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磁轭法磁粉检测技术的应用及标准现状国内纵览
发布:kittyll   时间:2017/12/28 8:52:33   阅读:142 
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磁粉检测针对表面或近表面缺陷有很高的检测灵敏度、准确性和可靠性,是常用、直观、经济、快捷、可靠的常规无损检测方法之一。便携式磁轭法及交叉磁轭法磁粉检测(以下简称磁轭法检测)操作方便灵活、工艺简单实用、检测效率高,具有适合的灵敏度、适于现场检测等特点。

应用现状特点

磁轭法检测属于应用型的无损检测技术。在以铁磁性材料为主的特种设备、造船等行业的原材料验收、制造安装过程的质量控制与产品质量验收、使用中的定期检验与缺陷维修监测等几个阶段,均得到了广泛的应用。

特种设备磁粉检测部位、检测比例、技术等级、合格级别及检测时机等,均按TSG系列行业相关法规、GB/JB系列标准等的相关规定和要求执行。

锅炉
相关法规:TSG G0001
执行检测标准:NB/T 47013.4 (JB/T 4730.4)
合格级别: I

压力容器
相关法规:TSG21-2016
执行检测标准:NB/T 47013.4 -2015
合格级别: I
备注:16/10/01前为TSG R0004

压力管道
相关法规:TSG D0001, GB/T 20801, GB 50235, GB 50184等
执行检测标准:JB/T 4730.4
合格级别: I
备注:现为NB/T 47013.4

气瓶
相关法规:TSG R0001-2014
执行检测标准:相应标准的规定
补充要求:NB/T 47013.4-2015

起重机械
相关法规:GB 6067.1
执行检测标准:JB/T 6061, JB/T 6062 

客运索道
相关法规:TSG S7001-2013
执行检测标准:NB/T 47013.4-2015
合格级别: Ⅱ

大型游乐设施
相关法规:GB 8408-2008
执行检测标准:JB/T 4730.4
合格级别:Ⅲ
备注:现为NB/T 47013.4

原材料检测
在原材料验收、复验检测方面,检测对象包括板材、棒材、管材、锻件及铸件等,也包括毛坯件及半成品(钢坯、铸件和锻件)。
其典型的检测方法常有磁轭或旋转磁场交叉磁轭、非荧光磁粉水基或油基湿法;对较大型、表面粗糙的毛坯件,铸锻件等常用非荧光磁粉干法。
主要检测缺陷有表面裂纹、白点、表面夹杂和折叠、分层、发纹等。

制造检测
在承压设备制造、安装过程和产品验收中,磁轭法检测通常应在去除油漆、镀层、防锈剂等表面覆盖层、表面清理后进行。
检测对象主要包括母材、熔合区与焊缝组成的对接焊接接头表面、管座角接接头表面、T 型接头表面、坡口和钝边表面、焊缝层间表面等。
典型的方法有:非荧光磁粉水基或油基磁悬液湿法;对焊接过程中的焊缝层间表面检测常采用非荧光磁粉干粉法;对大口径接管内壁可采用磁轭法;超高压人造水晶釜釜体内台阶也可采用交叉磁轭法;磁粉与工件表面颜色对比度不足时,通常可采用反差增强剂改善观察效果。
主要检测缺陷有表面横向或纵向裂纹、弧坑裂纹、表面坡口未熔合、夹渣、未焊透等。

在用检验中的检测
在在役维修、定期检验、在线监护监测中,磁轭法检测通常应在去除油漆、镀层等表面覆盖层、表面清理后进行,也可有条件地带非磁性覆盖层进行。
检测对象主要包括:抗拉强度下限值Rm ≥540 MPa的高强钢、裂纹敏感材料和可能发生应力腐蚀裂纹的材料制承压设备内表面对接接头表面、承受应力集中、交变载荷的管座角接接头表面、经检查发现存在表面成形不良的部位以及认为必要的其他部位等。
典型的检测方法有:非荧光磁粉水基磁悬液湿法;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的荧光法等。
使用中常见的缺陷包括:疲劳裂纹、应力集中导致的开裂、应力腐蚀裂纹、表面坡口未熔合开裂、针孔腐蚀等各类局部腐蚀、氢损伤等。

技术标准现状

通过参考、吸收以美国为代表的发达国家的相关思路和经验,我国现已基本建立起了覆盖磁粉检测各个要素的、较为完整的磁粉检测标准体系。

我国无损检测通用方法标准由全国无损检测标准化技术委员会(SAC/TC56)制定,具体的产品检测标准由国家各产品标准化委员会制定。交叉磁轭法在国外应用受限,但在我国得到了最广泛的应用。

现行磁轭法检测相关标准

NB/T 47013.1-2015
 «承压设备无损检测 第1部分:通用要求»

NB/T 47013.4-2015
 «承压设备无损检测 第4部分:磁粉检测»

SY/T 4109-2013
 «石油天然气钢质管道无损检测»

GB/T 12604.5-2008
 «无损检测术语 磁粉检测»

GB/T 15822.1-2005
 «无损检测 磁粉检测 第1部分:总则»

GB/T 15822.2-2005
 «无损检测 磁粉检测 第2部分:检测材料»

GB/T 15822.3-2005
 «无损检测 磁粉检测 第3部分:设备»

GB/T 26951-2011
 «焊缝无损检测 磁粉检测»

GB/T 26952-2011
 «焊缝无损检测 焊缝磁粉检测 验收等级»

GB/T 23907-2009
 «无损检测 磁粉检测用试片»

GB/T 9444-2007
 «铸钢件磁粉检测»

GB/T 5097-2005
 «无损检测 渗透检测和磁粉检测 观察条件»

JB/T 6061-2007
 «无损检测 焊缝磁粉检测»

JB/T 6063-2006
 «无损检测 磁粉检测用材料»

JB/T 6065-2004
 «无损检测 磁粉检测用试片»

JB/T 7411-2012
 «无损检测仪器 电磁轭探伤仪技术条件»

JB/T 6870-2005
 «携带式旋转磁场探伤仪 技术条件»

JB/T 6439-2008
 «阀门受压件磁粉探伤检验»

其中,NB/T 47013.4-2015为推荐性行业标准,经相关法规引用后具有强制性,在设计、材料、制造、安装、使用、检验和修理过程中的检测要求大部分按此标准执行。

应用研究成果
  • 低频磁轭磁化装置已能够发现距被检表面6mm深的缺陷,可有效检出深度达6~8mm的管道等对焊接头根部未焊透等缺陷,具有宽广的应用前景。
  • 提升力是考核电磁轭磁化规范的主要性能指标,其除了与磁感应强度和截面积等相关外,还与材料(磁导率、电导率)及工件接触间隙等因素有关;磁轭磁化规范大致与其提升力的平方根成正比、与其磁极间距的平方成反比等。
  • 旋转磁场交叉磁轭的提升力为两磁轭的矢量和(≥118N,间隙0.5mm);旋转磁场交叉磁轭一般应采用移动方式进行磁化操作,且原则上宜在移动的状态下进行综合性能验证暨系统灵敏度校验等。
  • 在不超负荷、输出电压比较稳定时,交流电磁轭的关节与检测灵敏度无关。
  • 在大型结构件上应用了脉冲磁化技术,充分验证了该技术具有磁场饱和、灵敏度高、检测速度快、劳动强度低、节约能源的特点,具有广阔的应用前景。
  • 研究了ASME规定的便携式磁轭法应用范围,试验证实交流磁轭法近表面缺陷仅能检出1mm以内的缺陷,在各种因素影响下应以0.5mm以内的缺陷作为检测极限;直流磁轭法的有效性与板厚有关,但板厚超过5mm以后,其有效性不能得到完全满足。
  • 相关公司推出的Multipuls系列脉冲强磁场磁化技术,其利用极少电能就可实现大型、异型结构的大范围磁化,可大大节省生产成本、提高检测效率。
  • 最新研发的充电携带式旋转磁场探伤仪、铁路专用一体式磁轭探伤仪,无需外接电源,实际使用表明其探伤灵敏度高,能够满足探伤要求,使用方便、安全。
  • 数字成像技术应用于磁粉检测中,既可实时成像,也可保存过程视频,方便过程回放和结果研判;还可进一步通过图像处理技术直接由设备自动判断检测结果的好坏。
  • 采用AC磁轭法、触头法针对埋藏槽、埋藏横孔和自然缺陷等近表面缺陷进行试验,结果表明:对埋藏槽/埋藏横孔的检测深度,AC磁轭法为0.6mm/0.5mm,AC触头法为1.2mm/1.0mm,HWDC触头法为2.0mm/2.5mm;AC磁轭对自然缺陷的检测深度为0.24~0.3mm。AC磁轭法对近表面缺陷的检出能力是相当有限的,触头法对近表面缺陷的检测深度较大,但工件表面灼伤严重。

本文作者:姚力,高级工程师,在中国空气动力研究与发展中心主要从事承压类特种设备检验,超声、磁粉、渗透、声发射检测及人员培训等工作。

节选自《无损检测》2017年第12期“2017远东无损检测新技术论坛论文精选”
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