焦炭塔制造过程中磁粉检测技术运用

李海

(洛阳欣隆工程检测有限公司，河南洛阳 471012)

焦炭塔制造过程中磁粉检测技术运用

李海

(洛阳欣隆工程检测有限公司，河南洛阳 471012)

焦炭塔磁粉检测过程中的技术运用，特别是清根后焊缝、角焊缝等处在探头的选择和运用上的技术。

焦炭塔;漏磁场;裂纹;磁粉检测

1 磁粉检测的原理和使用范围及优缺点

1.1 磁粉检测原理

磁粉检测又称磁粉检验或磁粉探伤，属于无损检测五大常规方法之一。其原理如下：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感应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。由此可见，磁粉检测的基础是不连续性处漏磁场与磁粉的磁相互作用。

1.2 磁粉检测适用范围

适用于检测铁磁性材料工件表面和近表面尺寸很小、间隙极窄和目视难以看出的缺陷。马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢材料具有磁性，因而可以进行磁粉检测;不适用于非磁性材料和奥氏体不锈钢焊条焊接的焊缝，也不适用于检测铜、铝、镁、钛合金等非金属材料;适用于检测工件表面的裂纹、夹渣、气孔、未熔合、冷隔、折叠等缺陷，但不适用于检测表面浅而宽的划伤、针状缺陷、埋藏较深的内部缺陷和延伸方向与磁感应线方向夹角小于20°的缺陷。

1.3 磁粉检测的优缺点

1.3.1 磁粉检测的优点

①能直观的显示缺陷的位置、形状和大小;②可检测出铁磁性材料表面和近表面的缺陷;③检测速度快、工艺简单、成本低、污染少;④灵敏度高，可检测微米级宽的缺陷。

1.3.2 磁粉检测的缺点

①不能检测非铁磁性材料;②不能检测埋藏较深的缺陷;③不容易发现与工件表面夹角极小的缺陷;④直接通电法和触头法因为产生电弧烧伤工件而不适用于表面质量较高工件进行检测，特别是炼油化工在役容器内壁检验时更不能用此法;⑤不能通过对磁痕的分析直接判断缺陷本身的深度。

2 磁粉检测方法和磁化电流的选择

2.1 磁粉检测使用的几种方法

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、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。根据焦炭塔的技术条件要求，要进行对钢板的坡口、焊后焊缝内壁清根后检查、焊成后的焊缝检查及接管角缝的检查、热处理后表面的检查、水压实验后的磁粉抽查等步骤;因此，我们在对焦炭塔进行磁粉检测时应选用多功能磁粉探伤机，它包括A、D、E、O，4个探头，除了O型的磁环探头很少用到外，其他三种在焦炭塔的磁粉检测中都能得到充分的运用。

2.1.1 磁轭法

D型探头就是我们常用的单磁轭式探头，磁轭法属于纵向磁化，因此检测只能发现相对于磁场方向的横向缺陷，故用磁轭法对同一地方检测时需每次相隔90°，这样基本上可以发现有效磁化范围内各个方向的缺陷。通常两级间距控制在75～200 mm之间。如果两级间距太小会由于磁极附近磁通密度过大产生非相关显示，而两级间距过大会造成磁场强度不足，影响检测结果。磁化区域每次应有不少于15 mm的重叠。此法是磁粉检测最常用的检测方法，但由于此法一次磁化的范围较小，检测效率很低，在较大工作量的焊缝检测时通常选用带旋转磁场的探头Ec。

2.1.2 交叉磁轭法

Ec探头为交叉磁轭法使用探头，它可以在工件表面产生旋转磁场，所以一次磁化可以检测出工件表面所有方向的缺陷，便于操作，检测效率高，而且因为不是电接触，因此不会烧伤工件，此法是最常用的磁粉检测方法之一。但交叉磁轭法只能用于连续法检验，且在较小空间和角焊缝磁粉检测时，其就无法发挥出其功能，故常配合其他方法进行补充检测。如马蹄探头。

2.1.3 马蹄探头

此法同为磁轭法，但由于马蹄探头的特殊磁极头，非常适用于各种角焊缝的磁粉检测。通常间距为30～120 mm，z作为容器接管角缝的磁粉检测，马蹄探头是非常重要的辅助检测手段。

2.2 磁化电流的选择

为了在工件上产生磁场而采用的电流称为磁化电流。磁粉检测采用的磁化电流有：交流电、整流电(单项半波整流电、单项全波整流电、三相半波整流电和三相全波整流电)、直流电和冲击电流。电流的选择要根据缺陷的特性和深度及特点，相应的去选取不同的电流。用交流电磁化时，由于交流电具有趋肤效应，对于表面微小的缺陷检测灵敏度高，但当缺陷在工件表面2 mm以下时一般检出率明显下降。交流电在生产和生活中使用最广泛，在现场容易找到交流电源，另外，用交流电不但易于退磁，而且两次磁化的工序间可以不退磁。因此在压力容器检验时常用交流电作为磁化电流。

3 焦炭塔焊缝中缺陷的磁痕特征

焦炭塔由于主要材质为15CrMoR，是裂纹敏感材料，因此在磁粉检测中要特别注意焊缝及热影响区的裂纹、未熔合、气孔和夹渣。焊接裂纹可能在焊接过程中产生，也可能在焊后一段时间产生，因此一般情况下要求在焊接完成24 h后才进行无损检测。

3.1 裂纹

有可能是在制造过程中产生也有可能是在热处理之后出现的裂纹，一般多存在于焊缝及热影响区，也会存在于其它应力集中和母材被损伤等的部位，检测时其磁痕清晰可见、较浓密，有的呈直线状、有的较弯曲、有的呈树枝状，焊接弧口裂纹多呈放射状。在焦炭塔制造过程中，焊后坡口清根处的磁粉检测环节显得非常重要，因为最早点焊的那一小部分焊道也没有经过保温、缓冷等措施，几乎都会出现裂纹，因而通过磁粉检测可以及时发现裂纹并通过及时打磨消除隐患，为下道工序做好基础。

3.2 夹渣

夹渣常以条状或点状出现。点状夹渣常存在于焊缝金属中，位置不固定;条状夹渣和间断夹渣在焊缝的层间或熔合线上。此种缺陷往往与未熔合同时存在，其磁痕是点状或条状。一般焊缝检测很少能发现此缺陷。

4 磁粉检测的质量控制

为了保证磁粉检测的质量和可靠性，必须从人、机、料、法、环五个方面进行控制，从而保证磁粉检测灵敏度的有效控制。

4.1 人员资格的控制

磁粉检测是保证产品质量和设备安全的一项重要手段，检测人员的素质是至关重要的。首先，要求检测人员除具有一定的磁粉检测基础知识和专业知识外，还应具有锅炉压力容器、其它无损检测方法及金属材料和加工工艺等相关知识，并取得国家质检总局颁发的磁粉检测资格证书。其次，检测人员必须有高度的责任心。此外，检测人员的视力也应符合相关标准。

4.2 设备的质量控制

用于磁粉检测的设备应按规定定期做如下校验：①电流表每半年校验一次;②设备内部短路检查至少每年检查一次;③电流载荷至少每年校验一次;④电磁轭提升力至少每半年校验一次;⑤测量仪器的校验(如照度计、黑光辐照计、毫特斯拉计等)应每年校验一次。

4.3 材料的质量控制

磁悬液浓度应符合表1要求。

表1 磁悬液的浓度要求

磁悬液的污染情况：①当梨形管上层的污染物沉淀体积超过下层磁粉体积的30%时为污染;②荧光磁粉的亮度和颜色与标准磁悬液相比明显降低，或载液发荧光，以及磁悬液变色、结团等都说明磁悬液污染，出现上述情况都应更换新磁悬液;③通过水断试验检验磁悬液的润湿性能。另外，在北方冬天温度较低的地方，最好使用合适的油磁悬液，以保证在检测时磁悬液有很好的流动性。

4.4 检测工艺的控制

①严格按照有关的标准、规范和检验规程进行，所有技术文件必须齐全、正确，并应是现行有效版次;②应在初次使用磁粉探伤机时及此后每班次开始检测前和检测结束时进行综合性能实验。用于综合性能实验的样件至少要有自然缺陷标准试样、交流标准试块和标准试片。其中A1-30/100型是标准试片中最常用的一个型号。

4.5 检测环境的控制

①用非荧光磁粉检测时被检工件表面的可见光照度应不小于1 000 lx，受条件限制时也应达到500 lx以上，但不能低于500 lx;②采用荧光磁粉检测时被检工件表面黑光辐照度应该大于1 000 MW/cm2。这里黑光灯的波长应在320～400 nm范围内，中心波长约为365 nm的黑光灯;③采用荧光磁粉检测时，暗区或暗室的环境光照度应不大于20 lx。所谓环境光，是指来自所有光源，包括从黑光灯发射出的检验区域的可见光。

5 磁粉检测系统常见问题

在实际工作中，会经常出现以下问题：①设备老化，导致提升力不足;②接触不良，导致检测过程间断;③磁悬液浓度偏高、偏低及磁悬液喷洒不规范或不正确，导致漏检、误判;④为操作方便，把交叉磁轭当磁轭使用，且不注意磁极与检测面间隙过大;⑤被检面光照度不足，导致已检出的缺陷痕迹观察不到，造成漏检;⑥对所做的部位不能正确选择合适的探头或合适的磁间距，使某些部位不能进行全部检测;⑦由于责任心不足，对细微的缺陷磁痕忽略，造成漏检，给工程带来严重隐患。

上述问题的出现都会造成磁粉检测漏检、检测效率低、加大成本和增加检测劳动强度等不利影响。只要检测人员注意对设备的维护、保养，在检测时按照磁粉检测质量控制的要求认真操作，加强责任心的培养和教育，就可以避免或减少上述问题的发生。此外，在环境较暗的地方进行磁粉检测时，对被检测部位施加反差增强剂可以增强背景与磁痕的对比度，提高检测灵敏度。

6 结论

对压力容器，特别是焦炭塔焊缝的磁粉检测时要根据不同部位选择合适的探头，使得组合后的检测灵敏度达到最好，效率最高。在较暗环境地方进行磁粉检测时，应对检测部位施加反差增强剂以提高检测灵敏度。为保证检测的质量和可靠性，必须从人、机、料、法、环五个方面对磁粉检测进行质量控制。

TQ050.7

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1003-3467(2010)12-0021-03

2010-04-21