磁粉检测简介及其在电厂设备中的应用

摘 要：无损检测是利用物质的声、光、热、磁和电等特性，来检测材料或者工件中缺陷的方法，目前主要的检测方法有磁粉检测、渗透检测、超声检测和射线检测四种。文章对磁粉检测做了简单的介绍并简述其在电厂设备中的应用。

关键词：磁粉；检测；铁磁性；缺陷

1 磁粉检测的原理和特点

磁粉检测是通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一项无损检测方法。

磁粉检测的原理是铁磁性材料被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁感应线发生局部变形而产生漏磁场，吸附工件表面的磁粉，在一定的光照下形成目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、大小、形状和严重程度。磁粉检测可检测出铁磁性材料表面和近表面的缺陷；检测灵敏度高；不受工件大小和形状的限制；检测速度快，工艺简单，重复检测性好。但它仅限于铁磁性材料使用；只能检测表面和近表面缺陷；检测灵敏度与磁化方向有很大关系；容易产生非相关显示；必要时需要退磁处理。

2 被检工件的磁化

2.1 磁化方法

磁粉检测必须在被检工件内或在其周围建立一个磁场，磁场建立的过程就是工件的磁化过程。根据建立磁场的方向不同，磁化方法有以下分类：

2.1.1 周向磁化

使电流通过空心工件孔中的导体，或者给工件直接通电，在工件中建立一个磁场方向与工件轴线相垂直的闭合磁场。周向磁化可用于发现工件轴向方向的缺陷。

2.1.2 纵向磁化

利用通电线圈环绕工件，使工件中的磁感应线与线圈的中心轴线平行。纵向磁化可用于发现与工件轴线相垂直的缺陷。

2.1.3 多向磁化

在工件中产生一个方向和大小都随时间变化的磁场。多向磁化可以发现工件上多个方向的缺陷。

2.2 磁化磁场的方向与磁场强度

当磁化磁场产生的磁感应线与缺陷方向垂直时，在缺陷处能获得最大的漏磁场。在焊缝磁粉检测中，为得到较高的检测灵敏度，通常在被检测工件上至少使用两个近似相互垂直方向的磁化磁场。

为了保证检测结果的准确性，磁化磁场必须有足够的强度。在承压设备无损检测中，磁化磁场的强度用电磁轭的提升力做为评价标准。当磁轭间距最大时，交流电磁轭的提升力不少于45N；直流电磁轭的提升力不少于177N；交叉磁轭的提升力不少于118N。

3 磁粉检测的工艺

根据被检测工件的形状、尺寸和可能出现缺陷的部位、性质、方向和形状等的不同，所采用的磁粉检测方法也不尽相同，但其检测步骤大体如下：

3.1 预处理

校验检测设备的灵敏度，除去被检测工件表面的铁锈、油污、氧化层等，必要时需在被检工件表面均匀地喷涂一薄层反差增强剂。

3.2 磁化

3.2.1 确定磁化方法。一般的铁磁性材料都使用连续法检测；矫顽力在1kA/m，剩磁在0.8T以上或使用连续法难以检测的工件选用剩磁法检测。

3.2.2 确定磁化方向。应尽可能使磁场方向与缺陷分布方向垂直。

3.2.3 确定磁化电流。交流电磁化对工件表面微缺陷的检测灵敏度高；直流电磁化可检测工件近表面最深的缺陷。

3.2.4 确定磁化的通电时间。采用连续法时，应在施加磁粉工作结束后再切断磁化电流。

3.3 施加磁粉或磁悬液

采用干法检测时，应使干磁粉喷成雾状；湿法检验时，磁悬液需经过充分的搅拌，然后进行喷洒。

3.4 磁痕的观察和记录

磁痕的观察和记录应在磁痕形成后立即进行。使用非荧光磁粉检测时，可见光照度不得低于500lx；荧光磁粉检测时，黑光辐照度不得低于1000μW/cm2。

3.5 缺陷评级

磁粉检测显示的磁痕，要先鉴别是否是由缺陷引起的，再根据标准对缺陷引起的磁痕进行评级。

3.6 退磁

如果工件上存在的剩磁影响工件的进一步加工和使用，此时应对工件进行退磁处理。

3.7 后处理

磁粉检测结束应清除被检工件表面的磁粉、磁悬液或反差增强剂。

4 磁粉检测在电厂设备中的应用

4.1 磁粉检测在压力容器检验中的应用

在对压力容器的探伤中，磁粉检测针对的主要是焊缝，多采用连续法检测，常用便携式设备进行分段探伤。

磁化方法的选择，是检测人员关注的重点。压力容器部件形状复杂，磁粉探伤的磁化方法又多种多样，所以，检测过程中需要根据不同的情况选用合适的磁化方法。目前为止，最常用的磁化方法是磁轭法和交叉磁轭法。但是磁轭法检测效率低，交叉磁轭法无法对角焊缝进行检测，触头法和绕电缆法很好地解决了成一定角度角焊缝和球罐柱腿与球壳板角焊缝探伤的问题。在未来的发展中，继续开发触头法和绕电缆法，充分解决角焊缝的探伤问题，将会是工程技术人员关注的重点之一。

4.2 磁粉检测在汽轮机叶片检测中的应用

叶片是汽轮机中将气流的动能转换为有用功的极其重要的部件，其运行工况直接关系到汽轮机及整个电厂的安全运行。汽轮机叶片叶身初期损坏的表现形式为表面裂纹，主要发生在出汽侧边缘，大多与边缘垂直，所以对叶片叶身主要是检测其表面缺陷。

汽轮机叶片的几何形状比较复杂，对于齿根部位、叶片进出汽边断面、叶片司太立合金退刀槽等特殊部位的缺陷，采用叶片专用的磁力探伤设备，运用连续法检测，配合相应的磁粉，能够取得很好的效果。

4.3 实际检测中应注意的问题

在实际的磁粉检测工作中，为了提高磁粉检测的灵敏度，剔除非相关显示和伪显示，应该注意以下几个方面。

（1）对人员的要求：检测人员的操作技能、实践经验和工作责任心对检测结果的准确性有着直接的影响。因此从事承压设备的无损检测人员，应取得相应的无损检测资格，同时熟悉电厂相关设备，通晓金属材料和加工工艺等相关知识，并且具有高度的责任心。（2）检测面的准备：磁粉检测前，需清除工件表面的铁锈、油污、氧化层等，使工件显出金属光泽。（3）磁悬液的选用：磁悬液分为水悬液和油悬液。装有油介质的工件应选择油悬液，含较多水介质的工件应选择水悬液。否则很可能造成探伤过程无法继续。（4）探伤操作方法与质量控制；用磁轭法和交叉磁轭法探伤时，必须对磁轭的检测灵敏度、提升力、磁轭的行走速度、磁粉施加时机以及被检工件表面可见度等要点进行全过程的质量控制，严格按照检测工艺卡要求执行。

参考文献

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