磁粉檢測在壓力容器檢驗中的運用

磁粉檢測在壓力容器檢驗中的運用

文/梁濤 董佳澎，海洋石油工程股份有限公司檢測公司

隨著現代工業的發展，對產品質量和結構安全性，使用可靠性提出越來越高的要求，由于無損檢測技術具有不破壞試件，檢測靈敏度高等優點，所以其應用日益廣泛。目前對壓力容器的檢測方法有多種，主要無損檢測的常用技術有射線、超聲、磁粉和滲透及新技術有聲發射、磁記憶等。

磁粉檢測；壓力容器；運用

1 磁粉檢測的原理及特點

磁粉檢測，又稱磁粉檢驗或磁粉探傷，屬于無損檢測5大常規方法之一。磁粉檢測是利用鐵磁性材料被磁化后，由于不連續的存在，使工件表面和近表面的磁力線發生局部畸變而產生漏磁場(即磁感應線離開和進入表面時形成的磁場)吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形狀、大小和嚴重程度。可檢出鐵磁性材料中裂紋、發紋、白點、折疊、夾雜物等缺陷，具有很高的檢測靈敏度。

(1)磁粉法的優點:①能直觀顯示缺陷的形狀、位置、大小，并可大致確定其性質；②具有高的靈敏度，可檢出最小長度為0.1mm，寬度為微米級的裂紋；③幾乎不受試件大小和形狀的限制；④檢測速度快，工藝簡單，費用低廉。

(2)局限性:①只能用于鐵磁性材料；②只能發現表面和近表面缺陷，可探測的深度一般在1 ～2mm；③磁化場的方向應與缺陷的主平面相交，夾角應在45°～90°，有時，還需從不同方向進行多次磁化；④不能確定缺陷的埋深和自身高度；⑤寬而淺的缺陷也難以檢出；⑥也不是所有鐵磁性材料都能采用，鐵素體鋼當磁場強度H≤2500A/m時，相對磁導率應是μ＞300，不銹鋼的鐵素體含量應大于＞70%；⑦檢測后常需退磁和清洗；⑧試件表面不得有油脂或其他能粘附磁粉的物質。

2 表面無損檢測方法的比較

磁粉檢測、滲透檢測和渦流檢測都屬于表面無損檢測方法，但其原理和適用范圍區別很大，并且有各自的優點和局限性。作為容器檢測人員應熟練掌握這3種檢測方法，并能根據工件材料、狀態和檢測要求，選擇合理的方法進行檢測。

3 磁粉檢測方法在容器定檢中的應用

3.1 磁軛法

應用較為廣泛，該方法設備簡單，操作方便，活動關節磁軛可檢角焊縫，使用中為檢出各個方向的缺陷，必須在同一部位至少作兩次互相垂直的探傷，且應將焊縫劃分為若干個受檢段，檢測操作時應有一定的重疊，此方法效率低，操作不當可能造成漏檢。

3.2 交叉磁軛法

目前容器定檢中應用最廣的一種方法，可產生旋轉磁場，探傷效率高，靈敏度高，操作簡單，一次磁化可檢出各方向的缺陷，適于長的對接焊縫探傷，對角焊縫則不適用。但由于需使用380V電源，在石化行業容器內部使用受到了一些限制。

3.3 觸頭法

屬單方向磁化方法，電極間距可以調節，可根據探傷部位情況及靈敏度要求確定電極間距和電流大小，對于角焊縫可靈活調節，該方法和磁軛法一樣，同一部位也要進行兩次互相交叉垂直的探傷。

4 磁粉探傷在容器定檢中應注意的幾個問題

4.1 檢測前充分了解容器材料、制造、使用情況

在用壓力容器表面檢測的目的主要是檢查疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋。如制造時采用高強度鋼及對裂紋敏感的鋼材，在一定的使用條件下非常有可能產生裂紋，導致容器的失效。因此，在容器檢驗前一定要認真查閱制造、使用資料，弄清容器的材料焊接工藝及使用情況后方可進行磁粉檢測。

4.2 檢測面的清理打磨應符合要求

一般容器內部與介質接觸面大多有銹、氧化皮，有的還有防腐層，容器外部有漆，檢測時一定要對焊縫及兩側適當寬度進行認真清理、打磨，以徹底去除覆蓋物，露出金屬光澤為合格，否則會掩蓋缺陷，影響缺陷顯示，造成漏檢。

4.3 正確選擇磁懸液

目前采用的濕法探傷磁懸液主要有水懸液和油懸液2種，前者由一定量磁膏分散于水中構成，水懸液成本低，配制簡單，噴灑方便，目前多用；油懸液流動性好，但成本高且有一定的危險性。由于容器介質多種多樣，有的容器盛裝油等介質，盡管進行清理打磨，但不能做到完全徹底，此時磁粉探傷如選擇水懸液，將無法完全潤濕檢測面，致使磁懸液和磁粉不能自由流動，造成無法探傷；或容器內本身較濕，如選擇油懸液，也將無法潤濕，因此應根據設備具體情況，選擇磁懸液。

4.4 操作方法應正確

如使用交叉磁軛探傷時，應連續行走探傷，不僅效率高，而且可靠性高，因交叉磁軛連續行走，磁化場隨著交叉磁軛在工件表面移動，對于工件表面有效磁化場內任意一點來說，始終在一個變化著的旋轉磁場作用下，因此，在被探面上任意方向的裂紋都有與有效磁場最大幅值正交的機會，從而得到最大限度的缺陷漏磁場；相反，如果使交叉磁軛固定分段對焊縫探傷，就會使被探工件表面各點處于不同幅值和橢圓度的旋轉磁場作用下，結果將造成各點探傷靈敏度的不一致，對某些地方裂紋的探傷靈敏度降低。

4.5 磁極端面與工件表面的間隙磁極端面與工件表面之間保持一定間隙是為了交叉磁軛能在被探工件上移動行走。如果間隙過大，將會在間隙處產生較大的漏磁場。這個漏磁場一方面會消耗磁勢使線圈發熱；另一方面將擴大磁極端面附件產生的檢測盲區，從而縮小檢測的有效磁化區。

4.6 交叉磁軛的磁化行走方向與磁懸液噴灑方向的配合

為了避免磁懸液的流動而沖刷掉缺陷上已經形成的磁痕，并使磁粉有足夠的時間聚集到缺陷處，規定噴灑磁懸液的原則是:在檢測球罐環縫時，磁懸液應噴灑在行走方向的前上方，在檢測球罐的縱縫時，磁懸液應噴灑在行走方向的正前方。

4.7 使用黑光燈的注意事項

黑光燈剛開啟，輸出能量達不到最大值，所以檢驗工作應在開啟后進行，并盡量減少黑光燈的開啟次數。濾光片如有損傷，應及時更換，并保持濾光片的清潔。

5 今后磁粉檢測的幾點想法

針對目前我油田容器定檢中磁粉探傷的應用現狀，特做以下幾點建議。(1)極積的采用觸頭法、線圈法等檢測手段，以更好的解決角焊縫等探傷問題。(2)在容器內部探傷時，優先采用熒光磁粉。因熒光磁粉在紫外光照射下，能發出波長范圍在510 550nm為人眼接受最敏感的色澤鮮明的黃綠色熒光，所以熒光磁粉可見度及與工件表面的對比度都很高，容易觀察，探傷靈敏度高。(3)認真的學習其檢驗所先進檢驗方法和經驗，提高我所磁粉探傷應用的水平。