压力容器检验中磁粉检测的原理与应用

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[摘 要]磁粉检测技术在压力容器检验中发挥着重要作用，首先介绍了该技术的原理及优势，然后结合实例对其在压力容器检验中的实际应用进行了分析，并对其未来发展提出了一些建议。

[关键词] 压力容器检验 磁粉检测 缺陷 磁痕

中图分类号 ： TG115. 28 文献标识码

0引言

压力容器的应用范围较广，覆盖了诸多领域，但工作时容易发生爆炸。这就要求做好检验工作，对其性能和状态实时进行检测，以确保生产安全，从而降低容器失效的发生率。随着无损检测技术的发展，磁粉检测、渗透检测、超声检测、射线检测等应用越来越多。其中，磁粉检验较为灵活，效率高、成本低，能够直观地显示材料表面缺陷，在压力容器中颇为适用。在此主要对该技术的原理和实际应用进行分析。

1 磁粉检测技术

磁粉检验是一种常规的无损检测技术，多用于铁磁性材料，以磁粉为显示介质，可对材料表面缺陷尺寸及程度进行观察显示。当铁磁性材料部件被磁化后，由于存在不连续性，部件表面的磁力线会因一定程度的变形而产生漏磁场，吸附部件表面的磁粉，进而形成磁痕，从中可判断出缺陷的形状、面积和性质。按照磁粉介质的不同，可分为湿法和干法。

该技术应用于压力容器，可迅速准确地检测出压力容器的表面缺陷，而对容器无损，以保证压力容器能够安全使用。它能够检测出容器各个方向上的缺陷，不受压力容器形状及大小等条件的限制；工艺简单，检测速度快，而且成本较低；灵敏度和精确度高，可检测出不连续宽度为0.1μm的裂纹；同时还能够将缺陷的形状、大小等直接显示出来。其不足之处在于：适用对象少，主要用于铁磁性材料，且并非全部铁磁材料都能使用此技术；检验深度不够，只能检出表面缺陷；若工件表面有油渍，或其他粘附磁粉的杂质，则检验效率会降低。

2 磁粉检测在压力容器检验中的实际应用

某工厂需对其压力容器（以冷却器、过滤器为主）进行检验，以确保其性能是否安全。在综合比较了磁粉检验、涡流检验和渗透检验3种方案后，最红选择使用磁粉检验技术。检验过程如下：

2.1 准备工作

首先是选择检验设备，考虑到携带方便，此次检验选择的是DCE-E型旋转磁场探伤仪，以其自身带有照明度，可提供足够的光度观察磁痕。交流电具有集肤效应，可将冷却器的磁通集中在表面，从而方便检验，故选择使用交流电源。提前开展灵敏度、提升力等测试，按照要求校准设备，确保其性能正常。

其次是选择磁粉材料，通常有干湿两种。干粉灵敏度低，可在空气中漂浮，若被人吸入，会威胁到人们的身体健康。所以此处选择湿磁粉法。若是一类或二类压力容器且为对接焊缝，适合使用非荧光黑磁膏与水配比成的磁悬液；若容器为搭接焊缝或接管角焊缝，适合使用非荧光油磁悬液。若是三类容器，或盛有有毒有害介质，适合选用荧光水磁悬液。

检验工作应全方位地开展，缺陷部位可能呈现出各种形状。所以在进行综合性能测试时，将试片放在对其灵敏度影响最大的位置，进而了解容器表面的有效磁场等信息。

2.2 检验工作

①容器处理

容器必须保持高清洁度，将粘附其表面的油渍、锈蚀、氧化物等杂质进行彻底清理，以提高检验灵敏度。因容器带有漆层，故选用磁轭法探伤。其实关于防腐漆层的打磨，应根据容器类别选择相应的方案。此次检验中，容器表面丁字缝附近带漆层探出缺陷磁痕显示，长度约为25mm；打磨2mm后，长度为28mm。

②磁化工作

良好的磁化效果对磁痕显示较为有利，所以使用磁轭法探伤时，尽量保持磁极端面和容器表面的缝隙为最小。相关计算结果显示，当缝隙为1mm时，其磁场强度是无缝隙时的28―30%；缝隙为2mm时，磁场强度只有16―18%。可见，缝隙越大，磁场强度越低，进而可能因磁化工作不合格出现漏检现象。为缩短间隙、提升磁化品质，可通过适当调整磁极方位来实现。检测了灵敏度受磁轭行走的快慢影响，压力容器检验工作较为复杂，探伤部位及探伤方法、检测部位表面状态、磁悬液润湿性能等是影响磁轭行走速度的主要影响因素，应根据其变化不断调整。为避免磁轭行走速度过快引起漏检，在此使用贴标准试片做了精心测试。

③施加磁粉

磁轭法是一种连续检测法，在磁化过程中应同时施加磁悬液。有以下几点需注意：

首先，磁化工作和磁悬液的施加同时开展，若中间出现瞬时断电等情况，然后继续施加磁悬液，磁痕极有可能会被冲刷，从而出现漏检现象；其次，磁悬液应将被检测部位完全润湿。若磁悬液呈现出沟状或块状流动，说明被检测部位的表面没有被彻底润湿，此时需停止探伤工作，予以处理；此外，磁悬液的喷洒方向也需加以控制。探伤立式容器纵缝或卧式容器环缝，磁轭磁化应由上而下进行，喷洒点为磁化区域正前方，让磁悬液自然流淌于整个被检区域，喷洒方向与磁轭行走方向一致。

2.3 缺陷记录

①磁痕的观察与判断

施加磁粉后应及时做好观察工作，能明显看到的磁粉堆积就是磁痕。对于某些特殊部位，需从多个角度进行观察，以保证观察效果准确。在容器内表面检测，或者现场光照度较低时，需准备有辅助照明设备。出现磁痕，并不能判断全部都是缺陷，所以在探伤时要严格认真，将伪缺陷排除，如有必要可借助角磨机打磨后再次探伤。

②缺陷记录

在判断缺陷部位后，做好相应的记录工作，常使用高清数码相机进行记录。同时做好记录日期、部位位置的标识，在缺陷处周围放置一钢板尺，作为显示粗测缺陷长度，一并拍摄记录，将缺陷更加直观地显示出来。

③处理工作

探伤工作结束后，可根据实际需要对容器表面进行退磁、除去磁粉和防锈喷漆等处理。在检验结束时，尽量使用标准试片对检测灵敏度加以验证，看其是否符合要求。

3 该厂对磁粉检测技术在今后发展的看法

结合磁粉检验技术在厂内的应用情况，对其未来趋势提出了一些看法：①角焊缝问题并没有得到很好的解决，应加大对线圈法、触头法等检测方法的研究力度；②检验容器内部缺陷时，尽量使用荧光磁粉。因为在紫外线照射下，荧光磁粉能够发出人眼最适宜接收的光，其高灵敏度是选择的优势；③借鉴外厂先进的经验，同时积极研究新的检验技术；④受外部环境影响，压力容器表面难免会出现一些杂质，有些杂质很难清除。所以今后应考虑如何在保证检验灵敏度的前提下开展带涂层磁粉检验。

4 结束语

鉴于压力容器在各方面的重要作用，必须确保其性能稳定，这就要求做好相应的检验工作。在众多检验方法中，在此介绍了磁粉检测法，该技术效率高、灵敏度高，能够直观地显示缺陷。随着压力容器的改进，对其检验工作要求更加严格，磁粉检测技术还需不断完善。

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