磁粉檢測在液化石油磁翻板液位計焊縫中的應用

 

    隨著石化工業的發展和人民生活水平的提高，液化石油氣被廣泛的用作燃氣，其需求量不斷增大，各地先后建立起大量的液化石油氣站。由于液化石油氣這種介質易燃、易爆，如果產生泄露，可能會發生非常嚴重的后果，給人民生命財產造成很大的危害。因此，液化石油磁翻板液位計除了在制造和安裝過程中要控制其質量之外，還須在儲罐使用期間定期檢驗，以保證儲罐的安全使用。

    液化石油磁翻板液位計一般采用雙標準橢圓封頭，雙鞍座支承的臥式圓筒形固定式儲罐，由筒體、封頭、人孔、支座、液位計及接管等部件組成［1］。這些部件的連接都是通過焊接工藝將其組合在一起，在焊接的過程中，由于焊接工藝及人為因素的影響，可能會產生制造過程中的缺陷，這些缺陷主要包括未焊透、未融合、氣孔、夾雜、裂紋等［2］。液化石油磁翻板液位計的工作環境較為復雜，筒體、封頭的焊縫長期處于應力及腐蝕環境中，極易誘發筒體內壁焊縫及熱影響區附近表面的應力腐蝕裂紋［3］，因此，對于封頭、筒體焊縫的內外表面均需要進行全面檢測;另外，人孔以及接管焊縫的內外表面也需要進行全面檢測。

    液化石油磁翻板液位計的材質一般為Q345Ｒ，對于Q345Ｒ這種鐵磁性材料，NBT47013《承壓設備無損檢測》規定應優先選用磁粉檢測［4］。磁粉檢測的方法具有檢測可靠、靈敏度高、不破壞被檢對象、可現場實施檢測等優點，利用磁粉檢測可以很好的發現儲罐焊縫表面及近表面的缺陷。實際檢驗中，大部分缺陷幾乎都是通過磁粉檢測發現的，因此，磁粉檢測方法是液化石油磁翻板液位計定期檢驗首選的無損檢測方法。

 

1 磁粉檢測原理及特點

1． 1 磁粉檢測原理

鐵磁性材料被磁化后，其內部產生很強的磁感應強度，磁力線密度增大幾百倍到幾千倍，如果材料中存在不連續，磁力線會發生畸變，部分磁力線有可能逸出材料表面，從空間穿過，形成漏磁場。如果這時在工件上撒上磁粉，漏磁場就會吸附磁粉，形成與缺陷形狀相近的磁粉堆積(稱這種堆積為磁痕)，從而顯示缺陷。通過磁粉檢測可檢出鐵磁性材料中的裂紋、發紋、白點、折疊、夾雜物等缺陷，具有很高的檢測靈敏度［5］。

 

1．2磁粉檢測特點

    磁粉檢測適宜鐵磁材料探傷，不能用于非鐵磁材料;可以檢出表面和近表面缺陷，不能用于檢測內部缺陷;檢測靈敏度很高，可以發現極細小的裂紋以及其他缺陷;檢測成本很低，速度快;工件的形狀和尺寸有時因難以磁化而對探傷有影響。

 

2液化石油磁翻板液位計的缺陷分布

    目前，各氣站的儲罐主要以手工電弧焊焊接的儲罐為主，其缺陷分布情況為:焊接接頭上裂紋多，母材上的裂紋少，儲罐內表面裂紋較多，外表面裂紋少，環焊縫上裂紋多，縱焊縫上裂紋少，焊縫上橫向裂紋多，縱向裂紋少。且裂紋的類型主要是內表面的應力腐蝕裂紋，主要原因是，儲罐內殘液水分比較大，儲罐內比較潮濕，由于焊縫的硬度比較大，材料韌性降低，容易拉裂，所以儲罐內表面易產生應力腐蝕裂紋。根據日本對儲罐裂紋統計結果，焊接接頭區產生的裂紋占全部裂紋的72%，裝配點焊位置上的裂紋占全部裂紋的26%，人孔及接管處的裂紋占全部裂紋的2%［6］。

 

3磁粉檢測方法的選擇

    磁粉檢測的磁化方法有很多種，一般需要根據被檢測對象的特點進行選擇，這里主要討論儲罐焊縫的檢測，一般選擇便攜式設備進行探傷。

    

3．1磁軛法

    目前，特種設備檢測上應用的較廣泛的是帶活動關節的電磁軛，該方法操作簡單，活動關節可檢測角焊縫，但是檢測的過程中為了檢測出各個方向的缺陷，必須在同一個部位作兩次相互垂直的檢測，并且需要將焊縫劃分成若干塊區域進行分段檢測，效率較低，容易漏檢。

 

3．2交叉磁軛法

電磁軛有兩個磁極，進行磁化只能發現與兩極連線垂直的和成一定角度的缺陷，對平行于兩磁極連線方向缺陷則不能發現。使用交叉磁軛可在工件表面產生旋轉磁場，國內外大量實踐證明，這種多向磁化技術可以檢測出非常小的缺陷，因為在磁化循環的每個周期都使磁場方向與缺陷延伸方向相垂直，所以一次磁化可檢測出工件表面任何方向的缺陷，檢測效率高，但是交叉磁軛法只適用于較長的對接焊縫的檢測，對角焊縫不適用。

 

4 缺陷的檢測

 

4．1確定磁化規范

    對于筒體的對接焊縫選擇交叉磁軛法，通過測定其提升力，由于筒體厚度一般都在10mm以上，故采用交流電，至少應有118N的提升力(磁極與被檢測表面間隙為0．5mm)［4］，在現場檢測時，通過標準試片上的磁痕顯示來驗證磁化規范是否達到檢測要求。

 

4．2檢測步驟

    (1)儲罐表面處理，為了保證操作和檢測靈敏度的可靠，應對儲罐焊縫及熱影響區需檢查的部位進行嚴格的清理，除去表面的油污、銹蝕/油漆等，并進行打磨和適當的拋光。

    (2)選擇磁懸液，目前采用的濕法探傷磁懸液主要有水磁懸液和油磁懸液，水磁懸液由一定量磁膏分散于水中構成，成本低，配置簡單，噴灑方便，目前現場使用較普遍。油磁懸液流動性好，但成本高且有一定的危險性。對于儲罐內部焊縫的檢測，可以采用熒光濕法，由于儲罐內部光照度較低，熒光水磁懸液配合便攜式黑光燈能夠提高檢測的靈敏度。

    (3)檢驗檢測靈敏度，根據NB/T47013．4－2015《承壓設備無損檢測磁粉檢測》規定，用標準試片校驗檢測靈敏度。

    (4)實施檢測，待上述過程完成之后即可進行檢測，使用交叉磁軛時，行走的同時施加磁懸液，對于儲罐的環焊縫，交叉磁軛自上而下行走，磁懸液施加于行走前方。

    (5)磁痕觀察與識別，水磁懸液在白光下(1000lx)條件下觀察，熒光濕法需配合黑光燈觀察(黑光輻照度需不小于1000μW/cm2)。由于形成磁痕的影響因素很多，在觀察的時候要注意區分相關顯示和非相關顯示。

 

(6)磁痕記錄，將相關顯示的磁痕予以記錄存檔。

 

(7)退磁，由于Q345Ｒ為低碳鋼，其具有低剩磁高磁導率的特點，因此對于儲罐無需進行退磁。

    對于檢測出的缺陷，可以采用打磨的方式去除，如果打磨之后存在的凹坑不需要補焊，應將其邊緣打磨平滑，避免造成應力集中;若是凹坑深度較大，還需要進行補焊，補焊的部位還需要進行無損檢測。

 

5結語

    為了保證液化石油磁翻板液位計使用的可靠性，必須按照標準要求對其進行磁粉檢測，檢測的過程中必須嚴格控制靈敏度、分辨率和可靠性這三個重要指標。交叉電磁軛連續法對焊縫檢測的過程中，交叉磁場逐漸遠離起始檢測位置，這會對起始檢測點起到退磁的效果，因此在施加磁懸液檢測的過程中，zui好是一邊噴灑磁懸液一邊觀察，避免可能降低檢測靈敏度的情況。