金属磁记忆检测技术在电站锅炉内部检验中的应用

2017-03-09胡刚

中国设备工程 2017年1期

关键词：检测仪电站焊缝

胡刚

（大连锅炉压力容器检验研究院，辽宁大连 1 1 6 0 1 3）

金属磁记忆检测技术在电站锅炉内部检验中的应用

胡刚

（大连锅炉压力容器检验研究院，辽宁大连 1 1 6 0 1 3）

金属磁记忆检测技术是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种快速无损检测方法。本文简要介绍了磁记忆检测技术的基本原理和检测仪器，通过在电站锅炉内部检验中应用磁记忆检测的实例，讨论了将磁记忆检测技术应用于电站锅炉内部检验的可行性及局限性。

金属磁记忆；电站锅炉；内部检验

电站锅炉的部件多且结构复杂，因此，在电站锅炉的内部检验中，无损检测的工作量很大。使用超声波、磁粉、渗透等常规无损检测方法，不但检测速度慢，检测部位还必须进行清理打磨，拖长了检验周期。同时，常规无损检测抽查样本的选择具有随意性，不但容易出现漏检情况，还会造成人力和物力的浪费。

磁记忆检测技术是利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的一种无损检测方法。利用磁记忆检测技术进行检测，无需对被检测部位进行清理打磨，检测速度快。笔者在电站锅炉的内部检验中，首先应用磁记忆检测技术对未经打磨的部件进行检测，找出存在应力集中的焊缝和表面，再将其做为常规无损检测的检验重点。此方法不但加快了检验速度，而且提高了缺陷的检出率，效果良好。

1 金属磁记忆检测技术的基本原理

在载荷的作用下，材料内部的不连续部位（如形状、结构或缺陷）会造成应力的不均匀分布，出现应力集中现象。实验表明，在地磁作用的条件下，铁磁性金属材料的应力集中部位导磁率最小，而在表面形成最大的漏磁场。

图1 铁磁性金属材料应力集中部位表面漏磁场分布图

通过计算可得应力集中部位表面漏磁场的分布如图1所示，由图1看出，在铁磁性金属构件应力集中部位的表面上形成的漏磁场的水平分量Hx具有最大值，而垂直分量Hy则穿越零线，改变符号。

金属磁记忆检测技术正是利用了这一特性，通过测定铁磁性金属构件表面漏磁场Hy分量的变化及其过零点的位置，判断构件内部的应力集中部位。

2 金属磁记忆检测技术的检测仪器

基于金属磁记忆原理，俄罗斯动力诊断公司开发了T S C系列应力集中磁指示仪及其配套数据处理软件MM-C Y S T E M（图2、3）。该系列产品配有专用多通道铁磁探测式传感器，能够根据测得的磁场法向分量Hy强度值和变化特性，对设备的应力变形状况进行评价并测定应力集中区。由于T S C系列磁记忆检测仪功能齐全、灵敏度较高、适用性强，目前已经在多个国家得到推广和应用。

图2 T S C-1 M-4型磁记忆检测仪

图3 T S C-2 M-8型磁记忆检测仪

目前，国内的爱德森(厦门)电子有限公司也已经研制出了同类产品E MS系列磁记忆检测仪及其配套数据处理软件系统M3 D P S（图4、5）。

图4 E MS-2 0 0 0+型磁记忆检测仪

图5 E MS-2 0 0 3+型磁记忆检测仪

3 金属磁记忆检测技术在电站锅炉定期检验中的应用实例

在大连某公司自备电厂的D G-1 2 0/3 9-2型电站锅炉内部检验中，笔者在常规无损检测方法进行之前，首先应用了T S C-1 M-4型磁记忆检测仪对面式减温器法兰环焊缝、给水管道对接焊缝、上升管对接焊缝等部位进行了检测。部分检测数据曲线如图6、7所示。

图6 给水管道旁路对接焊缝磁记忆检测曲线

从图6所示的给水管道旁路对接焊缝（φ7 6×6 mm）检测曲线中可以看出，该条焊缝的磁记忆法向分量检测信号平缓，无明显的突变和穿越零线的现象，因而可以判断该条焊缝的状况良好，不存在应力集中。据此，检验人员放弃了原定对该焊缝进行的其它检测项目。

从图7所示的减温器法兰环焊缝（φ2 7 3×2 8 mm）检测曲线中可以看出，在L=4 8 0～6 0 0 mm之间的磁记忆法向分量检测信号穿越零线4次，突变比较明显，据此可以判断，该部位的焊缝内部存在较严重的应力集中。

检测人员用超声波探伤仪对该区域焊缝进行了复检，最后确认在深度约为2 2～2 8 mm之间存在长约1 0 0 mm的裂纹。

笔者通过后续对焊缝返修过程的跟踪，进一步验证了检测结果的正确性。同时，经分析认为此裂纹的产生原因是由于焊缝附近的蛇形管芯弯头处有泄漏现象，较冷的减温冷却水滴落到温度较高的减温器筒壁的焊缝上，导致了焊缝承受很大冷热温度的变化而引起热疲劳，加之焊缝焊接残余应力和法兰螺栓紧固残余应力的联合作用，最终导致裂纹的产生。