前言
在對在用壓力容器（下稱容器）進(jìn)行定期檢驗(yàn)時(shí),，常借助無損檢測手段檢查焊縫是否有裂紋缺陷。在射線,、超聲,、磁粉、滲透等常規(guī)檢測方法中,，磁粉法因具有工藝簡單,、檢查速度快及對裂紋缺陷檢出靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)而廣為應(yīng)用。由于容器的結(jié)構(gòu),、使用介質(zhì)特性和使用現(xiàn)場環(huán)境條件會影響磁粉檢測結(jié)果的可靠性,，本文就如何選擇合理的檢測工藝和操作方法，使檢測取得成效等方面進(jìn)行分析與探討,。
1 在用壓力容器焊縫磁粉檢測特點(diǎn)
1.1 大型的焊接構(gòu)件
與一般工件區(qū)別的是,，容器屬較大型的焊接構(gòu)件，其體積、重量都很大,，有較多的對接,、角接和搭接焊縫，磁粉檢測時(shí)只能進(jìn)行局部磁化,，要求選用的檢測設(shè)備與器材能適應(yīng)局部磁化的同時(shí),，又具備較高的檢測效率。
1.2 承壓類特種設(shè)備
容器屬重要的承壓類特種設(shè)備,，有的是在高溫高壓的介質(zhì)環(huán)境下使用,，一旦發(fā)生爆破事故，將對國家財(cái)產(chǎn)和人民的生命安全帶來重大損失,，因此不允許焊縫存在裂紋之類的危害性缺陷,，要求采用的檢測工藝和操作方法具有較高檢測效率的同時(shí)，又必須具有較高的綜合檢測靈敏度,；以確保檢出危害性缺陷,，保證其運(yùn)行安全。
1.3 惡劣的現(xiàn)場檢測條件
因?yàn)槭窃谟玫脑O(shè)備檢驗(yàn),，磁粉檢測必須在設(shè)備的使用現(xiàn)場進(jìn)行,。被檢焊縫的表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不可移動和轉(zhuǎn)動，被檢測焊縫部位大多數(shù)處于立面和仰面,，有的要處于高空或陰暗的環(huán)境下操作,。要求檢測設(shè)備器材必須輕便耐用，檢測工藝和操作方法能適應(yīng)在惡劣的現(xiàn)場,。
2 工藝準(zhǔn)備
2.1 磁化設(shè)備及檢測方法的選擇
根據(jù)上述容器磁粉檢測的特點(diǎn),，對接焊縫的檢測應(yīng)選用旋轉(zhuǎn)磁場交叉磁軛在焊縫上連續(xù)行走復(fù)合磁化、濕法檢測,；對于角接焊縫及小型容器焊縫檢測,，應(yīng)選擇帶活絡(luò)關(guān)節(jié)的單向磁軛作互相垂直的磁化、濕法檢測,。
2.2 磁粉材料的選用
2.2.1 對一般介質(zhì)的容器焊縫磁粉檢測,，通常選用磁膏配制的水基磁懸液，磁粉顏色須與被檢表面有較大反差,。用磁膏配制水基磁懸液時(shí)必須注意：先把磁膏與少量的水混合研磨成糊狀,，再按規(guī)定加入規(guī)定量的水劑，這樣配置的磁懸液濃度比較均勻,，懸液中磁粉不結(jié)團(tuán),，檢測靈敏度較高。
2.2.2 在對盛裝油性介質(zhì)的容器磁粉檢測,，如果被檢內(nèi)表面焊縫的油膜難以處理干凈,、或者作水?dāng)嘣囼?yàn)不合格時(shí),，則必須選用油基磁懸液，即使用高閃點(diǎn),、低濃度的無臭味煤油載液配制的油基磁懸液,，亦可選用50 %煤油 + 50 %變壓器油配制。用磁膏配制油基磁懸液時(shí)也同樣注意先把磁膏與少量的油混合研磨成糊狀,，再按規(guī)定加入規(guī)定量的油劑,。
2.2.3 對比較光滑的被檢表面或是位于仰立部位焊縫的檢測，宜用粘性較大的油載液（比如用30 %煤油 + 70 %機(jī)油）來配制磁懸液,，以防止磁化檢測時(shí),，磁懸液流淌速度太快造成磁粉無法在缺陷表面聚積而發(fā)生漏檢。
2.3檢測現(xiàn)場準(zhǔn)備
在目前容器磁粉檢測多數(shù)為手工操作的情況下,，惡劣的現(xiàn)場環(huán)境條件將直接影響檢測人員的技術(shù)發(fā)揮,，這樣只有通過充分的準(zhǔn)備工作，從而提供必要的現(xiàn)場安全操作條件,，以保證檢測過程不受干擾,，確保檢測安全。
2.4 被檢表面準(zhǔn)備
被檢表面狀態(tài)對缺陷檢出靈敏度影響很大,，清潔的工件表面是檢測取得成效的前提,。從諸多容器發(fā)生破壞事故的教訓(xùn)表明，使用中產(chǎn)生的危險(xiǎn)性缺陷大多位于與介質(zhì)接觸的內(nèi)表面,，因此容器內(nèi)部的介質(zhì)污跡,、銹蝕和氧化皮必須清理干凈并經(jīng)檢測人員檢查合格。
外表面焊縫上薄的漆層（指厚度在500 μm 以下的防腐漆層）可進(jìn)行清洗而無須打磨,，文獻(xiàn)[ 1 ]通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了容器帶漆進(jìn)行磁軛法檢測影響較�,。辉诿绹� ASME《鍋爐及壓力容器規(guī)范》第 V卷中,，提出磁粉檢測采用涂覆方法來提高表面對比度 [ 2 ] ,。薄漆層能提供磁痕觀察的對比度,，尤其是薄的白色或銀灰色漆層,，對于使用黑色磁粉配置的磁懸液檢測更容易發(fā)現(xiàn)缺陷。不必要的打磨漆層不僅耗費(fèi)大量的人力和物力,，而且對防腐層造成永久性的損害,，容器每次檢驗(yàn)進(jìn)行表面打磨會使壁厚減薄，反而對容器安全使用壽命帶來不利影響,。
3 檢測儀器和磁粉綜合靈敏度校驗(yàn)
由于容器內(nèi)外表面需檢測的焊縫部位分別處于平,、橫、立,、仰的全位置狀態(tài),，檢測前須用A1－30/100型標(biāo)準(zhǔn)試片校驗(yàn)儀器及磁粉的系統(tǒng)靈敏度，試片應(yīng)貼于操作條件最為惡劣、對檢測靈敏度影響最不利的仰立部位（如球形容器內(nèi)上極板焊縫,，臥式容器內(nèi)表面頂端焊縫）來校核綜合性能靈敏度,，才能保證不會發(fā)生缺陷漏檢。
4 檢測操作與質(zhì)量控制
任何檢測操作方法都是在以工件得到有效磁化的同時(shí),，獲得較好的磁痕顯示為目的,。用磁軛法檢測要達(dá)到這個(gè)目的，必須對磁極與被撿表面的接觸間隙,、磁軛在工件上的行走速度,、磁粉施加時(shí)機(jī)及被檢表面可見光照度等要點(diǎn)進(jìn)行全過程的質(zhì)量控制。
4.1磁極與被探表面接觸間隙的控制
壓力容器的形狀通常制造制作成球形或圓筒形結(jié)構(gòu),。如采用外側(cè)裝置有固定行走滾輪的旋轉(zhuǎn)磁場交叉磁軛檢測臥式容器環(huán)焊縫,，由于幾何形狀的影響，在同一焊縫部位在容器內(nèi)外檢測時(shí)其磁化效果可能不一樣,。
在外表面檢測時(shí)（如圖1左邊所示）,，交叉磁軛面對是凸的曲面，行走滾輪失去支撐作用,，磁極與工件完全接觸或間隙較小,，磁路中磁阻較小，被撿表面得到有效的磁化,，檢測靈敏度高,。
在內(nèi)表面檢測時(shí)，交叉磁軛面對是凹面（如圖1右邊所示）,，如果不對滾輪位置的調(diào)整,，由于外側(cè)滾輪的支撐，磁極與工件之間存在縫隙L0,，磁路中因縫隙產(chǎn)生漏磁場使磁阻增大,，導(dǎo)致被撿表面的磁通量減小，另一方面將擴(kuò)大磁極周圍的檢測盲區(qū),，檢測靈敏度降低,。以圖1為例，計(jì)算不同寬度的縫隙對磁場強(qiáng)度的影響,。
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設(shè)圖左邊外表面檢測時(shí),，磁軛與被撿表面完全接觸，形成環(huán)型回路長度為 L ,，磁極截面積為S,，線圈總匝數(shù)為N ，各匝中電流強(qiáng)度為 I,，磁導(dǎo)率為μ,，根據(jù)磁路定律得回路中的磁通量
式中： R—為總磁阻
圖右邊在內(nèi)表面檢測時(shí),，磁軛與被撿表面存在接觸縫隙L0，它的存在使總磁阻R增加了L0 / S0,，這時(shí)工件磁通量為
式中： L0 — 縫隙寬度
S0 — 縫隙截面積
以圖一的檢測為例,，設(shè)圖中L = 440 mm，N = 1000匝,， I = 5 A ,，μ= 600， 計(jì)算磁極與被撿表面存在的縫隙分別為 0,、1 mm,、2mm 時(shí)，磁場強(qiáng)度H各為多少,？
當(dāng)縫隙較窄的情況下,，縫隙內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度近似等于鐵心內(nèi)的磁感應(yīng)強(qiáng)度（B = B0 = H），并設(shè)S0 = S ,，則可用磁感應(yīng)通量Φ表示H,，由公式（2）得
當(dāng)交叉磁軛的一對磁極與被檢測工件表面完全接觸時(shí)縫隙 L0 = 0，這時(shí)磁極回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度H0（Φ）為
當(dāng)交叉磁軛的一對磁極與被檢測工件表面接觸縫隙均為1 mm 時(shí),，L0 = 1+1=2,，磁極回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度H1為
當(dāng)兩個(gè)磁極與工件接觸縫隙擴(kuò)大到2 mm 時(shí)L0 = 2 + 2 = 4，磁極回路中的磁感應(yīng)強(qiáng)度H2為
通過計(jì)算表明,，磁極與工件之間縫隙為1 mm 時(shí),，磁場強(qiáng)度僅是沒有縫隙時(shí)的26 %，縫隙為2 mm時(shí)是15 %,，磁場強(qiáng)度隨著縫隙的增大而急速下降,，導(dǎo)致被檢測工件表面磁化達(dá)不到規(guī)范要求，可能發(fā)生漏檢,。因此,，檢測人員在不規(guī)則的工件表面磁化時(shí)，注意通過調(diào)整磁極方位的操作使接觸間隙最小,，是控制磁化質(zhì)量的重要手段,。特別是圓筒形結(jié)構(gòu)的容器，在內(nèi)部面對碟型封頭拼縫與環(huán)縫的丁字焊縫處檢測時(shí),，磁極與工件接觸縫隙更大,，必要時(shí)應(yīng)拆除滾輪分段磁化操作、或采用單向磁軛磁化來保證檢測靈敏度,。
4.2 控制磁軛行走速度
檢測操作時(shí)必須控制磁軛行走速度，保證磁化時(shí)間在規(guī)定的范圍之內(nèi),，行走速度參照速度公式（3）計(jì)算選定：
式中 V — 磁軛行走速度
S — 磁軛有效檢測寬度
T — 規(guī)定的磁化時(shí)間
如某型號的交叉磁軛兩磁極內(nèi)側(cè)在行走方向上的跨越寬度為100mm,，其實(shí)際有效檢測寬度為S = 80mm,，查得JB/T 4730 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)法的通電磁化時(shí)間為T = 1 ~ 3S ，則磁軛行走檢測速度V據(jù)公式（4）得
由計(jì)算結(jié)果可得正常的檢測對接焊縫的速度在每分鐘1米左右為合適,。
以上計(jì)算未包括噴灑磁懸液的時(shí)間,，鑒于在用容器現(xiàn)場檢測的復(fù)雜性，磁軛的行走速度應(yīng)與檢測方法,、磁懸液的潤濕性能,、被檢部位的表面狀態(tài)和檢測所處部位的不同而異，最好通過貼標(biāo)準(zhǔn)試片進(jìn)行測試確定,。若磁軛行走速度過快,，工件得不到有效磁化，則很有可能發(fā)生漏檢,。
4.3 使用馬蹄磁軛法檢測操作質(zhì)量控制
4.3.1 板對接焊縫檢測
使用馬蹄磁軛法檢測板對接焊縫時(shí),，取磁極間距L≥75mm，應(yīng)將焊縫分段標(biāo)記,，在每一個(gè)檢測區(qū)段內(nèi)將磁極連線與焊縫中心線成45度角（β角≈900）作兩次互為垂直的磁化檢測,，且保證磁極間距L≥75mm，每個(gè)檢測區(qū)段之間距離b≤L/2（至少有15mm 以上的重疊）,，β角≈900,，如圖2所示。
4.3.2 筒體與接管角焊縫檢測
使用馬蹄磁軛法檢測筒體與接管角焊縫時(shí),，將活絡(luò)磁極跨在管道與容器筒體之間檢測角焊縫的縱向缺陷,，須保證磁極間距L1≥75mm，兩次磁化檢測部位的重疊區(qū)域b1≤L1/2,；再將磁軛沿著焊縫長度方向磁化檢測焊縫的橫向缺陷,，須保證磁極間距L2＞75mm，兩次磁化檢測部位的重疊區(qū)域b2≤L2－50,，磁極放置位置,、磁極間距和磁化重疊的要求如圖3所示。
4.3.2 管與接管角焊縫檢測
使用馬蹄磁軛法檢測管與接管角焊縫時(shí),，將活絡(luò)磁極跨在管道與容器筒體之間檢測角焊縫的縱向缺陷,，須保證磁極間距L1≥75mm，兩次磁化檢測部位的重疊區(qū)域b1≤L1/2,；再將磁軛沿著焊縫長度方向磁化檢測焊縫的橫向缺陷,，兩次磁化檢測部位的重疊區(qū)域b2≤L2－50，磁極放置位置,、磁極間距和磁化重疊的要求如圖4所示,。
4.4 施加磁懸液操作質(zhì)量控制
4.4.1 保證磁懸液潤濕效果
對于濕法檢測，保證受檢部位被磁懸液完全潤濕是缺陷檢出的前提,。檢測中如發(fā)現(xiàn)磁懸液不是始終地覆蓋被檢部位,，而是分離成斑塊狀或者收斂成溝渠狀流淌時(shí),，則為磁懸液未潤濕表面，應(yīng)立即停止檢測,，對被檢表面重新處理,。若使用的是水基磁懸液，須在被檢表面上進(jìn)行“水?dāng)嘣囼?yàn)”合格后方可繼續(xù)檢測,。
4.4.2 優(yōu)化磁懸液的噴灑點(diǎn)
檢測立式容器縱縫或臥式容器環(huán)縫時(shí),，磁軛磁化的方向應(yīng)自上而下，磁懸液的噴灑點(diǎn)為磁化區(qū)域的正前方,，如圖5所示,。
檢測立式容器環(huán)縫或臥式容器縱縫時(shí)，磁軛磁化的方向應(yīng)自左至右,，磁懸液的噴灑點(diǎn)為磁化區(qū)域的前上方,，如圖6所示。讓磁懸液自然流淌于整個(gè)被檢區(qū)域,，噴灑方向與磁軛行走檢測方向相同,。
4.5 環(huán)境光照度的控制
檢測現(xiàn)場被檢表面可見光照度應(yīng)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，均勻而明亮的照明是檢測操作取得成效的基礎(chǔ),，磁粉檢測全過程必須在充足的自然光或白光下進(jìn)行,。
5 磁痕的判別
對磁痕顯示的判別是一項(xiàng)細(xì)致的技術(shù)操作，檢測人員須隨身攜帶如放大鏡,、角向砂輪或短鋸片等工具,，通常通過以下操作方法對顯示磁痕進(jìn)行判別。
5.1 改變磁極位置,、重復(fù)檢測法
在產(chǎn)生磁痕跡像的部位用改變磁極方位,、重復(fù)磁化檢測操作等方法進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，判別是否為因操作不當(dāng)或者其他原因引起的偽磁痕顯示,。
5.2 改變被檢表面狀態(tài)法
用砂輪,、短鋸片或銼刀將顯示磁痕的被檢部位稍加修磨，改變被檢部位的表面狀態(tài)后重復(fù)磁化檢測,，判別是否為因表面外形結(jié)構(gòu)引起的非相關(guān)磁痕顯示,，改變被檢表面狀態(tài)的方法非常有效。如果通過改變了工件表面狀態(tài)仍有磁痕顯示,，應(yīng)作為缺陷磁痕處理,。
對于嚴(yán)重的裂紋缺陷磁痕應(yīng)予照相方法記錄存檔，照相時(shí)須放置一把短尺在磁痕旁邊方便對缺陷進(jìn)行定量。缺陷磁痕的評定應(yīng)按規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,。
