球罐定期检验磁粉探伤磁化技术与磁化设备的应用
摘 要：球罐即球形储罐，是一种比较大形的容器，用于储存液化气体和气体，现广泛应用于化工、石油等各大领域。球罐在使用、安装以及制造中会出现不同程度上的缺陷问题，其质量、可靠性和安全性等要求必须不断提高，因此磁粉探伤技术应运而生，利用磁化设备定期检验球罐。文章通过对球罐常见的缺陷分布状况进行分析，提出了相应的磁粉检测方法以及磁化设备应用过程中遇到问题的修正方法，使磁粉探伤技术日益完善，推广了磁化设备的应用。
关键词：球形储罐；磁粉探伤；磁化设备
中图分类号：TH49 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）08-0052-02
球罐的制造焊接部位，材质，腐蚀性的介质，会使球罐产生各种缺陷问题。磁粉探伤技术近年来应用广泛，可以用来对铁磁性材料球罐进行定期检测。对非铁磁性材料球罐的表面缺陷检测一般采用渗透法探伤技术，而检测铁磁性材料球罐焊缝表面近表面的缺陷则优先选用磁粉探伤技术。
1 磁粉探伤磁化技术的原理及特点
1.1 磁粉探伤技术原理
磁粉检测，是一种常用的无损检测技术，又称磁粉检验或者磁粉探伤。磁粉探伤技术是根据被磁化后的铁磁性材料产生不连续性质的特性，在工件的表面施加上磁粉，由于此时被磁化的工件表面和近表面上的磁感线局部发生畸变产生了漏磁场，施加的磁粉被漏磁场吸附，产生了磁痕，这些磁痕的形状、大小、位置等情况在适当的光照下，可以肉眼看出。因此，磁粉探伤技术可以检测出铁磁性的材料工件中的裂纹、夹杂物等缺陷。
1.2 磁粉探伤技术的优点
①灵敏度高，可以检测出的裂纹达到纳米级。②直观性，磁痕的大小、位置、形状等问题能够直接显示出来。③快速、简便。④限制小，检测时，不受工件的大小形状的影响。⑤低成本等。
1.3 磁粉探伤技术的局限性
①仅限于铁磁性材料。②磁化方向要求较高，甚至要从多个方向检测。③难以检测出宽且浅的缺陷。④待检测的试件表面要清洁。⑤检测后需退磁清洗。⑥可探测的深度低，只能检测表面和近表面的缺陷。⑦缺陷的高度和埋深不能确定。⑧对铁磁性材料要求较高。
2 球罐定期检验的特点和方法
2.1 球罐的缺陷分布及检验部位
球罐的缺陷分布主要在焊接接头区，其次是装配点的焊接位置，然后是在接管处，有一项日本的统计结果显示，这些部位产生的裂纹占全部裂纹的比例分别是72%，26%和2%。因此，根据球罐上的缺陷裂纹分布情况，以及在使用中球罐可能储存腐蚀性的物质的特性，检测的部位大多是内表面焊缝。
2.2 选择探伤设备和应用方法
球罐的形状、体积等特点决定了磁化设备的选用情况。一般用便携式或者磁轭式探伤机对球罐进行分段式探伤。检测的缺陷磁痕尺寸一般在6～30 mm的范围内。根据球罐缺陷分布情况，不同的部位采用了不同的磁化方法进行检测。磁化方法具体情况如下：
①触头法。用于检测母材的机械损伤部位或者角焊缝部位的缺陷。优点是电极距和电流大小可根据检测的部位和要求的灵敏度进行调节，但是要控制间距范围，若超出75～200 mm，磁粉就会被吸附。而且触头法探伤过程要进行两次相互垂直的探伤，使两次的磁化区域重叠区>10%。
②磁轭法。磁轭法，是一种便携式设备，检测角焊缝常用方法。在检测中必须在同一部位至少要两次相互垂直的探伤才能检测出各个方向的缺陷，且磁轭间距要控制在75～200 mm范围内，每次检测的磁化区域至少要重叠15 mm，否则容易漏检。
③交叉磁轭连续法。广泛应用于容器定期检验中，一般用于检测焊接缝的表面裂纹。不同于磁轭法和触头法，交叉磁轭法只需一次磁化就可以使受检部位各个方向的缺陷被检测出来。适用于检测较长的对接焊缝。使用过程交叉磁轭的移动速度一般小于4 m/min，交叉磁轭极与受检工件的接触间隙小于0.5 mm，磁悬液的喷洒时间和方向也要按照规定进行，否则会影响磁痕的形成。
2.3 球罐缺陷磁痕显示情况
球罐产生的缺陷性质多为裂纹，裂纹类型有：焊接热裂纹，焊接冷裂纹，疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹。其中除了由于焊接热裂纹比较浅且细小，其磁痕显示不浓密以外，其他几种情况下的磁痕显示均是清晰浓密的，只是由于球罐的组成特点而出现不同的形状。例如当焊接时的温度达到1 100～1 300 ℃时，焊接后就会产生焊接热裂纹，磁痕不浓密但是很清晰。在热影响区内会出现焊接冷裂纹，磁痕清晰浓密。疲劳裂纹显示出两头尖，中间粗的清晰浓密的磁痕。应力腐蚀裂纹与应力方向垂直，有清晰浓密的磁痕显示。
2.4 磁化时间的确定
在使用触头法，磁轭法，交叉磁轭法对球罐进行探伤时，如果使用湿法连续发磁化方法，通电时间控制在1～3 s内，且停下磁化要在停止喷洒磁悬液之后的几秒才行，因为磁化、施加磁悬液的方式以及磁痕显示都会受到以上过程的影响。
2.5 如何选用灵敏度试片
标准试片有很多种，选择要根据具体情况进行使用。例如A1-30/100型标准试片是为了确定实际检测磁化规范情况，C-15/50型标准试片通常是在受到检测部位尺寸限制时使用的，而D型或M1型标准试片是为了满足技术文件规定或者客户需要选用的。
2.6 检测结果
检测结果要记录每一检测区段的缺陷位置、磁痕尺寸、性质、评定级别以及需要返修部位。返修后还要对缺陷部位进行复检，必要时对整个球罐进行一次全面的磁粉探伤，直到合格为止。
3 磁化探伤设备应用在球罐定期检验中的注意事项
3.1 了解容器材料、制造和使用情况
在检测前要调查了解球罐的制造、使用等情况。球罐在如果用易产生裂纹的材料制造，那么在使用过程中很容易出现疲劳裂纹和应力腐蚀裂纹，容易在使用过程中出现安全隐患，给使用者带来损失。所以，在球罐定期检测之前，检测人员就应该积极了解球罐的制造材料、焊接方式、使用方法和注意问题等情况。
3.2 表面状况及热处理状态
待检测部位必须清理干净，用砂轮打磨焊缝、装配点、热影响区等受检部位的锈蚀、污垢和氧化皮等。球罐的热处理通常使用整体退火方式。
3.3 磁悬液的选择及施加方式
在球罐定期磁粉探伤中，一般采用两种磁悬液：红磁悬液和荧光磁悬液。红磁悬液一般用于检测球罐外部缺陷，荧光磁悬液用于检测光照较差的球罐内表面。磁悬液的浓度要符合规定，通常使用的红磁悬液的浓度为10～25 g/L，而荧光磁悬液的浓度为3 g/L。磁悬液的施加方式通常采用喷洒的方式。
另外，在使用磁化探伤设备的过程中，还应该注意操作方法应正确，磁极端面与工件表面的间隙要适当，交叉磁轭的磁化行走方向与磁悬液喷洒方向的配合要合理，谨记使用黑光灯的注意事项，严格考虑检测环境的因素影响。
4 结 语
磁粉探伤技术的应用越来越广泛，特别是在球罐定期检测中，使用的频率较高。本文仔细分析了球罐缺陷分布情况，介绍了磁粉探伤技术的特点，给出了对应选用的磁化设备及使用方法，对磁粉检测中遇到的问题提出了针对性的解决和修正方法，避免了误判和漏检的问题，为今后的球罐定检中运用磁粉探伤技术合理使用磁化设备提供了参考基础。
参考文献：
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