在役压力容器磁粉探伤工艺探讨

　　对在役压力容器(以下简称容器)进行定期检验时,常借助无损探伤手段检查裂纹。在射线、超声、磁粉、渗透等常规探伤方法中,磁粉法因具有工艺简单、检查速度快及对裂纹缺陷敏感等优点而广为应用。由于容器结构、使用介质特性和现场环境条件会影响探伤结果的可靠性,如何选择合理的工艺和操作方法使探伤取得成效,是本文所探讨的问题。

　　1　工艺准备

　　着手探伤之前,根据容器实际情况做好相应的前期准备工作,这是探伤能否取得成效的关键。

　　1.1　磁化设备及探伤方法的选择

　　容器磁粉探伤有以下特点和要求:

　　(1)与一般机械零件区别的是容器属较大型的焊接构件,其体积、重量都很大,要求磁化设备能对工件进行局部磁化的同时又具备较高的探伤效率;

　　(2)容器属承压设备,是在各种介质和环境下操作,为保证其运行安全,对存在缺陷控制严格,要求采用的探伤设备和方法有较高的综合探伤灵敏度;

　　(3)探伤必须在容器的使用现场进行,被检表面结构复杂,工件不可转动,要求探伤设备既轻便又能在恶劣的现场条件下使用。

　　根据上述特点和要求,容器对接焊缝选用旋转磁场交叉磁轭在工件上进行连续行走磁化、湿法探伤;对于角焊缝、结构复杂部位及小型容器焊缝选择带活络关节的电磁轭在同一部位作两次互相垂直的磁化、湿法探伤。

　　1.2　磁粉材料的选用

　　对于磁粉材料、磁悬液的选用及配制,应根据容器的焊缝结构及被检表面状态进行选择。

　　(1)探伤对接焊缝通常选用磁膏配制的水基磁悬液,应选与被检表面有较大反差颜色的磁膏。配制磁悬液时,一般先把磁膏与少量的水混合研磨成糊状,再按规定加入足量的水,使磁悬液均匀,浓度符合要求。

　　(2)在对盛装油性介质的容器探伤时,如果被检表面的油膜难以处理干净,则应选用高闪点、低浓度的无臭味煤油载液(亦可选用50%煤油+50%变压器油)配制磁悬液。

　　(3)对位于仰立部位焊缝的探伤,宜用粘性较大的油载液(30%煤油+70%机油)来配制磁悬液,以防止探伤时磁悬液流淌速度太快造成漏检。

　　1.3　现场准备

　　在目前容器磁粉探伤多数为手工操作的情况下,恶劣的现场环境条件将直接影响探伤人员的技术发挥,这样只有通过充分的准备工作,从而提供必要的现场安全操作条件,以保证探伤过程不受干扰。现场准备工作按原劳动部《在役压力容器检验规程》所规定的内容逐条落实。

　　1.4　被检表面准备

　　被检表面状态对缺陷检出灵敏度影响很大,清洁的工件表面是探伤取得成效的前提。诸多容器发生破坏事故的教训表明,使用中产生的危险性缺陷大多位于与介质接触的内表面,因此容器内部的介质污迹、锈蚀和氧化皮必须清理干净并经探伤人员检查合格。

　　容器外表面薄的漆层(指厚度在500μm以下的防腐漆层)可进行清洗而无须打磨,文献〔1〕通过实验验证了容器带漆进行磁轭法探伤影响较小;在美国ASME《锅炉及压力容器规范》第V卷中,提出磁粉探伤采用涂覆方法来提高表面对比度〔2〕。薄漆层能提供磁痕观察的对比度,如果进行不必要的打磨不仅耗费大量的人力和物力,而且对容器防腐层造成永久性的损害。多次打磨会使壁厚减薄,反而对容器安全使用寿命带来不利影响。

　　2　综合性能试验

　　由于容器内外探伤部位分别处于平、横、立、仰的全位置状态,在工件上用A型标准试片校核综合性能灵敏度时,试片应贴于操作条件最为恶劣、对探伤灵敏度影响最不利的仰立部位(如球形容器内上极板焊缝,卧式容器内表面顶端焊缝)来校核综合性能灵敏度。

　　3　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。用磁轭法探伤要达到这个目的,必须对磁极与被检表面的接触间隙、磁轭在工件上的行走速度、磁粉施加时机及被检表面可见光照度等要点进行全过程的质量控制。

　　3.1　磁极与工件接触间隙的控制

　　容器的外观通常制作成球形或圆筒形结构。如采用外侧装置有固定行走滚轮的旋转磁场交叉磁轭探伤卧式容器环缝,由于几何形状的影响,同一焊缝部位在容器内外探伤时其磁化效果可能不一样:在外表面探伤时(如图1左边所示),交叉磁轭面对是凸的曲面,行走滚轮失去支撑作用,磁极与工件完全接触或间隙较小,磁路中磁阻较小,被检表面得到有效的磁化,探伤灵敏度高。

　　在内表面探伤时,交叉磁轭面对是凹面(如图1右边所示),如果不对滚轮位置调整,由于外侧滚轮的支撑,磁极与工件之间存在缝隙L0,磁路中因缝隙产生漏磁场使磁阻增大,导致被检表面的磁通量减小,另一方面将扩大磁极周围的探伤盲区,探伤灵敏度降低。

　　以下通过图1为例,计算不同宽度的缝隙对磁场强度的影响:

设图左边外表面探伤时,磁轭与被检表面完全接触,形成环型回路长度为L,磁极截面积为S,线圈总匝数为N,各匝中