磁粉检测在液化石油磁翻板液位计焊缝中的应用

 

    随着石化工业的发展和人民生活水平的提高，液化石油气被广泛的用作燃气，其需求量不断增大，各地先后建立起大量的液化石油气站。由于液化石油气这种介质易燃、易爆，如果产生泄露，可能会发生非常严重的后果，给人民生命财产造成很大的危害。因此，液化石油磁翻板液位计除了在制造和安装过程中要控制其质量之外，还须在储罐使用期间定期检验，以保证储罐的安全使用。

    液化石油磁翻板液位计一般采用双标准椭圆封头，双鞍座支承的卧式圆筒形固定式储罐，由筒体、封头、人孔、支座、液位计及接管等部件组成［1］。这些部件的连接都是通过焊接工艺将其组合在一起，在焊接的过程中，由于焊接工艺及人为因素的影响，可能会产生制造过程中的缺陷，这些缺陷主要包括未焊透、未融合、气孔、夹杂、裂纹等［2］。液化石油磁翻板液位计的工作环境较为复杂，筒体、封头的焊缝长期处于应力及腐蚀环境中，极易诱发筒体内壁焊缝及热影响区附近表面的应力腐蚀裂纹［3］，因此，对于封头、筒体焊缝的内外表面均需要进行全面检测;另外，人孔以及接管焊缝的内外表面也需要进行全面检测。

    液化石油磁翻板液位计的材质一般为Q345Ｒ，对于Q345Ｒ这种铁磁性材料，NBT47013《承压设备无损检测》规定应优先选用磁粉检测［4］。磁粉检测的方法具有检测可靠、灵敏度高、不破坏被检对象、可现场实施检测等优点，利用磁粉检测可以很好的发现储罐焊缝表面及近表面的缺陷。实际检验中，大部分缺陷几乎都是通过磁粉检测发现的，因此，磁粉检测方法是液化石油磁翻板液位计定期检验首选的无损检测方法。

 

1 磁粉检测原理及特点

1． 1 磁粉检测原理

铁磁性材料被磁化后，其内部产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场。如果这时在工件上撒上磁粉，漏磁场就会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积(称这种堆积为磁痕)，从而显示缺陷。通过磁粉检测可检出铁磁性材料中的裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物等缺陷，具有很高的检测灵敏度［5］。

 

1．2磁粉检测特点

    磁粉检测适宜铁磁材料探伤，不能用于非铁磁材料;可以检出表面和近表面缺陷，不能用于检测内部缺陷;检测灵敏度很高，可以发现极细小的裂纹以及其他缺陷;检测成本很低，速度快;工件的形状和尺寸有时因难以磁化而对探伤有影响。

 

2液化石油磁翻板液位计的缺陷分布

    目前，各气站的储罐主要以手工电弧焊焊接的储罐为主，其缺陷分布情况为:焊接接头上裂纹多，母材上的裂纹少，储罐内表面裂纹较多，外表面裂纹少，环焊缝上裂纹多，纵焊缝上裂纹少，焊缝上横向裂纹多，纵向裂纹少。且裂纹的类型主要是内表面的应力腐蚀裂纹，主要原因是，储罐内残液水分比较大，储罐内比较潮湿，由于焊缝的硬度比较大，材料韧性降低，容易拉裂，所以储罐内表面易产生应力腐蚀裂纹。根据日本对储罐裂纹统计结果，焊接接头区产生的裂纹占全部裂纹的72%，装配点焊位置上的裂纹占全部裂纹的26%，人孔及接管处的裂纹占全部裂纹的2%［6］。

 

3磁粉检测方法的选择

    磁粉检测的磁化方法有很多种，一般需要根据被检测对象的特点进行选择，这里主要讨论储罐焊缝的检测，一般选择便携式设备进行探伤。

    

3．1磁轭法

    目前，特种设备检测上应用的较广泛的是带活动关节的电磁轭，该方法操作简单，活动关节可检测角焊缝，但是检测的过程中为了检测出各个方向的缺陷，必须在同一个部位作两次相互垂直的检测，并且需要将焊缝划分成若干块区域进行分段检测，效率较低，容易漏检。

 

3．2交叉磁轭法

电磁轭有两个磁极，进行磁化只能发现与两极连线垂直的和成一定角度的缺陷，对平行于两磁极连线方向缺陷则不能发现。使用交叉磁轭可在工件表面产生旋转磁场，国内外大量实践证明，这种多向磁化技术可以检测出非常小的缺陷，因为在磁化循环的每个周期都使磁场方向与缺陷延伸方向相垂直，所以一次磁化可检测出工件表面任何方向的缺陷，检测效率高，但是交叉磁轭法只适用于较长的对接焊缝的检测，对角焊缝不适用。

 

4 缺陷的检测

 

4．1确定磁化规范

    对于筒体的对接焊缝选择交叉磁轭法，通过测定其提升力，由于筒体厚度一般都在10mm以上，故采用交流电，至少应有118N的提升力(磁极与被检测表面间隙为0．5mm)［4］，在现场检测时，通过标准试片上的磁痕显示来验证磁化规范是否达到检测要求。

 

4．2检测步骤

    (1)储罐表面处理，为了保证操作和检测灵敏度的可靠，应对储罐焊缝及热影响区需检查的部位进行严格的清理，除去表面的油污、锈蚀/油漆等，并进行打磨和适当的抛光。

    (2)选择磁悬液，目前采用的湿法探伤磁悬液主要有水磁悬液和油磁悬液，水磁悬液由一定量磁膏分散于水中构成，成本低，配置简单，喷洒方便，目前现场使用较普遍。油磁悬液流动性好，但成本高且有一定的危险性。对于储罐内部焊缝的检测，可以采用荧光湿法，由于储罐内部光照度较低，荧光水磁悬液配合便携式黑光灯能够提高检测的灵敏度。

    (3)检验检测灵敏度，根据NB/T47013．4－2015《承压设备无损检测磁粉检测》规定，用标准试片校验检测灵敏度。

    (4)实施检测，待上述过程完成之后即可进行检测，使用交叉磁轭时，行走的同时施加磁悬液，对于储罐的环焊缝，交叉磁轭自上而下行走，磁悬液施加于行走前方。

    (5)磁痕观察与识别，水磁悬液在白光下(1000lx)条件下观察，荧光湿法需配合黑光灯观察(黑光辐照度需不小于1000μW/cm2)。由于形成磁痕的影响因素很多，在观察的时候要注意区分相关显示和非相关显示。

 

(6)磁痕记录，将相关显示的磁痕予以记录存档。

 

(7)退磁，由于Q345Ｒ为低碳钢，其具有低剩磁高磁导率的特点，因此对于储罐无需进行退磁。

    对于检测出的缺陷，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补焊，应将其边缘打磨平滑，避免造成应力集中;若是凹坑深度较大，还需要进行补焊，补焊的部位还需要进行无损检测。

 

5结语

    为了保证液化石油磁翻板液位计使用的可靠性，必须按照标准要求对其进行磁粉检测，检测的过程中必须严格控制灵敏度、分辨率和可靠性这三个重要指标。交叉电磁轭连续法对焊缝检测的过程中，交叉磁场逐渐远离起始检测位置，这会对起始检测点起到退磁的效果，因此在施加磁悬液检测的过程中，zui好是一边喷洒磁悬液一边观察，避免可能降低检测灵敏度的情况。