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磁粉探傷儀在壓力管道焊縫中的應(yīng)用
磁粉探傷儀在壓力管道焊縫中的應(yīng)用
一、磁粉探傷的原理、適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)
(一)磁粉探傷原理
磁粉探傷的基礎(chǔ)是缺陷處漏磁場(chǎng)與磁粉的磁相互作用，即鐵磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有不連續(xù)性存在，則在不連續(xù)性處磁力線離開工件和進(jìn)入工件表面發(fā)生局部畸變產(chǎn)生磁極，并形成可探傷的漏磁場(chǎng)。它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(xù)性的位置、形和大小。
(二)磁粉探傷適用范圍
磁粉探傷適用于探傷鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對(duì)于奧氏體不銹鋼、鈦和鈦合金、鋁和鋁合金，銅等非磁性材料不能用磁粉探傷。由于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可進(jìn)行礁粉探傷。磁粉探傷可以發(fā)現(xiàn)裂紋、夾雜、氣、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發(fā)觀表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷以及與工件表面夾角極小的分層。
(三)磁粉探傷的優(yōu)點(diǎn)及其局限性
優(yōu)點(diǎn)是：1.能直觀顯示缺陷的位置、大小、形狀;2.可探傷出鐵磁性材料表面和近表面的缺陷;3.檢驗(yàn)速度快，工藝簡(jiǎn)單、成本低、污染少;4靈敏度高、能發(fā)現(xiàn)細(xì)小的缺陷，但其局限性是：1.不能探傷非鐵磁性材料;2.不能探傷較深的缺陷;3.與工件表面幾乎平行的分層不易發(fā)現(xiàn);4.用直接通電法和觸頭法時(shí)，易產(chǎn)生電弧燒傷工件。
二、壓力管道的磁粉探傷方法和磁化電流的選擇
(一)磁化方法
磁粉探傷是無(wú)損探傷一種經(jīng)常使用的方法。磁粉探傷的能力不僅與施加磁粉強(qiáng)度的大小有關(guān)，還與缺陷的方向、缺陷的深寬比、缺陷的形狀、工件的外形、尺寸和表面狀態(tài)及可能產(chǎn)生缺陷的部位有關(guān)。因此就有不同的磁化方法。對(duì)于鍋爐、壓力容器、壓力管道常用磁軛法和觸頭法。
1.磁軛法：使用便攜式電磁軛兩磁極接觸工件表面進(jìn)行局部磁化，用于發(fā)現(xiàn)與兩磁極連接線垂直的缺陷。有效磁化范圍一般是以兩極問(wèn)連線為長(zhǎng)軸 (L)從兩極連線中心處向兩側(cè)各1/4L為短軸的橢圓形所包圍的面積 磁極間距通常選用50一200ram ，使用磁軛最大間距時(shí)，交流電磁軛至少應(yīng)有44N的提升力。磁軛法的優(yōu)點(diǎn)是：a.沒(méi)有電接觸，因此不會(huì)燒傷工件;b.改變磁軛法方位可發(fā)現(xiàn)任何方向的缺陷;c.便攜式磁軛可帶到現(xiàn)場(chǎng)探傷;d.探傷靈敏度高。缺點(diǎn)是幾何形狀復(fù)雜的工件檢驗(yàn)較困難;為發(fā)現(xiàn)各方向缺陷常需將電磁軛轉(zhuǎn)動(dòng)90o再進(jìn)行探傷;對(duì)大面積檢驗(yàn)時(shí)，要求分塊累積、較費(fèi)時(shí)間。目前，多采用旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)探傷儀，它能夠產(chǎn)生隨時(shí)問(wèn)而變化的圓形或橢圓形的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。由于工件上的磁化方向不斷地變化、旋轉(zhuǎn)，所以只要一次磁化即可探傷出各個(gè)方向的缺陷。
2.觸頭法。又稱支桿法、刺棒法、手持電極法或尖錐法。它是用兩個(gè)觸頭接觸工件表面，通電磁化，產(chǎn)生一個(gè)畸變的周向磁場(chǎng)，用于發(fā)現(xiàn)與兩觸頭連線平行的缺陷。一般取觸頭間距為75—00mm。操作時(shí)應(yīng)保證觸頭與工件表面接觸良好后，再通電磁化，否則會(huì)引起工件燒傷。關(guān)閉電源后再拿開觸頭。觸頭法優(yōu)點(diǎn)是便攜式設(shè)備可帶到現(xiàn)場(chǎng)使用;探傷靈敏度高。不足是一次只能檢驗(yàn)較小的區(qū)域;接觸不好會(huì)引起工件燒傷。
(二)磁化電流的選擇
1.交流電通過(guò)工件時(shí)有趨膚效應(yīng)，即導(dǎo)體表面電流密度較大而內(nèi)部電流密度較小。其趨膚深度(亦稱穿透深度)可以下式表示。一般來(lái)說(shuō)，6小于2mm。因此，磁粉探傷采用交流電時(shí)，對(duì)表面缺陷探傷靈敏度高。
2.單相半波整流電是通過(guò)整流將單相正弦交流電的正負(fù)向去掉，只保留正向電流，形成一些直流脈沖，每個(gè)脈沖持續(xù)半周，在各脈沖的時(shí)間間隔里沒(méi)有電流流動(dòng)，兼有直流的滲漏性和交流的脈動(dòng)性。它能探測(cè)的最大深度可達(dá)到6mm，而且對(duì)表面缺陷的探傷也有足夠的靈敏度。
3.三相全波整流電接近直流電，具有很大的滲透力和很小的脈動(dòng)性。可探傷出直流試塊距試塊邊緣16mm、 1.78mrn的孔，有足夠的滲透力。但因只有很小的脈動(dòng)性，對(duì)表面缺陷探傷靈敏度略低。
4.直流電的大小和方向都不變?？赏ㄟ^(guò)直流發(fā)電機(jī)或蓄電池組供電，現(xiàn)場(chǎng)使用方便。直流電探傷缺陷深度最大，對(duì)于薄壁管可以探傷到全焊縫。但對(duì)表面缺陷的探傷靈敏度較低。
綜上所述，用交流電磁化，對(duì)表面微小缺陷探傷靈敏度高，但探傷離工件表面2ram以下的缺陷靈敏度嚴(yán)重不夠。直流電探傷缺陷深度最大，但探傷表面缺陷的能力差。
整流電能探傷工件近表面較深的缺陷，由于其有交流成份，因此對(duì)表面缺陷的探傷靈敏度也是足夠的，為此采用整流電。
三、管焊縫中缺陷的磁痕特征
管焊縫磁粉探傷的主要目的是檢查焊縫及熱影響區(qū)的裂紋，未熔合、未焊透、條渣。焊接裂紋可能在焊接過(guò)程中產(chǎn)生，也可能在焊后一段時(shí)間產(chǎn)生他叫延遲裂紋。因此要求在焊接完成24小時(shí)后才做磁粉探傷。一般來(lái)說(shuō)，管焊縫中缺陷的磁痕特征表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(一)裂紋。焊接裂紋大小不一，長(zhǎng)度由幾毫米至數(shù)百毫米，深度較小者為幾毫米，而較大者可穿過(guò)整個(gè)焊縫厚度，探傷時(shí)其磁痕一般濃度清晰可見，有的呈直線狀，有的較彎曲，也有的呈樹枝形狀。
(二)未焊透。未焊透也是一種比較危險(xiǎn)的缺陷，未焊透的磁痕松散、較寬、呈條狀。
(三)未熔合。未熔合的磁痕一般也較寬、較淺。
(四)氣孔。焊縫上的氣孔有的單獨(dú)出現(xiàn)，有的成群出現(xiàn)。其磁痕特點(diǎn)一般是點(diǎn)狀或成群的點(diǎn)狀。
(五)夾渣。夾渣缺陷往往與未熔合同時(shí)存在，其磁痕是點(diǎn)狀或條狀的。
四、磁粉探傷質(zhì)量控制
為了保證磁粉探傷的質(zhì)量和可靠性，必須控制探傷質(zhì)量：
(一)磁粉探傷人員的素質(zhì)是磁粉探傷質(zhì)量控制的關(guān)鍵之一。因此，磁粉探傷人員必須經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)培訓(xùn)，取得專業(yè)考核機(jī)構(gòu)簽發(fā)的磁粉檢驗(yàn)資格證書，其次是要有較高的責(zé)任心。
(二)設(shè)備的質(zhì)量控制。用于壓力管道焊縫磁粉探傷的設(shè)備，質(zhì)量控制包括下列幾個(gè)方面：
a.電流表的校驗(yàn);
b.電流載荷的校驗(yàn);
c.電磁軛提升力的校驗(yàn)，如要求使用磁軛最大間距時(shí)，交流電磁軛至少應(yīng)有44N的提升力，直流電磁軛至少應(yīng)有177N的提升力。
d.測(cè)量?jī)x器的校驗(yàn)。
(三)材料的質(zhì)量控制包括：a.磁懸液濃度測(cè)定;b.磁懸液污染測(cè)定;c.磁懸液中潤(rùn)濕劑是否不足的試驗(yàn)(水?dāng)嘣囼?yàn))
(四)探傷工藝的控制。首先為了保證磁粉探傷的可靠性，必須嚴(yán)格按照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和檢驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。所有的技術(shù)文件應(yīng)齊全、正確，并應(yīng)是現(xiàn)行有效的版本。其次應(yīng)作磁粉探傷綜合性能試驗(yàn)。
(五)探傷環(huán)境的控制有：a.可見光照度。被檢工件表面的可見光照度應(yīng)不小于IO00LX，有特殊困難，至少為500LX，每月直采用照度計(jì)測(cè)量白光照度1次。b.紫外輻照度在距紫外燈濾光版表面380mm處，紫#I-N度應(yīng)不低于1000I.ZW/em 。紫外燈電源線路電壓波動(dòng)超過(guò)±10%，必須安裝穩(wěn)壓電源。每月采用紫外輻射計(jì)測(cè)量紫外輻照度1次。c.環(huán)境光照度。采用熒光磁粉檢驗(yàn)時(shí)，暗區(qū)或暗室的環(huán)境光照度應(yīng)不大于20LX。每月采用照度計(jì)測(cè)量環(huán)境光照度1次。
五、管焊縫磁粉探傷方法結(jié)論
對(duì)管焊縫磁粉探傷一般選用磁軛法或觸頭法;對(duì)于管座角焊縫如選用磁軛法，則應(yīng)使用角接磁軛，以避免接觸不好，造成漏檢。根據(jù)具體要求，可以選用交流電、直流電或脈動(dòng)直流電(整流電)。為了保證磁粉探傷的質(zhì)量和可靠性，必須對(duì)磁粉探傷質(zhì)量進(jìn)行控制。
六、磁粉探傷技術(shù)在設(shè)備安全運(yùn)行中的運(yùn)用
綜合以上磁粉探傷的適用范圍和優(yōu)點(diǎn)，在不破壞設(shè)備的基礎(chǔ)上，可以準(zhǔn)確探傷出設(shè)備制造和運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的缺陷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)消除設(shè)備安全隱患，降低返修成本，在杜絕惡性事故發(fā)生和安全生產(chǎn)中起到一定的保障作用。