胡剛

（大連鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，遼寧 大連 1 1 6 0 1 3）

金屬磁記憶檢測技術(shù)在電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中的應(yīng)用

胡剛

（大連鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究院，遼寧 大連 1 1 6 0 1 3）

金屬磁記憶檢測技術(shù)是利用金屬磁記憶效應(yīng)來檢測部件應(yīng)力集中部位的一種快速無損檢測方法。本文簡要介紹了磁記憶檢測技術(shù)的基本原理和檢測儀器，通過在電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中應(yīng)用磁記憶檢測的實(shí)例，討論了將磁記憶檢測技術(shù)應(yīng)用于電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)的可行性及局限性。

金屬磁記憶；電站鍋爐；內(nèi)部檢驗(yàn)

電站鍋爐的部件多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，在電站鍋爐的內(nèi)部檢驗(yàn)中，無損檢測的工作量很大。使用超聲波、磁粉、滲透等常規(guī)無損檢測方法，不但檢測速度慢，檢測部位還必須進(jìn)行清理打磨，拖長了檢驗(yàn)周期。同時，常規(guī)無損檢測抽查樣本的選擇具有隨意性，不但容易出現(xiàn)漏檢情況，還會造成人力和物力的浪費(fèi)。

磁記憶檢測技術(shù)是利用金屬磁記憶效應(yīng)來檢測部件應(yīng)力集中部位的一種無損檢測方法。利用磁記憶檢測技術(shù)進(jìn)行檢測，無需對被檢測部位進(jìn)行清理打磨，檢測速度快。筆者在電站鍋爐的內(nèi)部檢驗(yàn)中，首先應(yīng)用磁記憶檢測技術(shù)對未經(jīng)打磨的部件進(jìn)行檢測，找出存在應(yīng)力集中的焊縫和表面，再將其做為常規(guī)無損檢測的檢驗(yàn)重點(diǎn)。此方法不但加快了檢驗(yàn)速度，而且提高了缺陷的檢出率，效果良好。

1 金屬磁記憶檢測技術(shù)的基本原理

在載荷的作用下，材料內(nèi)部的不連續(xù)部位（如形狀、結(jié)構(gòu)或缺陷）會造成應(yīng)力的不均勻分布，出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明，在地磁作用的條件下，鐵磁性金屬材料的應(yīng)力集中部位導(dǎo)磁率最小，而在表面形成最大的漏磁場。

圖1 鐵磁性金屬材料應(yīng)力集中部位表面漏磁場分布圖

通過計算可得應(yīng)力集中部位表面漏磁場的分布如圖1所示，由圖1看出，在鐵磁性金屬構(gòu)件應(yīng)力集中部位的表面上形成的漏磁場的水平分量Hx具有最大值，而垂直分量Hy則穿越零線，改變符號。

金屬磁記憶檢測技術(shù)正是利用了這一特性，通過測定鐵磁性金屬構(gòu)件表面漏磁場Hy分量的變化及其過零點(diǎn)的位置，判斷構(gòu)件內(nèi)部的應(yīng)力集中部位。

2 金屬磁記憶檢測技術(shù)的檢測儀器

基于金屬磁記憶原理，俄羅斯動力診斷公司開發(fā)了T S C系列應(yīng)力集中磁指示儀及其配套數(shù)據(jù)處理軟件MM-C Y S T E M（圖2、3）。該系列產(chǎn)品配有專用多通道鐵磁探測式傳感器，能夠根據(jù)測得的磁場法向分量Hy強(qiáng)度值和變化特性，對設(shè)備的應(yīng)力變形狀況進(jìn)行評價并測定應(yīng)力集中區(qū)。由于T S C系列磁記憶檢測儀功能齊全、靈敏度較高、適用性強(qiáng)，目前已經(jīng)在多個國家得到推廣和應(yīng)用。

圖2 T S C-1 M-4型磁記憶檢測儀

圖3 T S C-2 M-8型磁記憶檢測儀

目前，國內(nèi)的愛德森(廈門)電子有限公司也已經(jīng)研制出了同類產(chǎn)品E MS系列磁記憶檢測儀及其配套數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)M3 D P S（圖4、5）。

圖4 E MS-2 0 0 0+型磁記憶檢測儀

圖5 E MS-2 0 0 3+型磁記憶檢測儀

3 金屬磁記憶檢測技術(shù)在電站鍋爐定期檢驗(yàn)中的應(yīng)用實(shí)例

在大連某公司自備電廠的D G-1 2 0/3 9-2型電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，筆者在常規(guī)無損檢測方法進(jìn)行之前，首先應(yīng)用了T S C-1 M-4型磁記憶檢測儀對面式減溫器法蘭環(huán)焊縫、給水管道對接焊縫、上升管對接焊縫等部位進(jìn)行了檢測。部分檢測數(shù)據(jù)曲線如圖6、7所示。

圖6 給水管道旁路對接焊縫磁記憶檢測曲線

從圖6所示的給水管道旁路對接焊縫（φ7 6×6 mm）檢測曲線中可以看出，該條焊縫的磁記憶法向分量檢測信號平緩，無明顯的突變和穿越零線的現(xiàn)象，因而可以判斷該條焊縫的狀況良好，不存在應(yīng)力集中。據(jù)此，檢驗(yàn)人員放棄了原定對該焊縫進(jìn)行的其它檢測項(xiàng)目。

從圖7所示的減溫器法蘭環(huán)焊縫（φ2 7 3×2 8 mm）檢測曲線中可以看出，在L=4 8 0～6 0 0 mm之間的磁記憶法向分量檢測信號穿越零線4次，突變比較明顯，據(jù)此可以判斷，該部位的焊縫內(nèi)部存在較嚴(yán)重的應(yīng)力集中。

檢測人員用超聲波探傷儀對該區(qū)域焊縫進(jìn)行了復(fù)檢，最后確認(rèn)在深度約為2 2～2 8 mm之間存在長約1 0 0 mm的裂紋。

筆者通過后續(xù)對焊縫返修過程的跟蹤，進(jìn)一步驗(yàn)證了檢測結(jié)果的正確性。同時，經(jīng)分析認(rèn)為此裂紋的產(chǎn)生原因是由于焊縫附近的蛇形管芯彎頭處有泄漏現(xiàn)象，較冷的減溫冷卻水滴落到溫度較高的減溫器筒壁的焊縫上，導(dǎo)致了焊縫承受很大冷熱溫度的變化而引起熱疲勞，加之焊縫焊接殘余應(yīng)力和法蘭螺栓緊固殘余應(yīng)力的聯(lián)合作用，最終導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生。

圖7 減溫器法蘭環(huán)焊縫磁記憶檢測曲線

4 結(jié)語

金屬磁記憶檢測技術(shù)應(yīng)用于電站鍋爐內(nèi)部檢驗(yàn)中，具有無需對檢測對象表面進(jìn)行打磨等預(yù)處理，檢測速度快的優(yōu)點(diǎn)。同時，它能準(zhǔn)確確定檢測部件上的應(yīng)力集中區(qū)域，為其他無損檢測方法確定檢驗(yàn)重點(diǎn)，提高了缺陷的檢出率。

對存在應(yīng)力集中但暫時未產(chǎn)生缺陷的部位，可進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控并作為下次檢驗(yàn)的重點(diǎn)，以達(dá)到對缺陷產(chǎn)生部位的預(yù)判和防控的目的，防止突發(fā)性事故的產(chǎn)生。

金屬磁記憶檢測技術(shù)在擁有眾多優(yōu)點(diǎn)的同時，也不可避免的存在著一定的局限性，即它必須依賴于其他無損檢測方法對應(yīng)力集中部位是否存在缺陷以及缺陷的性質(zhì)進(jìn)行確認(rèn)，這無疑限制了該技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

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[3]任吉林，林俊明，池永濱，等．金屬磁記憶技術(shù)[M]．北京：電力出版社，2 0 0 0．

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