压力容器的磁粉检测工艺要点讨论

原洋

新疆维吾尔自治区质量技术监督审核评价中心 新疆乌鲁木齐 830011

压力容器的磁粉检测工艺要点讨论

原洋

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磁粉检测是无损检测的常规方法之一，从19世纪起就开始在实际中得到广泛应用。磁粉检测是利用漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示进行探伤，对铁磁性材料的近表面缺陷有较强的检测能力。由于容器结构、使用介质特性和现场环境条件会影响探伤结果的可靠性,如何选择合理的工艺和操作方法使探伤取得成效, 是本文所探讨的问题。

压力容器；无损检测；磁粉检测；漏磁场；磁化；缺陷

1、引言

磁粉检测的主要原理是利用铁磁性材料工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变 而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，在合适的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。对压力容器进行定期检验时, 常借助磁粉探伤手段检查裂纹。磁粉法因具有工艺简单、检查速度快及对裂纹缺陷敏感等优点而广为应用。

2、磁粉检测

磁粉检测是利用漏磁场吸附磁粉形成磁痕显示进行探伤。所谓漏磁场，就是铁磁性材料磁化后，在不连续处或磁路截面变化处，磁感应线离开和进入表面时形成的磁场。漏磁场的大小对检测效果有重要影响，那么存在哪些影响漏磁场的因素呢？首先，漏磁场的大小与工件的磁化程度有关。一般来说外加磁场强度一定要大于产生最大磁导率Um对应的磁场强度Hum，使磁导率减小，磁阻增大，漏磁场增大。当铁磁性材料的磁感应强度达到饱和值的80%左右时，漏磁场便会迅速增大。其次，缺陷的位置和形状对漏磁场也会产生重要影响。同样的缺陷，位于工件表面处时，产生的漏磁场大；若位于工件的近表面，漏磁场将显著减小；若位于工件表面很深处，则几乎没有漏磁场泄漏出工件表面。缺陷垂直于磁场方向时漏磁场最大，当角度逐渐减小时漏磁场以近似正弦曲线的形式减小直至为零。缺陷的深宽比是缺陷形状影响漏磁场的另一因素。深宽比越大，漏磁场也越大，缺陷越容易被发现。另外，工件表面覆盖层以及工件的材料和状态（如晶粒大小、含碳量、热处理、冷加工、合金元素等）也会对漏磁场的大小产生影响。

根据上述检测原理，可以总结出磁粉检测的基本特点和适用范围。这种方法适用于检测铁磁性材料表面和近表面缺陷，例如表面和近表面间隙极窄的裂纹和目视难以看出的其他缺陷，但不适合检测埋藏较深的内部缺陷；适用于检测铁镍基铁磁性材料如马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料，但不适用于检测非磁性材料如奥氏体不锈钢材料；适用于检测未加工的原材料（如钢坯）和加工的半成品、成品件及在役与使用过的工件；适用于检测管材棒材板材形材和锻钢件铸钢件及焊接件；适用于检测工件表面和近表面的延伸方向与磁力线方向尽量垂直的缺陷，但不适用于检测延伸方向与磁力线方向夹角小于20度的缺陷；适用于检测工件表面和近表面较小的缺陷，不适合检测浅而宽的缺陷。作为无损检测的一种方法，磁粉检测能够在不破坏原检测工件的前提下实现缺陷的测量，操作简单方便，检测成本低。但是它对被检测件的表面光滑度要求高，对检测人员的技术和经验要求高，检测范围小且检测速度慢。

3、检测方法

磁粉检测的工艺过程主要分为选定磁化规范（包括试件磁化方法、磁粉施加方法及工艺参数）、预处理、磁化工件、施加磁粉或磁悬液、磁痕分析评定、退磁、后处理七大步骤。确定磁化规范的方法通常可分为：①按试件表面的磁场强度Н的取值大小来确定磁化电流或安匝数；②按试件表面的磁感应强度В的取值大小来确定磁化电流或安匝数，或按试件的磁饱和时的磁感应强度来确定磁化规范；③按试件的形态及其上的人为缺陷情况确定磁化电流或安匝数。对工件的预处理主要包括：1清除工件表面的油污、灰尘、铁锈、毛刺、氧化皮、油漆等保护涂层，以及其他能够影响灵敏的的物质；2用轴向通电法和触头法磁化时，为防止烧伤工件表面和提高导电性，必须将工件与电极接触部位的非导电覆盖层打磨掉；3装配件一般要进行分解后再探伤；4若工件有盲孔或内腔，当使用磁悬液检测流入难以清洗时，应先用非研磨性材料将孔洞封堵；5如果磁粉与工件表面颜色对比度小或工件表面粗糙不利于磁痕显示，应涂敷反差增强剂。磁化工件是磁粉检测的一个重要步骤。首先应根据情况选定磁化电流，常用的包括交流电、整流电、直流电和冲击电流等几种。交流电有检测灵敏度高、容易退磁、磁场分布均匀、能够实现多向磁化、适合在役工件检验等优点，应用较为广泛，但探测缺陷深度较小，而且使用剩磁法检验时易受交流断电相位的影响。整流电又有单相与三相、半波与全波之分，可以做到兼具直流的渗透性和交流的脉动性，剩磁稳定，但是退磁较为困难。直流电是最早使用的一种方法，渗透性强，脉动性小，剩磁稳定，需要的输入功率小，但是退磁困难，退磁场大，工序复杂且不适宜干法检验，现在应用较少。冲击电流是由电容器充放电获得，只能用于剩磁法，且仅适用于需要电流值特别大而常规设备又不能满足时，根据工件要求制作专用设备。在磁化处理时，要根据工件的尺寸大小、外形结构和表面状态，以及工件过去断裂的情况和各部分的应力分布，分析可能产生的缺陷部位和方向，选择合适的磁化方法。磁化方法有很多种。在工件中建立一个环绕工件，并与工件轴垂直的周向的闭合磁场的方法称为周向磁化法，用于发现与工件轴平行的纵向缺陷，它又可细分为中心导体法、偏置芯棒法、通电法、触头法、感应电流法、环形件绕电缆法等。将电流通过环绕工件的线圈，沿工件纵长方向进行磁化的方法称为纵向磁化法，主要用于发现与工件轴向垂直的周向缺陷，它又可细分为线圈法、磁轭法、永久磁轭法等。对于一些常见类型的工件，焊接件、轴类零件、机加工件等适用于通电法磁化，有孔的工件如轴承圈、齿轮等适用于中心导体法磁化，某些大中型工件的局部检验适用于触头法磁化，薄壁环形工件适用于应电流法磁化。

在压力容器制造和在用检验中,以焊缝检测为主,一般采用便携式磁轭探伤仪,其结构简单、重量轻、使用方便,在压力容器行业得到广泛的应用,甚至有“磁轭打天下”的说法。

4、结束语

磁粉检测是一种发展前景广阔的技术，随着科技的发展必将得到愈加广泛的应用。掌握磁粉检测技术的原理和方法，是科学和社会进步对测控专业学生的要求，必须要学以致用，学有所为。

[1]全国锅炉压力容器无损探伤人员资格考委会编写.磁粉检测.中国锅炉压力容器安全杂志社,1999.

[2]李家伟.无损检测手册[M].北京:机械工业出版社,2002.

[3]叶代平,苏李广.磁粉检测[M].北京;机械工业出版社,2004.

[4]李丽茹.表面检测—磁粉,渗透与涡流[M].北京:机械工业出版社,2009.

[5]邓红军.无损检测实训[M].北京:机械工业出版社,2010.