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摘要：本文主要讨论球形储罐焊接检测中的磁粉检测方法，对磁粉检测的基本原理进行了研究，并讨论了球形储罐对接焊缝缺陷的分布特点以及磁化规范，最后对球罐磁粉检测工艺进行了分析。
关键词：磁粉检测；球形储罐
【分类号】TG441.7
磁粉检测利用磁现象检测材料以及工件中的缺陷。磁粉检测方法可靠，灵敏度高，不会对被检工件造成破坏，能够实现现场进行，作为一种成熟的无损检测手段，磁粉检测在球罐检测中得到了充分的利用。
一、磁粉检测
磁粉探伤利用工件缺陷位置的漏磁和磁粉相互作用，通过磁粉把钢制品表面和近表面缺陷磁导率和钢铁磁导率之间的差异通过磁化材料的不连续分布表现出来，磁粉会在缺陷位置形成磁粉堆积磁痕，适当光照条件下会把缺陷的位置和形状有效的显示出来，这就是磁粉探伤的基本原理[1]。
磁粉探伤主要有周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁化法等，按照磁化电流形式则可以分为直流磁化法、半波直流磁化法和交流磁化法等。而按照探伤磁粉配置的不同，可以分为干粉法和湿粉法。
二、球形储罐对接焊缝缺陷特点
球形储罐在表面和近表面出现的缺陷除了机械损伤外，通常集中在焊缝和热影响区，母材本身也有可能存在表面缺陷，但是这种概率很小[2]。在工装卡具的焊痕位置，电弧损伤和电焊位置也容易出现裂纹，检测之前需要对待测部位可能存在的表面和近表面缺陷进行了解，便于进行磁痕分析，并准确判断。球罐磁粉检测重点部位是对接焊缝的内外表面，包括人孔和接管对接焊缝内外表面以及补强圈或者支柱角焊缝的外表面的焊痕等。进行球罐的磁粉检测应该在射线探伤和超声探伤检验合格或者修补合格之后，耐压试验之前进行，焊缝需要100%磁粉探伤，耐压试验后复查全部丁字焊缝和每个焊缝的一部分。
三、磁化规范制定
球罐焊缝以对焊为主，检测方法选择磁轭法。磁轭法的吸引力F和铁素体的磁导率、磁极间距以及钢板移动情况有关，在表明提升力时需要注明磁极间距L数值，使用磁轭法磁化检测灵敏度可根据标准试片磁痕以及电磁轭提升力来确定[3]。两个磁极之间的间距最好控制在75-200mm之间，使用磁轭间距，交流电磁轭要至少有45N的提升力，直流电磁轭至少要有177N的提升力，交叉磁轭提升力应该至少在118N以上。如果是现场检测，可采用便携式电磁轭设备，磁化规范应该根据标准试片上的磁痕显示验证。
电流形式的选择视球罐壁厚而定，交流电的肌肤效应使得交流电对表面缺陷十分敏感，能够获得较高的灵敏度，但是交流电对较深的缺陷无能为力，而直流电则产生的磁场能够达到很深的程度，能够发现较深层的缺陷，但是深度越大，磁通越小，灵敏度越小，因而即便直流方法，检测厚度也不能超过6mm。球罐属于特种设备，表面缺陷的危害远大于内部缺陷，因而检验表面缺陷一般使用交流，而厚度6mm内的近表面缺陷可以使用直流测量。
四、球形储罐磁粉探伤操作步骤
（一）表面清理
清理表面目的是保证磁粉检测的灵敏度。对球罐的焊缝和热影响区需要进行重点检查，认真清理，除掉表面污垢、锈蚀、氧化皮和油漆，适当的磨光，露出金属光泽。磨光可使用手砂轮，不能用力过猛，避免出现磨削裂纹[4]。
（二）操作
对仪器进行灵敏度检查，合格之后开始正式的检测操作。确定磁化方法，选择电流种类，确定磁化电流和通电时间，喷洒磁粉或者磁悬液，使用干法检验要把干粉喷成雾状，湿法检验磁悬液要在充分搅拌之后再喷洒。之后进行磁痕的观察以及评定。非荧光法检验白色光强度要足够，出现裂纹、成排气孔或者超标线形或者圆形，则为不合格。工件进行两个方向的磁化之后，后一道工序不能抵消前一道产生的剩磁，则需要进行退磁处理。
（三）磁痕的观察和分类
缺陷磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行，除能确认磁痕是由于工件材料局部磁性不均或操作不当造成的之外，其他磁痕显示均应作为缺陷处理。辨认细小磁痕时应用2～10倍放大镜进行观察。磁痕显示分为相关显示、非相关显示和伪显示。长宽比大于3，视作条状磁痕处理，小于3，视为圆形磁痕，长度在0.5mm以下的磁痕忽略不计，两条或以上磁痕在同一条线上并且间距在2mm以内，视为一条磁痕，长度为两条磁痕以及间距总和。缺陷磁痕长轴方向和工件轴线或者母线的夹角大于或者等于30度，视作横向缺陷。缺陷评定可按照相关标准进行。
检测完后要对工件作退磁处理，工件可使用交流电磁轭进行局部退磁或采用缠绕线圈分段退磁，工件的退磁效果一般用磁场强度计测定，不大于0.3mT（240A/m）。
结束语：进行球罐对接焊缝检测，曲率半径较大时磁极和被检测表面之间如果能够有良好的接触，使用磁轭法或者交叉磁轭法效果较好，而曲率半径太小，接触面积不能保证，就需要采用锄头法或者线圈法保证接触面。使用磁粉检测方法检测球罐对接焊缝缺陷对0.25mm以上的微裂纹检测率是100%，符合检测标准。
参考文献：
[1]陈予恕，叶敏詹，凯军.非线性 Mathieu 方程 1/2 亚谐分岔解的实验研究[J].应用力学学报，2012，7（4）：11-16.
[2]全国锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核委员会.磁粉探伤[Z].北京：中国锅炉压力容器安全杂志社，2012，117.
[3]苏明国，等.带防腐层在役压力容器表面磁粉探伤灵敏度的试验研究[A].第八届无损检测年会论文集[C].苏州：2013.124.
[4]王建德.磁悬液浓度对探伤结果的影响试验[A].第八届全国锅炉压力容器安全技术学术会议论文集[C].上海：2012，589.
关键词：磁粉检测；球形储罐
【分类号】TG441.7
磁粉检测利用磁现象检测材料以及工件中的缺陷。磁粉检测方法可靠，灵敏度高，不会对被检工件造成破坏，能够实现现场进行，作为一种成熟的无损检测手段，磁粉检测在球罐检测中得到了充分的利用。
一、磁粉检测
磁粉探伤利用工件缺陷位置的漏磁和磁粉相互作用，通过磁粉把钢制品表面和近表面缺陷磁导率和钢铁磁导率之间的差异通过磁化材料的不连续分布表现出来，磁粉会在缺陷位置形成磁粉堆积磁痕，适当光照条件下会把缺陷的位置和形状有效的显示出来，这就是磁粉探伤的基本原理[1]。
磁粉探伤主要有周向磁化法、纵向磁化法、复合磁化法和旋转磁化法等，按照磁化电流形式则可以分为直流磁化法、半波直流磁化法和交流磁化法等。而按照探伤磁粉配置的不同，可以分为干粉法和湿粉法。
二、球形储罐对接焊缝缺陷特点
球形储罐在表面和近表面出现的缺陷除了机械损伤外，通常集中在焊缝和热影响区，母材本身也有可能存在表面缺陷，但是这种概率很小[2]。在工装卡具的焊痕位置，电弧损伤和电焊位置也容易出现裂纹，检测之前需要对待测部位可能存在的表面和近表面缺陷进行了解，便于进行磁痕分析，并准确判断。球罐磁粉检测重点部位是对接焊缝的内外表面，包括人孔和接管对接焊缝内外表面以及补强圈或者支柱角焊缝的外表面的焊痕等。进行球罐的磁粉检测应该在射线探伤和超声探伤检验合格或者修补合格之后，耐压试验之前进行，焊缝需要100%磁粉探伤，耐压试验后复查全部丁字焊缝和每个焊缝的一部分。
三、磁化规范制定
球罐焊缝以对焊为主，检测方法选择磁轭法。磁轭法的吸引力F和铁素体的磁导率、磁极间距以及钢板移动情况有关，在表明提升力时需要注明磁极间距L数值，使用磁轭法磁化检测灵敏度可根据标准试片磁痕以及电磁轭提升力来确定[3]。两个磁极之间的间距最好控制在75-200mm之间，使用磁轭间距，交流电磁轭要至少有45N的提升力，直流电磁轭至少要有177N的提升力，交叉磁轭提升力应该至少在118N以上。如果是现场检测，可采用便携式电磁轭设备，磁化规范应该根据标准试片上的磁痕显示验证。
电流形式的选择视球罐壁厚而定，交流电的肌肤效应使得交流电对表面缺陷十分敏感，能够获得较高的灵敏度，但是交流电对较深的缺陷无能为力，而直流电则产生的磁场能够达到很深的程度，能够发现较深层的缺陷，但是深度越大，磁通越小，灵敏度越小，因而即便直流方法，检测厚度也不能超过6mm。球罐属于特种设备，表面缺陷的危害远大于内部缺陷，因而检验表面缺陷一般使用交流，而厚度6mm内的近表面缺陷可以使用直流测量。
四、球形储罐磁粉探伤操作步骤
（一）表面清理
清理表面目的是保证磁粉检测的灵敏度。对球罐的焊缝和热影响区需要进行重点检查，认真清理，除掉表面污垢、锈蚀、氧化皮和油漆，适当的磨光，露出金属光泽。磨光可使用手砂轮，不能用力过猛，避免出现磨削裂纹[4]。
（二）操作
对仪器进行灵敏度检查，合格之后开始正式的检测操作。确定磁化方法，选择电流种类，确定磁化电流和通电时间，喷洒磁粉或者磁悬液，使用干法检验要把干粉喷成雾状，湿法检验磁悬液要在充分搅拌之后再喷洒。之后进行磁痕的观察以及评定。非荧光法检验白色光强度要足够，出现裂纹、成排气孔或者超标线形或者圆形，则为不合格。工件进行两个方向的磁化之后，后一道工序不能抵消前一道产生的剩磁，则需要进行退磁处理。
（三）磁痕的观察和分类
缺陷磁痕的观察应在磁痕形成后立即进行，除能确认磁痕是由于工件材料局部磁性不均或操作不当造成的之外，其他磁痕显示均应作为缺陷处理。辨认细小磁痕时应用2～10倍放大镜进行观察。磁痕显示分为相关显示、非相关显示和伪显示。长宽比大于3，视作条状磁痕处理，小于3，视为圆形磁痕，长度在0.5mm以下的磁痕忽略不计，两条或以上磁痕在同一条线上并且间距在2mm以内，视为一条磁痕，长度为两条磁痕以及间距总和。缺陷磁痕长轴方向和工件轴线或者母线的夹角大于或者等于30度，视作横向缺陷。缺陷评定可按照相关标准进行。
检测完后要对工件作退磁处理，工件可使用交流电磁轭进行局部退磁或采用缠绕线圈分段退磁，工件的退磁效果一般用磁场强度计测定，不大于0.3mT（240A/m）。
结束语：进行球罐对接焊缝检测，曲率半径较大时磁极和被检测表面之间如果能够有良好的接触，使用磁轭法或者交叉磁轭法效果较好，而曲率半径太小，接触面积不能保证，就需要采用锄头法或者线圈法保证接触面。使用磁粉检测方法检测球罐对接焊缝缺陷对0.25mm以上的微裂纹检测率是100%，符合检测标准。
参考文献：
[1]陈予恕，叶敏詹，凯军.非线性 Mathieu 方程 1/2 亚谐分岔解的实验研究[J].应用力学学报，2012，7（4）：11-16.
[2]全国锅炉压力容器无损检测人员资格鉴定考核委员会.磁粉探伤[Z].北京：中国锅炉压力容器安全杂志社，2012，117.
[3]苏明国，等.带防腐层在役压力容器表面磁粉探伤灵敏度的试验研究[A].第八届无损检测年会论文集[C].苏州：2013.124.
[4]王建德.磁悬液浓度对探伤结果的影响试验[A].第八届全国锅炉压力容器安全技术学术会议论文集[C].上海：2012，589.