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江苏磁能探伤机有限公司
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压力管道焊缝的磁粉检测技术 |
| 摘要：对压力管道焊缝磁粉检测方法，磁化电流、缺陷及磁痕特征作了介绍，并指出了某种磁粉探伤机的问题。 1、磁粉检测的原理、适用范围和优缺点 1.1、磁粉检测原理 磁粉检测的基础是缺陷处漏磁场与磁粉的磁相互作用，即铁磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有不连续性存在，则在不连续性处磁力线离开工件和进人工件表面发生局部畸变产生磁极，并形成可检测的漏磁场，它吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。 1.2、磁粉检测适用范围 磁粉检测适用于检测铁磁性材料表面和近表面的缺陷，因此对于奥氏体不锈钢，铁和钦合金、铝和铝合金、铜等非磁性材料不能用磁粉检测。由于马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢具有磁性，因此可以进行磁粉检测。磁粉检测可以发现裂纹、夹杂、气孔、未熔合未焊透等缺陷，但难以发现表面浅而宽的凹坑、埋藏较深的缺陷以及与工件表面夹角极小的分层。 1.3 磁粉检测的优点及其局限性 1)磁粉检测的优点 a能直观显示出缺陷的位置、大小、形状; b.可检测出铁磁性材料表面和近表面的缺陷; c.检验速度快、工艺简单、成本低、污染少; d.灵敏度高，能发现细小的缺陷。 2)磁粉检测的局限性 a.不能检测非铁磁性材料; b.不能检测较深的缺陷; c.与工件表面几乎平行的分层不易发现; d.用直接通电法和触头法时，易产生电弧烧伤工件。 2、压力管道的磁粉检测方法和磁化电流的选择 对压力管道的检验检测工作包括:外观检验、测厚、无损检测、硬度测定、金相、耐压试验等。; 而磁粉检测则是无损检测一种经常使用的方法。 2.1磁化方法 磁粉检测的能力不仅与施加磁场强度的大小有关，还与缺陷的方向、缺陷的深宽比、缺陷的形 状、工件的外形、尺寸和表面状态及可能产生缺陷的部位有关。因此就有各种不同的磁化方法。1)磁化方法的分类 对于锅炉、压力容器和压力管道，常用的磁化方法是:磁扼法和触头法。 2)磁扼法 磁扼法是使用便携式电磁扼两磁极接触工件表面进行局部磁化，用于发现与两磁极连线垂直的缺陷。 磁扼法的有效磁化范围一般是以两极间连线为长轴(L)，从两极连线中心处向两侧各114L为短轴的椭圆形所包围的面积。如果两磁极间距太小，由于磁极附近磁通密度过大会产生非相关显示，磁极间距太大会造成磁场强度不够。所以磁极间距通常选用50-200mm。要求使用磁扼最大间距时，交流电磁扼至少应有44N的提升力，直流电磁扼至少应有177N的提升力。 实验证明，直流电磁扼，不适用于厚壁焊缝磁粉检测，尽管直流电磁扼的提升力可以符合要求，但是焊缝表面上的磁场强度是达不到要求的。 磁扼法的优点是:a.没有电接触，因此不会烧伤工件。b.改变磁扼法方位，可以发现任何方向的缺陷。。.便携式磁扼可带到现场探伤，使用方便。d.检测灵敏度较高。它的缺点是:a.几何形状复杂的工件检验较困难。b.为了发现各个方向的缺陷，常常需要将电磁扼转动90“再进行检测。c.对于大面积检验时，要求分块累积，较费时间。 旋转磁场探伤仪，是在2只二型磁铁十字交叉叠合组装的电磁扼上通以具有相位差的电流。这样组合的电磁扼，能够产生随时间而变化的圆形或椭圆形的旋转磁场。由于工件上的磁化方向不断地变化、旋转，所以只要一次磁化即可检测出各个方向的缺陷。 3)触头法 触头法又叫支杆法、刺棒法、手持电极法或尖锥法。它是用2个触头接触工件表面，通电磁化，产生一个畸变的周向磁场，用于发现与两触头连线平行的缺陷。 触头间距过大，磁化电流流过的区域变大，使磁场减弱，触头间距过小，电极附近磁化电流密度过大，易产生非相关显示。因此，一般取触头间距为75-200mmo操作时应保证触头与工件表面接触良好后，再通电磁化，否则会引起工件烧伤。关闭电源后再拿开触头。 触头法的优点是:a.便携式设备可带到现场使用。b.检测灵敏度高。它的缺点是:a.一次只能检验较小的区域，大面积检验时，要求分块累积，很费时间。b.接触不好会引起工件烧伤。 2.2 磁化电流 磁粉检测采用的磁化电流有交流电、单相半波整流电、单相全波整流电、三相半波整流电、三相全波整流电、直流电和冲击电流共7种。在压力管道磁粉检测中不用冲击电流、单相全波整流电、三相半波整流电。 1)交流电 交流电是电流的大小和方向随时间按正弦规律变化的电流，常用符号AC来表示。 交流电通过工件时有趋肤效应，即导体表面电流密度较大而内部电流密度较小。由于趋肤效应，工件表面的磁通密度也大，提高了检测表面缺陷的灵敏度，通常50Hz的交流电，其趋肤深度(穿透深度)6可以下式表示。 S=一500 faAl 式中:f-一一频率。-‘一一电导率林厂一一一相对磁导率 一般来说，S小于2mm。因此，磁粉检测采用交流电时，对表面缺陷检测灵敏度高，对内部缺陷检测灵敏度低。 2)单相半波整流电 单相半波整流电是通过整流将单相正弦交流电的正负向去掉，只保留正向电流，形成一些直流脉冲，每个脉冲持续半周，在各脉冲的时间间隔里没有电流流动，用符号HW表示。 单相半波整流电兼有直流的渗透性和交流的脉动性。因此，它能探测的最大深度可达到6mm,而且对表面缺陷的检测也有足够的灵敏度。 3)三相全波整流电 把三相交流电加以全波整流可得到三相全波整流电，它是把每相正弦曲线的负向部份都倒转为正向，产生一个接近直线的直流电，用符号FWDC表示。 三相全波整流电已接近直流电，它具有很大的渗透力和很小的脉动性。它可以检测出直流试块距试块边缘16mm,劝1.78mm的孔，因此有足够的渗透力。因交流分量很小，所以只有很小的脉动性，对表面缺陷的检测灵敏度略低。 4)直流电 直流电的大小和方向都不变，它是通过直流发电机或蓄电池组供电的。使用蓄电池或蓄电池组时，在现场使用方便，不受电源的限制，但需要经常充电，电流大小调节不太方便。直流电检测缺陷的深度最大，对于薄壁管可以检测到全焊缝。但对表面缺陷的检测灵敏度较低。 5)如何选用磁化电流 综上所述，可以得出下列结论: a.用交流电磁化，对表面微小缺陷检测灵敏度高，检测离工件表面2mm以下的缺陷灵敏度严重不够。 b.整流电能检测工件近表面较深的缺陷，由于其有交流成分，因此对表面缺陷的检测灵敏度也是足够的。建议采用整流电。 c.直流电检测缺陷深度最大，但检测表面缺陷的能力较差。 3管焊缝中缺陷的磁痕特征 管焊缝磁粉检测的主要目的是检查焊缝及热影响区的裂纹，未熔合、未焊透、条渣。焊接裂纹可能在焊接过程中产生，也可能在焊后一般时间产生。因此要求在焊接完成24h后才做磁粉检测。 3.1 裂纹 焊接裂纹大小不一，长度由几毫米至数百毫米，深度较小者为几毫米，而较大者可穿过整个焊缝厚度，探伤时其磁痕一般浓密清晰可见，有的呈直线状，有的较弯曲，也有的呈树枝形状。 3.2 未焊透 未焊透也是一种比较危险的缺陷，未焊透的磁痕松散、较宽，呈条状。 3.3 未熔合 未熔合的磁痕一般也较宽、较浅。 3.4 气孔 焊缝上的气孔有的单独出现，有的成群出现。其磁痕特点一般是点状或成群的点状。 3.5 夹渣 夹渣缺陷往往与未熔合同时存在，其磁痕是点状或条状的。 4磁粉检测质f控制 为了保证磁粉探伤的质量和可靠性，必须控制检测质量，下面从几个方面来说明这个问题。 4.1人员资格的控制 磁粉检测人员的素质是磁粉检测质量控制的关键之一。首先是磁粉检测人员必须取得国家质检总局的磁粉检验资格证书，其次是人员要有责任心。 4.2 设备的质R1控制 用于压力管道焊缝磁粉检测的设备，其质量控制包括下列几个方面:a.电流表的校验。b.电流载荷的校验。c.电磁扼提升力的校验。d.测量仪器的校验。 4.3材料的质黄控制 材料的质量控制包括: a.磁悬液浓度测定。 b.磁悬液污染测定。 c.磁悬液中润湿剂是否不足的试验(水断试验)。 4.4 检浏工艺的控制 首先为了保证磁粉探伤的可靠性，必须严格按照有关的标准、规范和检验规程进行。所有技术文件应齐全，正确，并应是现行有效版次。其次应作磁粉检测综合性能试验。 4.5检测环境的控制 1)可见光照度。被检工件表面的可见光照度应不小于1000Ix。有困难时，至少为5001x。每月应采用照度计测量白光照度I次。 2)紫外辐照度。在距紫外灯滤光板表面380rnm处，紫外辐照度应不低于IOOO}awlcmlo紫外灯电源线路电压波动超过士10%时，应装稳压电源。每月采用紫外辐射计测量紫外辐照度1次。 3)环境光照度。采用荧光磁粉检验时，暗区或暗室的环境光照度应不大于201x。每月采用照度计测量环境光照度1次。 5 管焊缝磁粉检测实例 5.1管座角焊缝的磁粉检测 在磁粉检测前要了解钢材的磁性参数，正确选择磁化电流，这些参数随合金成分、含碳量、加工状态及热处理规范而改变。磁粉检测可采用触头法或角接磁扼法。 对发现的缺陷判定是圆型缺陷、成排气孔或线状缺陷，再根据JB4730标准评级。对于不合格缺陷要作返修处理，返修后重新检测。 5.2 管焊缝的磁粉检测 对某石化厂20钢币51x3,币76x3,币89x3,0108x4,0122x5,0169x5,0219x5等管焊缝进行磁粉检测。 1)采用磁扼式检测仪，水磁悬液。 2)清理受检焊缝及热影响区，去除油漆、铁锈、表面油脂。 6 结论 1)对管焊缝磁粉检测一般选用磁扼法或触头法。 2)对于管座角焊缝如选用磁扼法，则应使用角接磁扼，以避免接触不好，造成漏检。 3)根据具体要求，可以选用交流电、直流电或脉动直流电(整流电)。 4)为了保证磁粉检测的质量和可靠性，必须对磁粉检测质量进行控制。 |
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