磁粉檢測在鍋爐檢驗中的應用

(甘肅省特種設備檢驗檢測研究院，蘭州 730050)

0 引 言

磁粉檢測在鍋爐檢測過程中具有較高的靈敏度，它可以檢測出微米級寬度的缺陷，并且對單個部件檢測速度快，工藝簡單，成本低廉，污染少，通常我們把磁粉檢測技術運用到鍋爐檢驗中，去檢測承壓部件所產生的裂紋缺陷。在現行的標準中NB/T47013.4-2015《承壓設備無損檢測》：磁粉檢測，已將質量控制項目納入標準條文，由此可見其重要性。

1 磁粉檢測應用現狀

國內磁粉探傷設備：從固定式、移動式到便攜式；從半自動、全自動到專用設備；從單向磁化到多向磁化，設備已系統化和商品化，三相全波直流探傷超低頻退磁設備的性能已達到國外同類設備的水平。

國外磁粉探傷設備：成功的運用了電視光電探測器的熒光磁粉掃查系統和激光飛點掃描系統，實現了磁粉檢測觀察階段的自動化，將數據信息在微機或其他電子裝置中進行處理，鑒別可剔除的不連續性，可以自動標記和分選，大大降低勞動強度[1]。

2 磁粉檢測的應用

2.1 磁粉檢測在鍋爐檢驗中的要求

根據標準TSG G7002-2015《鍋爐定期檢驗規則》中的要求,電站鍋爐運行超過5萬小時，應對鍋筒內表面環、縱焊縫以及熱影響區進行表面無損檢測抽查，抽查比例一般為20%，抽查部位應當盡量包括T字焊縫；對安全閥、集中下降管、側給水管管座角焊縫進行100%表面無損檢測；對汽水引入管、引出管等管座角焊縫進行表面無損檢測抽查，抽查比例一般為10%[2]。

電站鍋爐運行超過10萬小時，除了基礎檢測內容外，應對水冷壁集箱封頭焊縫與環形對接焊縫、省煤器集箱封頭焊縫、孔橋部位、管座角焊縫等進行不少于20%的表面檢測抽查。

2.2 磁化方法的分類

磁粉檢測的能力取決于檢測時磁場磁化方向和缺陷延伸的方向，兩者之間有很大的關系，若缺陷延伸方向與磁場的磁化方向近似平行或者兩者的夾角小于20°時，缺陷就難以被發現。另外，工件表面寬而淺的劃傷、針孔狀的缺陷、埋藏較深的內部缺陷也不容易被發現。

2.2.1 周向磁化

它屬閉合磁場，給工件直接通電，或者使電流通過貫穿空心工件孔中的導體，使工件中產生與工件軸線相垂直的周向閉合磁場。磁感應線垂直工件軸線，不產生磁極,用于發現與工件軸平行的縱向缺陷。例如軸向通電法、中心導體法、觸頭法等。

(1)軸向通電法：磁粉探傷機的磁化夾頭夾住工件的兩頭，通電磁化后，在工件表面和內部產生一個閉合的周向磁場，用于檢測與工件軸線相平行的縱向缺陷，適用于特種設備軸類機加工件、管子、鑄鋼件和鍛鋼件的磁粉檢測(可對工件全長進行磁化)，這種檢測方法在檢測時要做好打火燒傷工件的措施，經常用的方法是在磁化夾頭上安裝接觸墊，如銅編織墊或者鉛墊。

(2)中心導體法：適用于空心件內外表面與電流平行的縱向不連續性和端面的徑向不連續性的磁粉檢測，在空心工件中穿入導體棒，置于孔的中心，電流流過導體棒，形成周向磁場。

(3)觸頭法：它是兩個支桿觸頭接觸工件表面，通電磁化后，在工件上面產生周向磁場，用于發現與兩觸頭連線平行的缺陷，如平板對接焊縫、T形焊縫、管板焊縫、角焊縫以及大型鑄件、鍛件和板材的局部的磁粉檢測，注意的是觸頭尖端的材料可以用鉛、鋼或者鋁，不能用銅，因為銅沉淀于被檢工件表面會影響材料的性能。

2.2.2 縱向磁化

縱向磁化屬開路磁場，磁感應線平行于工件的軸，產生磁極，最容易發現與兩磁極連線相垂直的缺陷。例如磁軛法、交叉磁軛法。

(1)磁軛法:用單磁軛法檢測時一次只能磁化較小的區域，因此檢測的區域較小。大面積檢測時，就需要分塊累積，但是檢測效率很低。目前為止它是鍋爐檢驗中使用最為廣泛的磁粉檢測方法之一。

(2)交叉磁軛法：在工件中產生大小和方向隨時間成圓形、橢圓形或螺旋形軌跡變化的磁場，用于發現工件上多個方向的缺陷。交叉磁軛可一次檢測出工件表面任何方向的缺陷，并且檢測效率和靈敏度都很高，但是交叉磁軛的磁極必須與工件接觸良好，磁極絕對不能懸空，否則會導致檢測失效，這種檢測方法在鍋爐檢測中不適用。

3 磁粉檢測的工藝

3.1 磁粉檢測的工藝步驟

(1)表面準備：至金屬光澤，打磨后表面粗糙度RS不得大于25 μm。

(2)檢測靈敏度：檢驗前用A1型標準試片校驗系統靈敏度。磁粉檢測時一般應選用A1：30/100型中等靈敏度等級標準試片。當檢測焊縫坡口等狹小部位，由于尺寸關系，A1型標準試片使用不方便，一般可選用C：15/50型標準試片。為了更準確地推斷出被檢工件表面的磁化狀態，當用戶需要或技術文件有規定時，可選用D型和M1型標準試片[3]。

(3)磁化規范：磁極間距應控制在75～200 mm之間，磁極間距不能太小，太小的話磁通密度過大會產生過度背景，有可能會掩蓋相關顯示，當然也不能太大，在磁通量一定的情況下，工件表面磁場強度會隨著兩極間距的增大而減小[4]。其有效寬度為兩極連線兩側各1/4極距范圍內，每次磁化的區域至少應有不少于10%的重疊部分。

(4)施加磁懸液：按標準要求的濃度配置水磁懸液每天工作前測定濃度。

(5)磁痕評定：按NB/T47013.4-2015進行焊接接頭和其他部件的質量分級評級。

(6)磁痕記錄：缺陷磁痕的觀察應在磁痕形成后立即進行，采用文字描述、草圖、照片等方式記錄。

(7)后處理：將被測工件表面擦拭干凈，必要時干燥處理。有些設備因為適用性能的要求還需要做退磁處理。

3.2 磁粉檢測的方法

3.2.1 按磁痕觀察方式分：非熒光磁粉和熒光磁粉

(1)非熒光法對環境因素具有很好的適應能力，在壓容器制造、質量把控、安裝及質量檢測等方面普遍應用。黑色磁粉和紅褐色磁粉是非熒光法最常用的兩種磁粉，黑色磁粉水磁懸浮液可以通過成品磁膏進行現場配制，黑色磁粉具有經濟合理，方便應用等特點，更因滿足市場對檢測靈敏度的需求，而被廣大檢測人員所青睞。

(2)熒光磁粉因具有較高的檢測靈敏度，根據NB/T47013-2015《承壓設備無損檢測》相關要求，近年來該技術常運用到國內特種設備的檢測中，如采用熒光法檢測高強度鋼及裂紋敏感材料制造的特種承壓設備[5]。

3.2.2 按磁粉施加方式分：濕法用磁粉和干法用磁粉

濕法檢測的相對干法檢測具有較高的靈敏度，連續法非熒光磁粉檢測是濕法檢測最常用的一種手段。干法檢測對于大型鑄鍛設備的毛坯與大型結構工件的檢測具有較高的檢測效率和靈敏度，干法還可用于較高溫度下的焊縫層間檢測，磁粉顏色的選擇應具有較高辨識度，比如藍色或者紅色，當測試溫度達到300～400 ℃，可以采用定制的的高溫磁粉進行測試。

4 系統控制外在因素，提高磁粉檢測質量

對磁粉檢測結果有影響的每個因素進行系統的控制，從而提高磁粉檢測的可靠性，提升檢測質量是有必要的。聘用專業技術人才，采選正規廠家的設備與材料、把控磁粉檢測各階段的試驗數據(懸浮液濃度比例測試、水磁懸液潤濕性能試驗)、調控檢測環境等因素均可以減小偶然誤差，避免系統誤差，從而提高磁粉檢測精度。

5 修復超標缺陷磁痕

檢測發現超標磁痕要選擇適當的方法進行處理，主要分為兩種情況，第一，適合打磨的情況，應該打磨到圓滑至肉眼不可見，然后通過磁粉檢測缺陷，如果還有缺陷，繼續打磨，一直打磨到符合標準為止。第二，過薄或者打磨過深不符合打磨標準的情況，這種情況要在超標磁痕處進行補焊，直至符合標準要求，特殊情況時可以用射線或者超聲檢測進行完善。

6 結束語

鍋爐的磁粉檢測的方式受現場的制約，所以技術人員在檢測過程中需要當場操作，在選擇設備器材時應具備便于攜帶、便于適合現場應用的特點。在常用的檢測方法中使用適合的檢測方法能更好的檢測鍋爐的不同部位。