论文部分内容阅读
摘要：压力容器是一种易爆的承载压力的特殊的设备。它一旦表面产生裂纹就会对社会造成很大的影响。其中铁磁性的压力容器的表面出现裂纹的危害性相对更大，因此就要对压力容器进行定期检测。此类压力容器适合用磁粉检测的方法來进行定期的检测。本文主要讲述了磁粉检测的特点以及出现裂纹的原因和影响其检测灵敏度的因素。
关键词：压力容器；表面；裂纹；磁粉
中图分类号：C35文献标识码： A
前言
磁粉检测是目前表面检测最常见的检测方法。它不仅具有简易的操作性，并且其检验的速度相对较快。适合于大型设备以及工件的检测。
一、磁粉检测的特点以及其局限性
（一）可以检出表面及近表面缺，不能用于检查内部缺陷。磁粉检测可检出的缺陷埋藏深度与工作状况有关、缺陷状况以及工艺条件有关，对光洁表面，例如经磨削加工的轴一般可检出深度为一毫米至两毫米的近表面缺陷，采用强直流磁场可检出深度达三毫米到五毫米近表面缺陷。但对压力容器焊缝检测来说，因为表面粗糙不平，背景噪声高，弱信号难以识别，近表面缺陷漏检的几率是很高的。
（二）适宜铁磁材料检测，不能用于非铁磁材料检验。用于制造压力容器的材料中，属于铁磁材料的有：各种碳钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、镍及镍合金；不具有铁磁材料的有：奥氏体不锈钢、钛及钛合钢、铝及铝合钢、铜及铜合钢。
（三）工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，因其难以磁化而无法探伤。 磁粉探伤的磁化方法有很多种，根据工件的形状、尺寸以及磁化方向的要求，选取合适的磁化方法是磁粉探伤工艺的重要内容。如果磁化方法选择不当，有可能导致检测失败。对不利于磁化的某些结构可通过链接辅助块加长或形成闭合回路来改善磁化条件。对没有合适的磁化方法且无法改善磁化条件的结构应考虑采用其他检测方法。
（四）检测灵敏度很高，可以发现细不的裂纹以及其他缺陷。有关理论研究和实验结果认为：磁粉检测可检出的最不裂纹尺寸大约为：宽度1μ米，深度10μ米，长度1mm。但实际现场应用的时候可以检出的裂纹尺寸达不到这一水平，比上述数值大得多。虽然如此，在射线检测（RT）超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)四种常规无损检测方法中，对表面检测灵敏度最高的仍是磁粉检删。
（五）检测成本很低，速度快。磁粉探伤设备不贵，压力容器常用的磁轭式磁粉探伤机和用于荧光磁粉探伤的黑光灯都只有几千元，用于轴类工件直接通电检测的固定床式大功率探伤机也就几万元。至于消耗材料费用更低，一台大型球罐磁粉检测所消耗的材料成不只有几十元。磁粉检测速度根快，例如使用交叉磁轭检测焊缝，每分钟检测速度可达2m左右，轴类工件直接通电检测，完成磁化只需数秒时间。
二、压力容器表面产生裂缝的原因
（一）磨削裂纹工件在磨削和加工过程中，由于磨削量过大，磨削速度过快引起下件表面过热或过冷，砂轮不平或不锋利等形成表面裂纹，这种裂纹的磁痕特征是一般与磨削方向垂直，磁痕呈网状、放射状或平行线分布，轮廓清晰均匀而不浓密，一般较浅；
（二）锻造裂纹锻造工艺不当，如加热不当、操作不正确确、冷却速度过快、尺寸凹凸处有明显的沟状等原因产生的裂纹，这种裂纹一般比较严重，具有尖锐的根部或边缘，磁痕浓密清晰，呈直线或弯曲线状；
（三）焊接裂纹磁粉检测的主要目的是检查焊缝及热影响区的裂纹。在焊接过程中由于工艺、材料、焊条和内部冷却速度不当，母材金属的含硫、磷量过高时容易引起表面裂纹其长度有几毫米至几十毫米，甚至数百毫米，深度约几毫米。显示的磁痕浓密且清晰可见，有的呈直线状，有的较弯曲，也有点呈树枝形状；
（四）疲劳裂纹工件在长期使用过程中受交变载荷作用时产生疲劳开裂。磁痕特征是裂纹中间粗，两头细，中间磁粉聚集较多，显示清晰。有时成群出现，井在主裂纹的旁边会有一些平行的不裂纹；
（五）铸造裂纹铸造过程中由于金属液冷却速度不同产生的铸造应力超过金属强度极限时，会产生表面裂纹。铸造冷约在200-400℃下产生，一般分布在铸件截面尺寸突变部位，这种裂纹一般穿晶扩展，有一定的深度，一般呈断续或连续的线条，曲端有尖角，磁痕浓密清晰；铸造热裂纹约在1200-—1400℃下产生，在最后凝固区或压力集中区出现，一般沿晶扩展，呈根浅的网状裂纹(龟裂)，磁痕细密清晰，经打磨裂纹可排除；
（六）脆性裂纹由于钢的脆性开裂而产生的脆性裂纹危害极大。其磁痕特征：裂纹不单个出现，而是大面积成群出现，裂纹走向纵横交错，呈不方框曲折线状，磁痕浓密清晰。
三、压力容器表面出现裂缝的处理方式
进行表面打磨处理，打磨要彻底，稍不注意就会留下隐患，在今后使用过程中由于应力集中冉度扩展成裂纹。如果裂纹深度较深，打磨处理后还需要进行补焊处理。对于精度要求较高的工件，如果出现表面裂纹不符合使用要求时，那只能报废处理了。对于经常出现表面裂纹的部位，应当考虑焊接工艺、铸造工艺等是否合理，工件部位是缶圆滑过渡，是否有应力集中部位。需要特别指出的是：在源头上杜绝表面裂纹的出现才是解决问题的关键。
四、影响磁粉探伤检测灵敏度的因素
（一）被检测工件表面状况的影响被检测工件表面由于受到氧化、腐蚀、打磨不均、表面损伤等原田，降低了表面光洁度、平整度。而工件表面上的油污、铁锈、氧化皮、损伤都能对检测灵敏度产生影响。由于表面不平整使穿过磁力线数量降低，影响磁粉颗粒的聚集，减弱感应磁场对磁粉的吸附反应，而且机械损伤容易产生伪磁痕显示，增加判断难度。因此打磨后被检工件的表面粗糙度Ra≤25μm。
（二）磁化时间的影响磁化时间的长短，直接影响磁粉的堆积情况。磁化时间过短，磁化后磁粉堆积显示不够明显，磁痕模糊，灵敏度下降，造成漏检；磁化时间过长，浪费有工作
时间，降低检测效率。且磁化时间长，会使工件局部残留磁场，吸附磁粉在无缺陷区域形成伪磁痕堆积，影响判断。对连续法检测，磁化时间一般要求1 3s。
（三）磁化电流(磁场强度)的影响。磁化电流的选择直接影响磁化灵敏度。磁化电流过大，一些微小的缺陷磁痕都显示出米，检测面出现过多磁痕堆积，增加了判断难度。磁化电流过小，工件不能充分磁化，造成漏检。而且磁化电流方向与缺陷方向一致时，即磁力线与缺陷方向垂直时，此时检测灵敏度最大，所以通常需要通过两个互相垂直方向的检测，才能更大程度上的检测出缺陷，不造成漏检。
（四）磁悬液性能的影响磁悬液的浓度对检测灵敏度也有影响。磁悬液浓度过大，流动性差，磁粉容易沉积在工件表面，形成过度背景，不能形成有效的缺陷磁痕；浓度过小，没足够的磁粉粒子堆积，磁悬液受磁场影响弱，吸附能力差，漏检牢增大。所以保正适当的磁悬液浓度，也是提高检测灵敏度的关键因素。
（五）标准灵敏度试片的影响对几何形状复杂的零件磁化时，各部位的磁场强度很难用公式进行计算，面且方向也难以估计，因此不能用计算法确定磁场强度而需要用标准灵敏度试片来控制磁场强度。在连续法中使用标准灵敏度试片可以了解被检工件并部位表面有效磁场强度和方向，确定有效检测区，确认磁化方法是否正确，还可以检测探伤装置，磁粉、磁悬液的性能，以及检测操作是否正确等，使用简单、直观、方便。
五、磁粉检测质量控制的相关措施
（一）人员资格。相关磁粉检测的工作人员要进行相关技术的培训，并且持证上岗，还要取得检测等级资格证的人员，而且只能从事与该等级相麻的磁粉检测工作，并承担相应的责任；
（二）检测设备控制。设备配属的计量仪表应在检定有效期内；
（三）磁悬液浓度控制以及水断试验确保检测灵敏度及被检工件的润湿性；
（四）检测工艺控制。检测工艺应符合实际且经有关人员批准：
（五）检测环境控制。采用非荧光磁粉检测时，检删地点应有充足的自然光和白光；采用荧光磁粉检测时，检渊地点应有合适的暗区或暗室；
（六）检测安全控制。检测时防止机械、电气等可能造成的伤害；检测场所如登高、野外、球罐内等可能造成的伤害；用荧光磁粉检测时紫外线的伤害等。
六、结语
综上所述，做好磁粉检测工作，把握好对被检测的工件实况。对检测的每个进行把关。防止压力容器表面出现裂缝导致各种消极的影响。
参考文献
[1]滕学宇.浅谈压力容器表面裂纹的磁粉检测[J].城市建设理论研究(电子版)，2013, (24).
[2]顾俊杰.探讨磁粉探伤仪对压力容器探伤的工艺[J].科技与企业，2011,(09).
[3]李洪伟，杨楠，赵永君. 在用压力容器的磁粉检测工艺讨论[J].中国石油和化工标准与质量，2012,(10).
关键词：压力容器；表面；裂纹；磁粉
中图分类号：C35文献标识码： A
前言
磁粉检测是目前表面检测最常见的检测方法。它不仅具有简易的操作性，并且其检验的速度相对较快。适合于大型设备以及工件的检测。
一、磁粉检测的特点以及其局限性
（一）可以检出表面及近表面缺，不能用于检查内部缺陷。磁粉检测可检出的缺陷埋藏深度与工作状况有关、缺陷状况以及工艺条件有关，对光洁表面，例如经磨削加工的轴一般可检出深度为一毫米至两毫米的近表面缺陷，采用强直流磁场可检出深度达三毫米到五毫米近表面缺陷。但对压力容器焊缝检测来说，因为表面粗糙不平，背景噪声高，弱信号难以识别，近表面缺陷漏检的几率是很高的。
（二）适宜铁磁材料检测，不能用于非铁磁材料检验。用于制造压力容器的材料中，属于铁磁材料的有：各种碳钢、低合金钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、镍及镍合金；不具有铁磁材料的有：奥氏体不锈钢、钛及钛合钢、铝及铝合钢、铜及铜合钢。
（三）工件的形状和尺寸有时对探伤有影响，因其难以磁化而无法探伤。 磁粉探伤的磁化方法有很多种，根据工件的形状、尺寸以及磁化方向的要求，选取合适的磁化方法是磁粉探伤工艺的重要内容。如果磁化方法选择不当，有可能导致检测失败。对不利于磁化的某些结构可通过链接辅助块加长或形成闭合回路来改善磁化条件。对没有合适的磁化方法且无法改善磁化条件的结构应考虑采用其他检测方法。
（四）检测灵敏度很高，可以发现细不的裂纹以及其他缺陷。有关理论研究和实验结果认为：磁粉检测可检出的最不裂纹尺寸大约为：宽度1μ米，深度10μ米，长度1mm。但实际现场应用的时候可以检出的裂纹尺寸达不到这一水平，比上述数值大得多。虽然如此，在射线检测（RT）超声检测(UT)、磁粉检测(MT)、渗透检测(PT)四种常规无损检测方法中，对表面检测灵敏度最高的仍是磁粉检删。
（五）检测成本很低，速度快。磁粉探伤设备不贵，压力容器常用的磁轭式磁粉探伤机和用于荧光磁粉探伤的黑光灯都只有几千元，用于轴类工件直接通电检测的固定床式大功率探伤机也就几万元。至于消耗材料费用更低，一台大型球罐磁粉检测所消耗的材料成不只有几十元。磁粉检测速度根快，例如使用交叉磁轭检测焊缝，每分钟检测速度可达2m左右，轴类工件直接通电检测，完成磁化只需数秒时间。
二、压力容器表面产生裂缝的原因
（一）磨削裂纹工件在磨削和加工过程中，由于磨削量过大，磨削速度过快引起下件表面过热或过冷，砂轮不平或不锋利等形成表面裂纹，这种裂纹的磁痕特征是一般与磨削方向垂直，磁痕呈网状、放射状或平行线分布，轮廓清晰均匀而不浓密，一般较浅；
（二）锻造裂纹锻造工艺不当，如加热不当、操作不正确确、冷却速度过快、尺寸凹凸处有明显的沟状等原因产生的裂纹，这种裂纹一般比较严重，具有尖锐的根部或边缘，磁痕浓密清晰，呈直线或弯曲线状；
（三）焊接裂纹磁粉检测的主要目的是检查焊缝及热影响区的裂纹。在焊接过程中由于工艺、材料、焊条和内部冷却速度不当，母材金属的含硫、磷量过高时容易引起表面裂纹其长度有几毫米至几十毫米，甚至数百毫米，深度约几毫米。显示的磁痕浓密且清晰可见，有的呈直线状，有的较弯曲，也有点呈树枝形状；
（四）疲劳裂纹工件在长期使用过程中受交变载荷作用时产生疲劳开裂。磁痕特征是裂纹中间粗，两头细，中间磁粉聚集较多，显示清晰。有时成群出现，井在主裂纹的旁边会有一些平行的不裂纹；
（五）铸造裂纹铸造过程中由于金属液冷却速度不同产生的铸造应力超过金属强度极限时，会产生表面裂纹。铸造冷约在200-400℃下产生，一般分布在铸件截面尺寸突变部位，这种裂纹一般穿晶扩展，有一定的深度，一般呈断续或连续的线条，曲端有尖角，磁痕浓密清晰；铸造热裂纹约在1200-—1400℃下产生，在最后凝固区或压力集中区出现，一般沿晶扩展，呈根浅的网状裂纹(龟裂)，磁痕细密清晰，经打磨裂纹可排除；
（六）脆性裂纹由于钢的脆性开裂而产生的脆性裂纹危害极大。其磁痕特征：裂纹不单个出现，而是大面积成群出现，裂纹走向纵横交错，呈不方框曲折线状，磁痕浓密清晰。
三、压力容器表面出现裂缝的处理方式
进行表面打磨处理，打磨要彻底，稍不注意就会留下隐患，在今后使用过程中由于应力集中冉度扩展成裂纹。如果裂纹深度较深，打磨处理后还需要进行补焊处理。对于精度要求较高的工件，如果出现表面裂纹不符合使用要求时，那只能报废处理了。对于经常出现表面裂纹的部位，应当考虑焊接工艺、铸造工艺等是否合理，工件部位是缶圆滑过渡，是否有应力集中部位。需要特别指出的是：在源头上杜绝表面裂纹的出现才是解决问题的关键。
四、影响磁粉探伤检测灵敏度的因素
（一）被检测工件表面状况的影响被检测工件表面由于受到氧化、腐蚀、打磨不均、表面损伤等原田，降低了表面光洁度、平整度。而工件表面上的油污、铁锈、氧化皮、损伤都能对检测灵敏度产生影响。由于表面不平整使穿过磁力线数量降低，影响磁粉颗粒的聚集，减弱感应磁场对磁粉的吸附反应，而且机械损伤容易产生伪磁痕显示，增加判断难度。因此打磨后被检工件的表面粗糙度Ra≤25μm。
（二）磁化时间的影响磁化时间的长短，直接影响磁粉的堆积情况。磁化时间过短，磁化后磁粉堆积显示不够明显，磁痕模糊，灵敏度下降，造成漏检；磁化时间过长，浪费有工作
时间，降低检测效率。且磁化时间长，会使工件局部残留磁场，吸附磁粉在无缺陷区域形成伪磁痕堆积，影响判断。对连续法检测，磁化时间一般要求1 3s。
（三）磁化电流(磁场强度)的影响。磁化电流的选择直接影响磁化灵敏度。磁化电流过大，一些微小的缺陷磁痕都显示出米，检测面出现过多磁痕堆积，增加了判断难度。磁化电流过小，工件不能充分磁化，造成漏检。而且磁化电流方向与缺陷方向一致时，即磁力线与缺陷方向垂直时，此时检测灵敏度最大，所以通常需要通过两个互相垂直方向的检测，才能更大程度上的检测出缺陷，不造成漏检。
（四）磁悬液性能的影响磁悬液的浓度对检测灵敏度也有影响。磁悬液浓度过大，流动性差，磁粉容易沉积在工件表面，形成过度背景，不能形成有效的缺陷磁痕；浓度过小，没足够的磁粉粒子堆积，磁悬液受磁场影响弱，吸附能力差，漏检牢增大。所以保正适当的磁悬液浓度，也是提高检测灵敏度的关键因素。
（五）标准灵敏度试片的影响对几何形状复杂的零件磁化时，各部位的磁场强度很难用公式进行计算，面且方向也难以估计，因此不能用计算法确定磁场强度而需要用标准灵敏度试片来控制磁场强度。在连续法中使用标准灵敏度试片可以了解被检工件并部位表面有效磁场强度和方向，确定有效检测区，确认磁化方法是否正确，还可以检测探伤装置，磁粉、磁悬液的性能，以及检测操作是否正确等，使用简单、直观、方便。
五、磁粉检测质量控制的相关措施
（一）人员资格。相关磁粉检测的工作人员要进行相关技术的培训，并且持证上岗，还要取得检测等级资格证的人员，而且只能从事与该等级相麻的磁粉检测工作，并承担相应的责任；
（二）检测设备控制。设备配属的计量仪表应在检定有效期内；
（三）磁悬液浓度控制以及水断试验确保检测灵敏度及被检工件的润湿性；
（四）检测工艺控制。检测工艺应符合实际且经有关人员批准：
（五）检测环境控制。采用非荧光磁粉检测时，检删地点应有充足的自然光和白光；采用荧光磁粉检测时，检渊地点应有合适的暗区或暗室；
（六）检测安全控制。检测时防止机械、电气等可能造成的伤害；检测场所如登高、野外、球罐内等可能造成的伤害；用荧光磁粉检测时紫外线的伤害等。
六、结语
综上所述，做好磁粉检测工作，把握好对被检测的工件实况。对检测的每个进行把关。防止压力容器表面出现裂缝导致各种消极的影响。
参考文献
[1]滕学宇.浅谈压力容器表面裂纹的磁粉检测[J].城市建设理论研究(电子版)，2013, (24).
[2]顾俊杰.探讨磁粉探伤仪对压力容器探伤的工艺[J].科技与企业，2011,(09).
[3]李洪伟，杨楠，赵永君. 在用压力容器的磁粉检测工艺讨论[J].中国石油和化工标准与质量，2012,(10).