記憶法向分量檢測信號平緩，無明顯的突變和穿越零線的現象，因而可以判斷該條焊縫的狀況良好，不存在應力集中。據此，檢驗人員放棄了原定對該焊縫進行的其它檢測項目。

從圖7所示的減溫器法蘭環焊縫（φ2 7 3×2 8 mm）檢測曲線中可以看出，在L=4 8 0～6 0 0 mm之間的磁記憶法向分量檢測信號穿越零線4次，突變比較明顯，據此可以判斷，該部位的焊縫內部存在較嚴重的應力集中。

檢測人員用超聲波探傷儀對該區域焊縫進行了復檢，最后確認在深度約為2 2～2 8 mm之間存在長約1 0 0 mm的裂紋。

筆者通過后續對焊縫返修過程的跟蹤，進一步驗證了檢測結果的正確性。同時，經分析認為此裂紋的產生原因是由于焊縫附近的蛇形管芯彎頭處有泄漏現象，較冷的減溫冷卻水滴落到溫度較高的減溫器筒壁的焊縫上，導致了焊縫承受很大冷熱溫度的變化而引起熱疲勞，加之焊縫焊接殘余應力和法蘭螺栓緊固殘余應力的聯合作用，最終導致裂紋的產生。

圖7 減溫器法蘭環焊縫磁記憶檢測曲線

4 結語

金屬磁記憶檢測技術應用于電站鍋爐內部檢驗中，具有無需對檢測對象表面進行打磨等預處理，檢測速度快的優點。同時，它能準確確定檢測部件上的應力集中區域，為其他無損檢測方法確定檢驗重點，提高了缺陷的檢出率。

對存在應力集中但暫時未產生缺陷的部位，可進行重點監控并作為下次檢驗的重點，以達到對缺陷產生部位的預判和防控的目的，防止突發性事故的產生。

金屬磁記憶檢測技術在擁有眾多優點的同時，也不可避免的存在著一定的局限性，即它必須依賴于其他無損檢測方法對應力集中部位是否存在缺陷以及缺陷的性質進行確認，這無疑限制了該技術的發展和應用。

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