压力容器无损检测——磁粉检测技术.pdf
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1、压力容器检测 专 题 论 坛 压力容器无损检测 磁粉检测技术 姚 力,胡学知 1) ,范吕慧 2) (中国空气动力研究与发展中心,四川绵阳 621000) 摘 要:对压力容器原材料、 压力容器制造和使用过程中采用的磁粉检测技术的应用现状、 行 业特点和发展趋势等进行了综述。对磁化方法和检测工艺进行了介绍。 关键词:磁粉检验;压力容器;材料;制造过程;使用过程 中图分类号:TG115.28 文献标识码:A 文章编号:100026656(2004)0620302205 NONDESTRUCTIVE TESTING OF PRESSURE VESSELS : MAGNETIC PARTICLE TE
2、STING YAO Li, HU Xue2zhi 1), FANLu2hui2) (China Aerodynamic Research and Development Center , Mianyang Sichuan 621000 , China ) Abstract: The application status , industry characteristics and development trend of magnetic particle testing used in raw material inspection , fabrication inspection and
3、in service inspection of pressure vessels were summarized. The magnetization methods and inspection techniques were introduced. Keywords :Magnetic particle testing; Pressure vessel ; Material ; Fabrication process; Use process 由于压力容器的使用条件恶劣,原材料中存在 的缺陷、 制造过程中遗留的缺陷或使用中产生的新 生缺陷,均会导致其安全可靠性大幅下降,甚至产生 灾难性的
4、后果。已有的统计数据表明,在原材料中 存在的与制造过程中产生的缺陷有70 %以上是表 面缺陷,而在使用中产生的缺陷有90 %以上是表面 缺陷或由表面缺陷导致的缺陷1。断裂力学分析表 明,表面和近表面缺陷的当量尺寸比埋藏缺陷大一 倍,故其对压力容器安全性的影响至关重要。磁粉 检测对表面缺陷有很高的检测灵敏度、 准确性和可 靠性,是最常用、 最直观、 最经济方便的常规无损检 测方法之一。这使得压力容器的磁粉检测具有十分 重要的作用。 1 应用现状及特点 对压力容器行业而言,应用磁粉检测技术的目 收稿日期:2004203231 1) 陕西航空工业压力容器检测站,陕西西安 710077 2) 中国第二
5、重型机械集团公司 质量部,四川德阳 618013 的通常是为了保证产品质量、 保障使用安全、 改进制 造工艺和降低生产成本。其主要作用是在不损伤铁 磁性工件的前提下,检出表面和近表面缺陷,以满足 压力容器设计中强度等方面的需要。从该意义上 讲,压力容器领域的磁粉检测技术属于应用型的无 损探伤技术。在以铁磁性材料为主的压力容器原材 料验收、 制造安装过程质量控制与产品质量验收以 及使用中的定期检验与缺陷维修监测等几个阶段 中,磁粉检测技术均得到了广泛应用。相关法规也 明确要求铁磁性材料的压力容器表面检测应优先选 用磁粉检测。为防止事故和保障安全,压力容器的 磁粉检测通常按行业相关规程、 标准规定
6、和设计文 件要求等进行。 1.1 原材料检验 2 在原材料方面,磁粉检测的作用是控制材料的 质量和降低成本。按设计要求等,检测范围涉及板 材、 棒材、 管材、 锻件及铸件等,包括毛坯件及半成品 (钢坯、 铸件和锻件)。主要检测缺陷包括发纹、 分 层、 裂纹、 白点、 折叠、 冷隔、 疏松、 夹杂及气孔等。 203 第26卷第6期 2 0 0 4年6月 无损检测 NDT Vol. 26 No . 6 June 2 0 0 4 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 典型的检测方法是,对棒材和管
7、材采用固定式 磁化设备进行轴向通电法和线圈法磁化,湿法探伤; 对较大型的铸锻件等可采用磁轭法及触头法磁化, 湿法或干法探伤。 1.2 制造检验 在压力容器制造、 安装和产品验收中,磁粉检测 的主要作用是控制焊接质量,保障使用安全。对于 磁粉检测的范围,钢制压力容器需按有关技术法规、 标准及相应设计图样规定。检测范围包括对接焊 缝、 角焊缝、T形接头,复合钢板的复合层焊缝,堆焊 表面,接管与长颈法兰及接管与接管的对接焊缝,修 磨或补焊处的表面及卡具和拉筋等拆除处的焊痕表 面,堆焊复合管板基层材料的待堆焊面和复合材料 加工后(钻孔前)的表面,管板角焊缝,支柱与球壳连 接处的角焊缝表面,非受压件与容
8、器的连接焊缝,火 焰切割且淬硬性较大的高强钢或合金钢材料的坡 口,超高压容器筒体表面,以及焊疤和紧固螺栓等的 表面和缺陷清除表面等。主要检测的缺陷有裂纹、 未焊透、 未熔合、 气孔、 夹渣、 分层和发纹等。 典型的检测方法有,对母材和焊缝等,多采用磁 轭法或交叉磁轭法,有条件也可采用触头法磁化,水 基或油基磁悬液湿法探伤;对坡口和钝边,采用触头 法或交叉磁轭法磁化,湿法探伤;对螺栓和钢管等, 多采用固定式磁粉探伤机,线圈法和轴向通电法磁 化,油基或水基磁悬液湿法探伤,或荧光磁悬液湿 法,剩磁法探伤;对焊接过程中的层间检验常采用干 粉法探伤;对超高压容器的筒体(如人造水晶高压釜 釜体)可采用中心
9、导体法探伤。 1.3 在用检验 主要用于压力容器的在役维修、 定期检验及在 线监护监测等方面,目的是保障使用安全及预防事 故发生。压力容器在运行过程中受介质、 压力和温 度等因素的影响而产生的缺陷主要有腐蚀、 冲蚀、 应 力腐蚀开裂和疲劳开裂等。重点检测部位包括,标 准抗拉强度下限值b 540MPa材料的焊缝;铬2钼 (Cr 2 Mo) 低合金钢制容器的焊缝;介质有应力腐蚀倾 向容器的焊缝和其它有怀疑的焊缝;应力集中、 变 形、 异种钢焊接、 补焊和成形不良的部位,卡具焊迹 和易产生裂纹的部位以及高强螺栓等;投入使用后 首次检验、 对应力腐蚀敏感材料、 升卸压频繁或压力 波动较大容器的内表面焊
10、接接头以及强腐蚀介质中 的换热容器管子管板焊接接头等。 由于绝大部分在用压力容器的检测均在安装、 使用和维修的现场进行,受检测条件的限制,多采用 适于现场应用的技术和便携式的设备器材等。典型 的检测方法是,针对焊缝采用磁轭或交叉磁轭法磁 化,水基磁悬液湿法探伤;针对焊缝层间检验采用磁 轭或触头法磁化,干粉法探伤;针对高强钢、 裂纹敏 感材料和可能发生应力腐蚀裂纹的工件采用荧光法 探伤等。在用工件的磁粉检测通常应在去除表面涂 层、 进行表面清理后或超声波检测前进行。 2 技术标准现状 目前,国内大部分压力容器企业均以国家和行 业标准为生产准则。压力容器行业的磁粉检测标准 为JB 47301994
11、压力容器无损检测,其为强制性 行业标准,在压力容器行业的设计、 选材、 制造、 安 装、 使用、 检验和修理过程中的检测要求均按该标准 执行。随着无损检测技术和压力容器行业的发展, 对于JB 4730的修订正在进行中,按JB 4730 (送审 稿)的编制说明,其修订主要根据国内多年的研究成 果和应用经验,参考美国ASME第 篇和日本JIS标 准规范以及行业反馈意见进行,适用范围扩大为锅 炉、 压力容器和压力管道,主要增加和修改内容包括 多向磁化、 中填充线圈法、 对高强钢及裂纹敏感材料 使用荧光磁粉检测的要求、 对标准试片和试块的类 型规格的规定、 磁轭提升力指标的要求以及在用设 备检测等相关
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