磁粉探伤在电站锅炉定期检验中的应用

前言：在电站锅炉定期检验中，除进行宏观检验、壁厚测量外，还要利用各种无损检测手段对焊缝区域、管孔周围及弯管外弧进行检测。而使用最多的方法就是磁粉探伤，由于磁粉探伤方法具有工艺简便、效率高、检测灵敏度高、缺陷显示直观等优点，因此，被广泛地应用于电站锅炉定期检验中。实践证明，定期检验中检出的大量缺陷，多数是由磁粉探伤检测出来的，因而，磁粉探伤的准确性直接影响电站锅炉定期检验的质量。

1.磁粉探伤的基本原理、优点和局限性

具有铁磁性的材料和工件被磁场磁化后，由于缺陷、几何形状等不连续性的存在，使材料和工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在材料和工件表面的磁粉，形成肉眼可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。这就是磁粉探伤的基本原理。

磁粉探伤具有可检测出铁磁性材料表面和近表面开口和不开口的缺陷，能直观地显示出缺陷的位置、形状、大小，具有很高的检测灵敏度，检测工艺简便、速度快、成本低、污染轻，不受工件大小和几何形状的影响，检查缺陷重复性好等优点。

同时，磁粉探伤又有其局限性，表现在只能检测铁磁性材料、不能检测奥氏体不锈钢材料和奥氏体不锈钢焊缝及非铁磁性材料，只能检测表面和近表面缺陷，点状缺陷和与工件表面夹角小于20°的分层不易被发现，易产生非相关显示，用通电法和触头法磁化时易产生电弧烧伤工件。

2.电站锅炉用钢（铁磁性与非铁磁性材料）简介

2.1 锅筒

高压、超高压及亚临界锅炉锅筒，通常采用屈服强度等级为400MPa或更高强度等级的钢种。如SA299（ASME）、A299、14MnMoVg、A302(ASTM)、BHW38(德国)、13MnNiMoNb等，皆属铁磁性材料。

2.2 集箱、蒸汽管道

集箱、蒸汽管道用钢应具有足够高的蠕变强度、持久强度、持久塑性和抗氧化性能。如15MoG、12CrMoG、12CrMoV、12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB(钢102)、15NiCuMoNb5（WB36）、10Cr9Mo1VNb（P91）等，皆属铁磁性材料。

2.3 受热面

过热器管和再热器管用钢应具有足够高的蠕变强度、持久强度、持久塑性，并在高温、长期运行过程中，具有相对稳定的组织和性能，以及高的抗氧化性能。如12Cr1MoVG、12Cr2MoWVTiB(钢102)、1Cr18Ni9（304）、SUS304 TP（JIS）、TP304H（ASME）、1Cr19Ni11Nb（347）、SUS347TP（JIS）、TP347H（ASME）等。其中多为铬镍奥氏体不锈热强钢，属非铁磁性钢。

3.磁粉探伤在电站锅炉定期检验中的应用

目前，磁粉探伤被广泛地应用于电站锅炉各种承压、承重部件及焊缝表面缺陷的检测。

磁粉探伤磁化方法有多种，一般根据被探工件特点选择，如周向磁化的常用方法有通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法、感应电流法、绕电缆法等，纵向磁化的方法有线圈法、永久磁铁法，多向磁化有交叉磁轭法、交叉线圈法等。不同方法有不同的特点，如触头法是用两支杆触头接触工件表面，通电磁化，在平板工件上磁化能产生一个畸变的周向磁场，用于发现与两触头连线平行的不连续性，用较小的磁化电流就可在工件局部得到必要的磁场强度，灵敏度高，使用方便。

尽管磁粉探伤方法多种多样，但由于电站锅炉定期检验中的磁粉探伤主要是针对焊缝（对接焊缝、角焊缝）、管孔、弯管外弧等部位，，故无法使用固定式设备，只能用便携式设备分段探伤，致使电站锅炉定期检验对磁粉探伤方法的选择受到限制。目前常用的方法有以下几种：

3.1 磁轭法：应用较为广泛，该方法设备简单，操作方便，活动关节磁轭法可检角焊缝，使用中为检出各个方向的缺陷，必须在同一部位至少作两次互相垂直的探伤，且应将焊缝划分为若干个受检段，检测操作时应有一定的重叠，此方法效率低，操作不当可能造成漏检。

3.2 交叉磁轭法：是目前电站锅炉定期检验中应用最广的一种方法，可产生旋转磁场，探伤效率高，灵敏度高，操作简单，一次磁化可检出各方向的缺陷，适于长的对接焊缝（如锅筒纵环焊缝）、大直径管道弯管外弧面的探伤，对角焊缝则不适用。

3.3 触头法：属单方向磁化方法，电极间距可以调节，可根据探伤部位情况及灵敏度要求确定电极间距和电流大小，对于角焊缝可灵活调节，该方法和磁轭法一样，同一部位也要进行两次互相交叉垂直的探伤。

3.4 线圈法：对于管道圆周焊缝可以用绕电缆法探伤，属纵向磁化，可发现焊缝及热影响区的纵向裂纹。

在电站锅炉定期检验中使用最多的方法是交叉磁轭法和磁轭法两种。对于锅筒对接的纵、环焊缝，交叉磁轭法操作方便、灵敏变高、效率高。对于接管角焊缝，交叉磁轭法无法检验，活动关节磁轭法能较好的解决与筒体或管道垂直的接管角焊缝探伤，对于成一定角度的接管角焊缝探伤，则存在一定的困难，而触头法和线圈法则能较好的解决此问题。

4.磁粉探伤应注意的几个问题

尽管磁粉探伤灵敏度高，但如果操作不当也会造成漏检，不但发挥不出磁粉探伤的优势，反而会因漏检而给电站锅炉的安全运行带来隐患。操作中应注意以下几个问题：

4.1 检测面的清理打磨。检测时一定要对焊缝及两侧适当宽度进行认真清理、打磨，以彻底去除覆盖物，露出金属光泽为合格，否则会掩盖缺陷，影响缺陷显示，造成漏检。

4.2 正确选择磁悬液。目前采用的湿法磁悬液主要有水悬液和油悬液两种。水悬液成本低，配制简单，喷洒方便，目前多用；油悬液流动性好，但成本高且有一定的危险性。应根据设备和环境具体情况，来选择水或油悬液。

4.3 操作方法应正确。如使用交叉磁轭探伤时，应连续行走探伤，不仅效率高，而且可靠性高，不能采取固定分段对焊缝探伤。此外，对磁悬液的喷洒也应合理、科学，应严格按JB/T4730.4―2005标准的要求，即探伤环缝时，磁悬液应喷洒在行走方向的前上方，检查纵缝时，应喷洒在行走方向的正前方。

4.4 尽量使用交流电磁轭。为了解决现场接电源问题，近几年可充电的直流电磁轭的使用率越来越多，但对于工件表面因疲劳引起的微小裂纹的检测，由于交流电的趋肤效应，交流电磁轭的检测灵敏度更高、更有效。

4.5 使用其他探伤方法进行复核。有时，因工件变截面、金相组织不均匀、材料磁导率突变、非铁磁性的奥氏体焊缝等因素的存在，而产生的非相关显示，有必要使用渗透等探伤方法进行复核。

总之，磁粉探伤在电站锅炉定期检验中的应用还需要我们继续研究、探索，使之在实际工作中发挥更大的作用。