焦成國(guó)

摘 要：隨著時(shí)代的快速發(fā)展，壓力容器成為眾多工業(yè)系統(tǒng)中不可或缺的一部分，其日常的檢測(cè)和管理十分重要。磁粉檢測(cè)作為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，在壓力容器的檢驗(yàn)工作中發(fā)揮著突出的作用。文章闡述了壓力容器檢驗(yàn)的難度以及傳統(tǒng)檢測(cè)方法的弊端，然后基于對(duì)磁粉檢測(cè)原理的了解，分析了壓力容器常見(jiàn)裂紋，最后，對(duì)壓力容器檢驗(yàn)中磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：壓力容器;檢驗(yàn);磁粉檢測(cè)

引言

磁粉檢測(cè)相較于其他檢測(cè)技術(shù)，更適合被用來(lái)對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)既不會(huì)使容器結(jié)構(gòu)被破壞，帶來(lái)不必要的麻煩，還能夠保證檢測(cè)結(jié)果可如實(shí)反映容器情況。除磁粉檢測(cè)外，可被用來(lái)檢測(cè)壓力容器的技術(shù)，還有滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)等，在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，有關(guān)人員應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)做出選擇，保證檢測(cè)效果達(dá)到預(yù)期。

1磁粉檢測(cè)原理

作為滿足無(wú)損檢測(cè)要求的一項(xiàng)技術(shù)，磁粉檢測(cè)得到廣泛運(yùn)用的原因，主要是其兼具高靈敏度和不會(huì)給被檢工件造成損傷的優(yōu)勢(shì)。在工業(yè)持續(xù)發(fā)展的當(dāng)下，社會(huì)各界對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及質(zhì)量所提出要求較過(guò)去更高，對(duì)安全檢測(cè)而言，要想發(fā)揮出應(yīng)有作用，主要是引入更加先進(jìn)且可靠的技術(shù)，即———無(wú)損檢測(cè)技術(shù)。

近幾年，磁粉檢測(cè)在多個(gè)領(lǐng)域大放異彩，其檢測(cè)原理如下：磁粉可被用來(lái)對(duì)鐵做磁化處理。若工件表面存在漏磁場(chǎng)、部分畸變或是磁場(chǎng)線斷裂的問(wèn)題，利用磁粉對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)，可使工件表面有相應(yīng)痕跡形成，上述問(wèn)題往往能夠因此而得到直觀展現(xiàn)。對(duì)鍋爐等壓力容器而言，磁粉還可被用來(lái)對(duì)發(fā)際線、裂縫和斑點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，并且能夠最大限度保證檢測(cè)靈敏度以及結(jié)果準(zhǔn)確性。

2壓力容器常見(jiàn)裂紋

2.1熱疲勞裂紋

針對(duì)熱疲勞裂紋而言，是金屬材料比拉伸強(qiáng)度極限要低時(shí)所產(chǎn)生的裂紋，主要引發(fā)的原因是熱交換現(xiàn)象，瞬時(shí)性較高，一般在火電廠壓力蒸汽管道以及排氣管管座等部位發(fā)生熱疲勞損失現(xiàn)象，一般是由于部件表面熱應(yīng)力變比較大所引起的。在熱疲勞裂紋產(chǎn)生初期，部件的應(yīng)力變化連續(xù)性不足，同時(shí)應(yīng)力變化區(qū)域較為集中，裂紋主要表現(xiàn)形式為一條主裂紋以及多條小裂紋。而高溫蒸汽管道內(nèi)壁所產(chǎn)生的熱疲勞裂紋也存在一些不同，主要為網(wǎng)狀，在裂紋產(chǎn)生初期，裂紋主要朝著一個(gè)方向進(jìn)行擴(kuò)散，但如果應(yīng)力較大，裂紋擴(kuò)散向周圍的區(qū)域。并且寬度較大，并存在較為細(xì)小的缺口，同時(shí)伴隨著線狀痕跡，同時(shí)其擴(kuò)散的跳躍性較強(qiáng)，十分容易發(fā)生二次開(kāi)裂的現(xiàn)象，導(dǎo)致其變化規(guī)律性較低。此外隨著時(shí)間的推進(jìn)，熱疲勞裂紋的擴(kuò)散也發(fā)生一定變化，在比蠕變溫度低時(shí)，將發(fā)生穿晶擴(kuò)展，當(dāng)比蠕變溫度高時(shí)，將出現(xiàn)混合擴(kuò)展的現(xiàn)象。

2.2腐蝕裂紋

針對(duì)腐蝕裂紋而言，對(duì)于鍋爐壓力容器來(lái)說(shuō)出現(xiàn)頻率較高，其主要產(chǎn)生原因是壓力容器在腐蝕介質(zhì)與應(yīng)力的作用下所出現(xiàn)的開(kāi)裂現(xiàn)象，開(kāi)裂所產(chǎn)生的裂紋就是應(yīng)力腐蝕裂紋。通常主要在壓力容器的管道位置產(chǎn)生腐蝕裂紋。奧氏體不銹鋼產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的頻率最大，在水汽較為充足的環(huán)境中，再小的應(yīng)力也可導(dǎo)致腐蝕開(kāi)裂情況的發(fā)生。裂紋的主要產(chǎn)生原因是殘余應(yīng)力的作用以及變形振動(dòng)的作用導(dǎo)致的。對(duì)于奧氏不銹鋼裂紋來(lái)說(shuō)，所產(chǎn)生的裂紋形狀通常為樹(shù)枝狀，并且末尾部分較細(xì)，擁有較多分支。對(duì)于火電廠汽水管道來(lái)說(shuō)，主要在彎管內(nèi)壁中性層區(qū)出現(xiàn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂現(xiàn)象。其產(chǎn)生原因是由于在長(zhǎng)時(shí)間的腐蝕作用下，許多部位受到了一定的腐蝕影響。針對(duì)彎管中性層區(qū)而言，主要以帶狀為主，具有開(kāi)口較短，長(zhǎng)度較短以及寬度較大的特點(diǎn)。

2.3機(jī)械疲勞裂紋

當(dāng)壓力容器在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)下表面較為發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生的裂紋便是機(jī)械疲勞裂紋，機(jī)械疲勞裂紋也包含在直線裂紋的范疇中，在裂紋產(chǎn)生初期，裂紋范圍較小，同時(shí)裂紋的長(zhǎng)度較短，如果此時(shí)沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決裂紋將開(kāi)始延伸。在裂紋產(chǎn)生中期，裂紋的長(zhǎng)度快速增長(zhǎng)，并且變化方式快速增多。在機(jī)械疲勞裂紋長(zhǎng)度快速增長(zhǎng)的過(guò)程中，極易出現(xiàn)腐蝕疲勞裂紋。腐蝕疲勞裂紋與機(jī)械疲勞裂紋相比，其特點(diǎn)與規(guī)律極其相似，主要形成于應(yīng)力較為集中的位置。并且裂紋發(fā)現(xiàn)時(shí)間越慢，其形式變化種類越多，對(duì)于裂紋產(chǎn)生初期而言，其發(fā)展特點(diǎn)為較為隱秘并且發(fā)展緩慢。而因此裂紋產(chǎn)生的原因十分多樣化，因此導(dǎo)致裂紋的形式種類數(shù)量也較多。同時(shí)裂紋具有較大的開(kāi)口，容易出現(xiàn)粘結(jié)坑，并且裂紋的尾端十分銳利，但是裂紋的兩端不會(huì)發(fā)生明顯可見(jiàn)的彎曲變化。

3壓力容器檢驗(yàn)中磁粉檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

3.1配置磁懸浮液

常見(jiàn)磁粉有熒光磁粉、非熒光磁粉，而常見(jiàn)磁懸液也有兩種，分別是水磁懸液、油磁懸液，根據(jù)檢測(cè)壓力容器特點(diǎn)和需求，對(duì)上述磁粉、磁懸液進(jìn)行組合并應(yīng)用，其靈敏度往往有細(xì)微差異存在。

若檢測(cè)對(duì)象是禁油場(chǎng)區(qū)、碳鋼容器或低合金鋼，首選非熒光粉+水磁懸液的組合，這是因?yàn)樗艖乙旱牧鲃?dòng)性優(yōu)于油磁懸液，可將磁粉遷移到濕潤(rùn)工作、無(wú)水?dāng)嗝婀ぜ南路?，并為檢測(cè)靈敏度提供保證，正是上述優(yōu)點(diǎn)的存在，才使得該組合成為對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)的首選磁懸液。

若檢測(cè)對(duì)象所使用材料的裂紋敏感度較高且工作環(huán)境存在大量腐蝕介質(zhì)，對(duì)其內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)所選用磁粉應(yīng)為熒光磁粉，這是因?yàn)闊晒獯欧郾缓诠馑丈浜螅ǔＤ軌蝻@示出易于分辨的熒光，其檢測(cè)效果不會(huì)被容器表面顏色所影響。

3.2無(wú)損檢測(cè)

對(duì)現(xiàn)有檢測(cè)方法進(jìn)行分析可知，無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域所涵蓋方法較多，例如，渦流檢測(cè)、滲透檢測(cè)以及磁粉檢測(cè)，上述方法所遵循檢測(cè)原理和適用范圍均有極為明顯的差異，在開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)做出選擇。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是明確現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與不足，再結(jié)合被檢材料特點(diǎn)，確定可使自身優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的基礎(chǔ)，為檢測(cè)效率提供保障。

若被檢容器是磁性容器，缺陷多分布在表面還有近表面，技術(shù)人員便可采取磁粉檢測(cè)法，若被檢容器形狀或材質(zhì)會(huì)給磁粉檢測(cè)帶來(lái)制約，則應(yīng)酌情選用其他無(wú)損檢測(cè)方法，保證檢測(cè)工作能夠順利進(jìn)行。

3.3交叉磁軛法的應(yīng)用

交叉磁軛法在壓力容器檢驗(yàn)中的應(yīng)用率也比較高，主要是因?yàn)榻徊娲跑椃梢栽谌萜魃袭a(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，達(dá)到更高效、更準(zhǔn)確檢測(cè)缺陷的目的。交叉磁軛法一般僅做一次磁化處理，便能對(duì)容器各個(gè)位置的缺陷進(jìn)行檢測(cè)，具有效率高、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。需要注意的是，采用交叉磁軛法時(shí)要選擇合適的環(huán)境，如果現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法提供360V電源時(shí)，該方法就不再適用。同時(shí)在使用該方法對(duì)壓力容器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要將磁化時(shí)間控制在1～3s范圍內(nèi)，確保缺陷上的磁痕形成得更為清晰。而交叉磁軛運(yùn)行的速度應(yīng)當(dāng)控制在4m/min左右，如果交叉磁軛運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致缺陷位置磁痕無(wú)法很好地形成，無(wú)法保證缺陷磁痕的形成效果，導(dǎo)致漏檢的發(fā)生。

結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量與結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全檢測(cè)的重要性逐漸為人們所熟知，在此背景下，以磁粉檢測(cè)為代表的無(wú)損檢測(cè)，開(kāi)始被運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)工作環(huán)境較為特殊的壓力容器而言，常規(guī)檢測(cè)技術(shù)往往無(wú)法使靈敏度與安全性兼顧，對(duì)不會(huì)給其結(jié)構(gòu)帶來(lái)負(fù)面影響的磁粉檢測(cè)加以運(yùn)用成為大勢(shì)所趨，未來(lái)該技術(shù)仍然是研究的重點(diǎn)，應(yīng)引起重視。

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