浅谈磁粉检测在压力容器检验中的应用

李志刚

摘要： 本文主要是从磁粉检测的原理、优缺点、分类，以及与其他表面无损检测方法的比较等方面，分析了磁粉检测在压力容器检验中的应用。

Abstract： This article mainly analyzes the application of magnetic powder detection in pressure vessel inspection from the principle of magnetic powder detection， advantages and disadvantages， classification， and compaason with other surface nondestructive testing methods， etc.

关键词： 压力容器；无损检测；磁粉检测；应用

Key words： pressure vessels；nondestructive testing；magnetic particle testing；application

中图分类号：TG115 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）09-0019-02

0 引言

压力容器的安全可靠性直接影响设备的安全运行，从暴露的缺陷形式看，压力容器部件多采用金属部件，由于制造加工工艺及使用条件所决定，其应力集中导致裂纹性缺陷，大多萌生于部件的内外表面。《压力容器定期检验规则》第二十一条规定，压力容器定期检验项目：以宏观检查壁厚测定，表面检测安全附件检验为主，必要时进行埋藏缺陷检测材料分析，密封紧固件检验，强度校核，耐压试验、泄漏试验等项目铁磁性材料检测优先采用磁粉检测。

1 磁粉检测原理

磁粉检测是无损检测中的一种重要检测方法，它的原理是被检材料被磁化后，如果被检材料存在不连续或者缺陷，在材料的表面就会出现漏磁声，已知漏磁场能够吸附磁粉，据此就可以发现漏磁场的存在，也就实现了对压力容器的无损检测。

2 磁粉检测法优点及局限性

2.1 磁粉检测法的优点：①缺陷的形状、位置、大小可以被直观的显示出来，还能够大致确定其性质；②这种方法能够检测出最小长度为0.1mm宽度和微米级的裂纹，具有很高的灵敏度；③没有受到试件大小和形状的制约；④该方法使用起来工艺简单，污染少，并且费用低廉，检测速度快；⑤能够重复进行检测。

2.2 磁粉检测法的局限性：①只能用于铁磁性材料；②只针对材料的表面和近表面的缺陷；③它会受到磁化方向的制约，在缺陷方向与磁化方向近似平行或缺陷与工件表面夹角小于200时，是很难发现缺陷的；④它会受到几何形状的制约，容易产生非相关显示；⑤如果工件表面有覆盖层，可能会影响到磁粉的检测结果。

3 表面无损检测方法的比较

表面无损检测方法有很多种，比如磁粉检测、渗透检测和涡流检测等，但是这几种方法的原理和适用范围是不同的，并且这几种方法都有自己的优点和局限性。因此无损检测人员在进行检测的时候，必须先掌握这三种检测方法的优缺点，然后根据被检测材料的实际情况，最终选择出合理的检测方法。比如如果被检测材料是铁磁性材料，且缺陷是在表面或近表面，最好是选用磁粉检测方法，但由于磁粉检测方法受到工件结构形状、材质等方面的制约，不能采取该方法时，可以选择用渗透检测或涡流检测。

4 磁粉检测方法的分类

磁化方法一般分为周向磁化、纵向磁化、和多向磁化。①周向磁化有通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法等。用于发现与工件轴平行的纵向缺陷。②纵向磁化有线圈法、磁轭法、永久磁铁法。用于发现与工件相垂直的周向缺陷。③多向磁化有交叉磁轭法、交叉线圈法、直流磁轭与交流通电法等。因磁场的方向在工件上不断地变化着，所以可发现工件是多个方向的缺陷。

5 实际检验中的应用

发现新产生的缺陷和监测原始缺陷在使用中的发展变化情况是磁粉检测在压力容器检测中的应用。而在用压力容器在制造和修理改造时存在的应力集中部位和长期工作在腐蚀介质环境下，有可能发生应力腐蚀裂纹及承受交变载荷而产生的疲劳裂纹等危害性缺陷。在压力容器检测中，主要是对焊缝及热影响区进行检测，多采用交叉磁轭法和磁轭法。针对上述易产生危害性缺陷的压力容器，在磁粉检测中应主要注意以下几方面。①对检测人员的要求：从事承压设备的原材料、零部件和焊接接头无损检测人员，应该按照相关的规定要求得到相应的无损检测资格。无损检测人员取得的是什么等级的资格，就只能是从事与该方法和等级相应的无损检测工作。表面磁粉检测虽然灵敏度高，也并不是万能的，能够把所有的缺陷都能检出来。如果操作不当，反而会造成漏检，给压力容器安全运行带来隐患，同时，检测人员的实践经验、操作技能和工作责任心都对检测结果有直接的影响。②制订检测工艺卡：检测前应根据受检工件的特点和通用工艺规程的要求，编制工件的检测工艺卡。所有技术文件应齐全、正确，并应是现行有效版次。经过技术负责人审核后进行实施。磁粉检测工艺卡对磁粉检测质量控制有着重要作用，是“人、机、料、法、环”各项中不可缺失的重要环节。正确地编制磁粉检测工艺并在检测中过程中准确地实施，是保证磁粉检测质量的重要因素。是一种针对特定检测对象实施检测的作业文件。③检测面的准备：因为磁粉检测用于容器对接接头的表面和近表面缺陷进行检测，工件表面粗糙度、氧化皮、油污、铁锈等对磁粉检测灵敏度都有一定影响，会增加磁粉的流动阻力，影响缺陷处漏磁场对磁粉的吸附，使检测灵敏度下降。所以工件表面状态对于磁粉的操作和检测灵敏度均有很大的影响。故磁粉检测前，应清除表面的油污、铁锈、氧化皮、油漆等保护层，露出本体金属光泽。④磁悬液选用与配制：磁粉分为荧光磁粉和非荧光磁粉，常用的磁悬液有水磁悬液和油磁悬液两种，不同的组合对待不同压力容器检测，则灵敏度会有所差异。碳钢和低合金钢制压力容器的外表面检测和禁油场区，宜选用非荧光水磁悬液。水悬液流动性好，有利于磁粉迁移，在充分润湿工件表面，无水断表面情况下，检测灵敏度较高。是在用压力容器检测常用的一种磁悬液。如果制造时采用高强度钢以及对裂纹敏感的材料，或长期工作在腐蚀介质环璋下有可能发生应力腐蚀裂纹的容器，它的内壁在进行检测时应采取荧光磁粉检测方法。因为在黑光照射下荧光磁粉会发生黄绿色荧光，与工件表面颜色的对比度也高，适用于任何颜色的受检表面，容易观察，因而检测灵敏度高。磁悬液浓度的配制对磁粉检测的灵敏度影响很大，它的浓度太低或者太高都会直接的影响到磁粉检测的灵敏度，导致缺陷漏检等，所以正确选用和配制磁悬液，是整个检测过程中的一个重要环节。⑤探伤操作方法与质量控制；任何探伤操作方法都是在以工件得到有效磁化的同时，获得较好的磁痕显示为目的。用交叉磁轭法和磁轭法探伤要达到这个目的，必须对磁轭的提升力、磁极与被检表面的接触间隙、磁轭在工件的行走速度、磁粉施加时机及被检表面可见度等要点进行全过程的质量控制。严格按照检测工艺卡要求进行操作。⑥磁痕显示与观察：磁粉探伤的判伤关键就在于分辨磁痕的成因。分析磁痕显示的形成原因及分类，有时会把相关显示误判成非相关显示或伪显示，就会出现漏检现象，可能会造成很大的隐患。但是如果能够准确的进行磁痕分析就可以避免误判，并且一旦磁痕形成就应该立即对磁痕进行观察。若磁粉不是荧光的，必须在有光的地方进行检测，并且被检表面的可见光照度不能小于1000lx；检测现场的可见光照度必须大于等于500lx。若磁粉是荧光的，应该在暗黑区进行检测，并且要求被检表面的黑光辐照度不能小于1000μW/cm2，暗处可见光照度应小于等于20lx。

现阶段，我国在磁粉检测的基本理论研究已经比较成熟，相关技术也取得了较大的发展，对无损检测人员的培训和资格鉴定也比较重视，未来磁粉检测一定会得到广泛的应用。

总结评价磁粉检测三十年来的进展，是为了从中获取宝贵的经验与教训以促进以后磁粉检测工作的开展，未来磁粉检测技术的进步，有助于我们每位磁粉从业者今后的贡献。

参考文献：

[1]NDT全国特种设备无损检测人员资格考核统编教材.磁粉检测.

[2]JB/T4730.1-6-2005，承压设备无损检测[S].

[3]林立华.压力容器无损检测技术[J].通用机械，2008（05）.endprint