磁粉探傷儀在壓力管道焊縫中的應用

一、磁粉探傷的原理、適用范圍和優缺點

(一)磁粉探傷原理

磁粉探傷的基礎是缺陷處漏磁場與磁粉的磁相互作用，即鐵磁性材料或工件磁化后，在表面和近表面如有不連續性存在，則在不連續性處磁力線離開工件和進入工件表面發生局部畸變產生磁極，并形成可探傷的漏磁場。它吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合適光照下目視可見的磁痕，從而顯示出不連續性的位置、形和大小。

(二)磁粉探傷適用范圍

磁粉探傷適用于探傷鐵磁性材料表面和近表面的缺陷，因此對于奧氏體不銹鋼、鈦和鈦合金、鋁和鋁合金，銅等非磁性材料不能用磁粉探傷。由于馬氏體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼具有磁性，因此可進行礁粉探傷。磁粉探傷可以發現裂紋、夾雜、氣、未熔合、未焊透等缺陷，但難以發觀表面淺而寬的凹坑、埋藏較深的缺陷以及與工件表面夾角極小的分層。

(三)磁粉探傷的優點及其局限性

優點是：1.能直觀顯示缺陷的位置、大小、形狀;2.可探傷出鐵磁性材料表面和近表面的缺陷;3.檢驗速度快，工藝簡單、成本低、污染少;4靈敏度高、能發現細小的缺陷，但其局限性是：1.不能探傷非鐵磁性材料;2.不能探傷較深的缺陷;3.與工件表面幾乎平行的分層不易發現;4.用直接通電法和觸頭法時，易產生電弧燒傷工件。

二、壓力管道的磁粉探傷方法和磁化電流的選擇

(一)磁化方法

磁粉探傷是無損探傷一種經常使用的方法。磁粉探傷的能力不僅與施加磁粉強度的大小有關，還與缺陷的方向、缺陷的深寬比、缺陷的形狀、工件的外形、尺寸和表面狀態及可能產生缺陷的部位有關。因此就有不同的磁化方法。對于鍋爐、壓力容器、壓力管道常用磁軛法和觸頭法。

1.磁軛法：使用便攜式電磁軛兩磁極接觸工件表面進行局部磁化，用于發現與兩磁極連接線垂直的缺陷。有效磁化范圍一般是以兩極問連線為長軸 (L)從兩極連線中心處向兩側各1/4L為短軸的橢圓形所包圍的面積 磁極間距通常選用50一200ram ，使用磁軛最大間距時，交流電磁軛至少應有44N的提升力。磁軛法的優點是：a.沒有電接觸，因此不會燒傷工件;b.改變磁軛法方位可發現任何方向的缺陷;c.便攜式磁軛可帶到現場探傷;d.探傷靈敏度高。缺點是幾何形狀復雜的工件檢驗較困難;為發現各方向缺陷常需將電磁軛轉動90o再進行探傷;對大面積檢驗時，要求分塊累積、較費時間。目前，多采用旋轉磁場探傷儀，它能夠產生隨時問而變化的圓形或橢圓形的旋轉磁場。由于工件上的磁化方向不斷地變化、旋轉，所以只要一次磁化即可探傷出各個方向的缺陷。

2.觸頭法。又稱支桿法、刺棒法、手持電極法或尖錐法。它是用兩個觸頭接觸工件表面，通電磁化，產生一個畸變的周向磁場，用于發現與兩觸頭連線平行的缺陷。一般取觸頭間距為75—00mm。操作時應保證觸頭與工件表面接觸良好后，再通電磁化，否則會引起工件燒傷。關閉電源后再拿開觸頭。觸頭法優點是便攜式設備可帶到現場使用;探傷靈敏度高。不足是一次只能檢驗較小的區域;接觸不好會引起工件燒傷。

(二)磁化電流的選擇

1.交流電通過工件時有趨膚效應，即導體表面電流密度較大而內部電流密度較小。其趨膚深度(亦稱穿透深度)可以下式表示。一般來說，6小于2mm。因此，磁粉探傷采用交流電時，對表面缺陷探傷靈敏度高。

2.單相半波整流電是通過整流將單相正弦交流電的正負向去掉，只保留正向電流，形成一些直流脈沖，每個脈沖持續半周，在各脈沖的時間間隔里沒有電流流動，兼有直流的滲漏性和交流的脈動性。它能探測的最大深度可達到6mm，而且對表面缺陷的探傷也有足夠的靈敏度。

3.三相全波整流電接近直流電，具有很大的滲透力和很小的脈動性。可探傷出直流試塊距試塊邊緣16mm、 1.78mrn的孔，有足夠的滲透力。但因只有很小的脈動性，對表面缺陷探傷靈敏度略低。

4.直流電的大小和方向都不變。可通過直流發電機或蓄電池組供電，現場使用方便。直流電探傷缺陷深度最大，對于薄壁管可以探傷到全焊縫。但對表面缺陷的探傷靈敏度較低。               

綜上所述，用交流電磁化，對表面微小缺陷探傷靈敏度高，但探傷離工件表面2ram以下的缺陷靈敏度嚴重不夠。直流電探傷缺陷深度最大，但探傷表面缺陷的能力差。

整流電能探傷工件近表面較深的缺陷，由于其有交流成份，因此對表面缺陷的探傷靈敏度也是足夠的，為此采用整流電。

三、管焊縫中缺陷的磁痕特征

管焊縫磁粉探傷的主要目的是檢查焊縫及熱影響區的裂紋，未熔合、未焊透、條渣。焊接裂紋可能在焊接過程中產生，也可能在焊后一段時間產生他叫延遲裂紋。因此要求在焊接完成24小時后才做磁粉探傷。一般來說，管焊縫中缺陷的磁痕特征表現在以下幾個方面：

(一)裂紋。焊接裂紋大小不一，長度由幾毫米至數百毫米，深度較小者為幾毫米，而較大者可穿過整個焊縫厚度，探傷時其磁痕一般濃度清晰可見，有的呈直線狀，有的較彎曲，也有的呈樹枝形狀。

(二)未焊透。未焊透也是一種比較危險的缺陷，未焊透的磁痕松散、較寬、呈條狀。

(三)未熔合。未熔合的磁痕一般也較寬、較淺。

(四)氣孔。焊縫上的氣孔有的單獨出現，有的成群出現。其磁痕特點一般是點狀或成群的點狀。

(五)夾渣。夾渣缺陷往往與未熔合同時存在，其磁痕是點狀或條狀的。

四、磁粉探傷質量控制

為了保證磁粉探傷的質量和可靠性，必須控制探傷質量：

(一)磁粉探傷人員的素質是磁粉探傷質量控制的關鍵之一。因此，磁粉探傷人員必須經過專業技術培訓，取得專業考核機構簽發的磁粉檢驗資格證書，其次是要有較高的責任心。                                                  

(二)設備的質量控制。用于壓力管道焊縫磁粉探傷的設備，質量控制包括下列幾個方面：

a.電流表的校驗;

b.電流載荷的校驗;

c.電磁軛提升力的校驗，如要求使用磁軛最大間距時，交流電磁軛至少應有44N的提升力，直流電磁軛至少應有177N的提升力。

d.測量儀器的校驗。

(三)材料的質量控制包括：a.磁懸液濃度測定;b.磁懸液污染測定;c.磁懸液中潤濕劑是否不足的試驗(水斷試驗)

(四)探傷工藝的控制。首先為了保證磁粉探傷的可靠性，必須嚴格按照有關的標準、規范和檢驗規程進行。所有的技術文件應齊全、正確，并應是現行有效的版本。其次應作磁粉探傷綜合性能試驗。

(五)探傷環境的控制有：a.可見光照度。被檢工件表面的可見光照度應不小于IO00LX，有特殊困難，至少為500LX，每月直采用照度計測量白光照度1次。b.紫外輻照度在距紫外燈濾光版表面380mm處，紫#I-N度應不低于1000I.ZW/em 。紫外燈電源線路電壓波動超過±10%，必須安裝穩壓電源。每月采用紫外輻射計測量紫外輻照度1次。c.環境光照度。采用熒光磁粉檢驗時，暗區或暗室的環境光照度應不大于20LX。每月采用照度計測量環境光照度1次。

五、管焊縫磁粉探傷方法結論

對管焊縫磁粉探傷一般選用磁軛法或觸頭法;對于管座角焊縫如選用磁軛法，則應使用角接磁軛，以避免接觸不好，造成漏檢。根據具體要求，可以選用交流電、直流電或脈動直流電(整流電)。為了保證磁粉探傷的質量和可靠性，必須對磁粉探傷質量進行控制。

六、磁粉探傷技術在設備安全運行中的運用

綜合以上磁粉探傷的適用范圍和優點，在不破壞設備的基礎上，可以準確探傷出設備制造和運行過程中產生的缺陷，及時發現消除設備安全隱患，降低返修成本，在杜絕惡性事故發生和安全生產中起到一定的保障作用。