關(guān)于磁粉無損探傷技術(shù)論文(2)
關(guān)于磁粉無損探傷技術(shù)論文
副標(biāo)題#關(guān)于磁粉無損探傷技術(shù)論文篇二
磁粉探傷初探
摘 要：對(duì)于焊接質(zhì)量檢測(cè)方法多種多樣，磁粉檢測(cè)檢測(cè)物體的表面，尤其是鐵磁材料的表面效果特別好，由于不連續(xù)的磁痕堆集于被檢測(cè)表面上，所以能直觀地顯示出不連續(xù)的形狀、位置和尺寸，并可大致確定其性質(zhì)。本文講述磁粉檢測(cè)在焊縫中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：磁粉檢測(cè);焊件焊縫;技術(shù)分析
1 管座角焊縫的形成、結(jié)構(gòu)及應(yīng)力分布
1.1 管座角焊縫的形成和結(jié)構(gòu)
在靠火力發(fā)電的茅村發(fā)電廠，壓力容器及聯(lián)箱的制造和工程工藝管道的配管過程中，為便于汽水輸送、測(cè)量及儀表的安裝，會(huì)大量出現(xiàn)兩個(gè)圓柱體正交或斜交相貫的情況，對(duì)相貫線實(shí)施焊接所形成的焊縫是角焊縫。為避免強(qiáng)制對(duì)口，在容器或聯(lián)箱與接管間往往加裝管座。接管與筒體采用焊接方法連接而形成角焊縫，常見接管角焊縫的形式有插入式和安放式兩種。插入式管座角焊縫是接管座插入筒體內(nèi)焊接而成，這種角焊縫形式容易造成根部未焊透缺陷。安放式管座角焊縫是接管座安放在筒體上焊接而成，危害最大的缺陷是根部未焊透，未熔合和裂紋等縱向缺陷。由于管座及角焊縫的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和機(jī)組啟停過程中溫度變化等原因，會(huì)在焊縫上產(chǎn)生很大的應(yīng)力，所以管座角焊縫始終是承壓部件的應(yīng)力集中部位，且在裝配及焊接過程中工藝比較特殊，容易出現(xiàn)各種缺陷。
1.2 管座角焊縫應(yīng)力的產(chǎn)生和分布
1.2.1 管座角焊縫應(yīng)力的產(chǎn)生。集箱、容器或管道管座角接時(shí)在筒體上開孔后會(huì)在開孔處產(chǎn)生應(yīng)力集中，且應(yīng)力狀況復(fù)雜，最大應(yīng)力出現(xiàn)在垂直于拉伸方向的截面上。角焊縫中的應(yīng)力大致是以下幾種因素產(chǎn)生的：①由于介質(zhì)壓力作用而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，這種應(yīng)力可以是拉應(yīng)力，壓應(yīng)力，剪切應(yīng)力，彎曲應(yīng)力和復(fù)合應(yīng)力。②由于受壓原件的熱脹冷縮而產(chǎn)生附加應(yīng)力。③焊接過程中形成的殘余應(yīng)力。④由于部件重量或強(qiáng)行對(duì)口等原因而產(chǎn)生的附加應(yīng)力。
1.2.2 管座角焊縫的應(yīng)力分布。在插入式管座角焊縫結(jié)構(gòu)中存在未焊透，接管座與筒體之間的未焊透接頭往往存在間隙，接頭傳力時(shí)力流線偏轉(zhuǎn)很大，應(yīng)力分布很不均勻，在角焊縫的根部和焊趾處都有很大的應(yīng)力集中，而全焊透的接頭應(yīng)力集中和傳力則相對(duì)均勻一些。
1.3 管座角焊縫的裂紋
1.3.1 管座角焊縫裂紋形成機(jī)理。管座產(chǎn)生的裂紋大致分成兩種類型：高溫蠕變裂紋和應(yīng)力腐蝕裂紋。兩種裂紋產(chǎn)生的位置是不同的，蠕變裂紋在外壁焊趾處開裂，裂口向外張開，呈周向分布;應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生在管座內(nèi)壁，距離焊口有一定距離，腐蝕區(qū)域一般位于管軸線的一側(cè)。兩種裂紋均由應(yīng)力分布和環(huán)境等多種因素共同作用而產(chǎn)生。筒體接管座的軸向應(yīng)力是內(nèi)壓應(yīng)力、彎曲應(yīng)力及焊接殘余應(yīng)力的總和，在外壁焊趾截面處三個(gè)應(yīng)力分量都在外表面集中，因而焊趾是管座外壁的最大應(yīng)力作用點(diǎn)，且此處靠近焊接熱影響區(qū)，機(jī)械性能較低。由于管座的溫度是均勻的，因此蠕變裂紋總是選擇應(yīng)力最大點(diǎn)開裂，故總是發(fā)生在外壁焊趾處，呈周向分布。
1.3.2 管座角焊縫損壞的原因。管座角焊縫損壞的原因大致有以下幾種情況：①由于焊縫強(qiáng)度不夠，在大應(yīng)力的作用下而造成損壞。②焊縫結(jié)部未透的構(gòu)不理而造成的損壞。結(jié)構(gòu)不合理常會(huì)引起應(yīng)力集中，在應(yīng)力作用下可能萌生裂紋。如根插入式接管座形式，應(yīng)力集中更嚴(yán)重，容易萌生裂紋造成泄漏。③由于焊縫缺陷萌生裂紋造成損壞。焊縫中如果存在未焊透，未熔合，氣孔，夾渣等缺陷會(huì)造成應(yīng)力集中而萌生裂紋，擴(kuò)展至焊縫表面的現(xiàn)象也很常見。④其他因素，如膨脹受阻造成附加應(yīng)力過大，機(jī)組啟停或汽水不暢造成溫度梯度應(yīng)力過大等。
2 管座角焊縫的磁軛法磁粉檢測(cè)
2.1 規(guī)程對(duì)管座角驗(yàn)焊縫檢驗(yàn)的要求
管座角焊縫是部件的應(yīng)力集中部位，容易出現(xiàn)問題，是監(jiān)督檢驗(yàn)的重點(diǎn)。此類焊縫通常做表面探傷檢驗(yàn)，當(dāng)鐵磁性工件在條件具備情況下優(yōu)先選用靈敏度更高的磁粉探傷檢驗(yàn)，對(duì)此相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也做了明確的規(guī)定。
DL438中規(guī)定鍋筒上除下降管、給水管管座角焊縫外，其他管座角焊縫每種至少抽一個(gè)做無損探傷，其中包括小尺寸的管座角焊縫如各種儀表管座、加藥、取樣管座等。對(duì)高溫集箱和管道也是同樣的規(guī)定。DL647中規(guī)定過熱器出口集箱，集汽聯(lián)箱、主蒸汽、再熱蒸汽管道引出的空氣、取樣、壓力信號(hào)等小口徑管及其焊縫應(yīng)做重點(diǎn)檢查，必要時(shí)予以更換。其余標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)程如鍋爐定檢規(guī)，容器定檢規(guī)等也有類似條款。電廠監(jiān)督檢驗(yàn)所列小尺寸管座角焊縫檢驗(yàn)的范圍、數(shù)量更是超出標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.2 一般管座角焊縫的磁軛法MT檢測(cè)
對(duì)于管座角焊縫的表面檢驗(yàn)，JB/T4730中做了詳盡的規(guī)定。現(xiàn)場(chǎng)常用磁軛法對(duì)角焊縫磁化進(jìn)行缺陷的檢驗(yàn)，磁軛兩腳分別站立在接管上和筒體上進(jìn)行縱向(周向)裂紋的檢驗(yàn)。橫向裂紋的檢驗(yàn)磁軛直接跨站在焊縫上進(jìn)行。磁軛間距為75～200mm范圍內(nèi)，當(dāng)使用磁軛最大間距時(shí)，交流磁軛至少有45N的提升力，直流磁軛至少有177N的提升力，交叉磁軛至少有118N的提升力(磁極與試件表面間隙為0.5mm)。所用檢測(cè)設(shè)備，磁粉和磁懸液的綜合性能可用標(biāo)準(zhǔn)試片檢驗(yàn)，一般應(yīng)選用A1-30/100型標(biāo)準(zhǔn)試片。
2.3 小尺寸管座角焊縫的磁軛法MT檢測(cè)
2.3.1 常用的小尺寸管座角焊縫的磁軛法MT檢測(cè)方法分析。對(duì)小尺寸的管座角焊縫的磁軛法常使磁軛一腳搭接筒體或平面，另一腳搭接管座，與接管形成點(diǎn)或線接觸，導(dǎo)致磁軛對(duì)角焊縫的磁化強(qiáng)度降低，造成缺陷的漏磁減少影響探傷效果?？梢圆扇煞N方法提升檢驗(yàn)效果：一是使磁軛的間距在滿足規(guī)程要求下盡量小，接觸筒體的磁軛盡可能靠近角焊縫熱影響區(qū)，這樣，在磁場(chǎng)強(qiáng)度一定的情況下，磁軛間距的減小使得工件中的磁化強(qiáng)度增大，在一定程度上補(bǔ)償了磁軛和接管座接觸不好造成的磁化強(qiáng)度的降低。磁軛靠近筒體一側(cè)角焊縫焊趾使得有效磁化區(qū)更接近檢驗(yàn)部位，對(duì)角焊縫的磁化效果明顯;二是改變磁軛與接管的接觸方式，磁軛的接頭設(shè)計(jì)成帶一定曲率的接頭，使磁軛與管座的接觸面積加大，讓更多的磁力線通過檢驗(yàn)區(qū)域。
2.3.2 小尺寸管座角焊縫磁軛式跨越法磁粉檢測(cè)的分析。所謂跨越法就是磁軛在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的間距內(nèi)(75～200毫米)可以跨放在管座間的筒體上磁化角焊縫的方法。這種方法達(dá)不到對(duì)角焊縫磁粉預(yù)期的磁化效果。
①跨越法磁化角焊縫的磁路分析。工件磁化時(shí)，主磁通經(jīng)過的路徑即為工作磁路，可用磁力線的形式表述?？缭椒ù呕呛缚p時(shí)，由于管孔的阻擋，磁力線在靠近管孔時(shí)分為兩路流向另一級(jí)。這樣，在兩磁軛連線上的角焊縫部位磁力線稀疏或無磁力線通過(未磁化)，在與兩磁軛連線中點(diǎn)垂直的直線上的角焊縫位置通過的磁力線最多(完全磁化)，但方向與焊縫平行。
?、诳缭椒ù呕呛缚p對(duì)探傷的影響。磁粉檢測(cè)時(shí)，待測(cè)試件的主磁通應(yīng)集中通過試件并與需發(fā)現(xiàn)的缺陷方向垂直，使缺陷部位漏磁量最大，有利于缺陷的檢出。由以上磁路分析可知，工件在兩磁軛連線上的角焊縫部位未被完全磁化或未磁化，如果此處存在缺陷將會(huì)被漏檢。在與兩磁軛連線中點(diǎn)垂直的直線上的角焊縫被完全磁化，磁化方向與焊縫平行，對(duì)于橫向缺陷可用完全檢出，但對(duì)于縱向(周向)缺陷則會(huì)被漏檢。在角焊縫上最易發(fā)生的缺陷是焊趾處的縱向(周向)裂紋，所以，跨越法達(dá)不到對(duì)角焊縫磁粉時(shí)預(yù)期的磁化效果，實(shí)際探傷中應(yīng)杜絕使用這種方法。
參考文獻(xiàn)
[1]宋志哲.磁粉檢測(cè)[M].北京：中國勞動(dòng)和社會(huì)保障出版社(第二版)，2007-4.
[2]中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)無損檢測(cè)分會(huì)編寫[J].磁粉檢測(cè)(第二版)，2013-7.
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