在用承壓設備內壁磁粉檢測方法探討
發布時間：2017-09-01
磁粉檢測是利用鐵磁性物質在缺陷處形成的漏磁場,與磁粉相互作用,在適合的光照條件下形成目視可見的缺陷顯示,主要用于鐵磁性材料的表面和近表面缺陷的檢測,是在用特種設備檢測中最常用的無損檢測方法之一。磁粉種類按觀察方式分為熒光和非熒光兩種,非熒光磁粉主要由鐵粉制成,在陽光或燈光下觀察;熒光磁粉是在鐵粉外面粘附一層熒光染料,在暗區黑光燈下觀察。目前國內多數特種設備檢驗檢測機構采用非熒光磁粉,熒光磁粉應用不多。
新標準JB/T 4730.4-2005《承壓設備無損檢測》第4部分《磁粉檢測》中,增加了在用承壓設備磁粉檢測時采用熒光磁粉的內容,具體條文如下:“對在用承壓設備進行磁粉檢測時,如制造時采用高強度鋼以及對裂紋(包括冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋)敏感的材料,或是長期工作在腐蝕介質環境下,有可能發生應力腐蝕裂紋的場合,其內壁宜采用熒光磁粉檢測方法進行檢測”。
1裂紋尺寸與磁痕顯示
磁粉檢測時,裂紋是通過其形成的磁痕而被發現的,在一定范圍內,裂紋的長度、寬度及深度尺寸(不論是單項或多項)與所形成磁痕顯示有著非常明確的對應關系。越長、越寬、越深,所產生的漏磁場越大,形成的磁痕顯示越明顯,越容易被發現;越短、越窄、越淺則越不容易被發現。對于細小的疲勞裂紋、應力腐蝕裂紋及晶間腐蝕裂紋等,能提供的缺陷顯示尺寸太小,目視很難發現,為提高對細小缺陷的識別能力,保證檢測結果的可靠性,需要采用靈敏度高的檢測方法。
2人眼對光的響應
波長決定了光的顏色,能量決定了光的強度。在電磁波輻射范圍內,只有波長400 nm～760 nm的輻射能引起人們的視感覺,這段光波叫做可見光。按波長由大到小順序排列,依次為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫七色光。人眼對各色光的敏感度是不同的,根據測定結果,波長為555的黃綠色光光譜光視效率為1,對人眼最敏感,其它均小于1。不同可見光照度下,人眼平均響應曲線如圖1所示。
曲線a為1000 lx明亮條件下觀察,人眼敏感度為1;曲線b為暗室中,平均照度10 lx條件下觀察,人眼的敏感度增加到30;曲線c在全暗中,平均照度1 lx條件下觀察,眼睛的敏感度高達800,比曲線a增加800倍。
非熒光檢測時,在可見光下觀察磁痕,相當于圖1中曲線a。熒光檢測時,在暗室或全暗條件下觀察磁痕,相當于曲線b、c。比較可知,熒光磁粉檢測較非熒光磁粉檢測對人眼的響應有相當大的優勢,同時熒光磁粉在320 nm～400 nm的紫外光(被稱為黑光)激發下,產生波長范圍510 nm～550 nm的黃綠色熒光,具有很高的光譜光視效率,使得熒光法對缺陷有更高的顯現性。
3對比度
磁粉的顏色、熒光亮度及與工件表面的對比度,對磁粉檢測靈敏度有很大影響,其中起主要作用的是亮度反差。亮度反差是指某一表面上反射的光量與鄰近表面反射的光亮之比。
在非熒光檢測系統中,磁痕呈低亮度而本底金屬呈高亮度。本底可反射15%～75%的入射光,磁痕可反射3%～8%的入射光,45%平均本底反射除以5%的平均磁痕反射光,得到9∶1的反差比。在熒光檢測系統中,由于激發出大量黃綠色可見光,磁痕是亮點,這使得非熒光本底呈低亮度,磁粉呈高亮度,相應的反差比就高,在全黑的觀察區域內,有效反差可達到200∶1或更高。
顏色反差方面,非熒光磁粉與工件背景的對比度極低,熒光磁粉與工件表面形成的紫色本底有很高的對比度。由于熒光磁粉的高對比度,使其具有高的檢測靈敏度
4設備狀況
在用承壓設備一般工況惡劣,內表面易形成鐵銹、氧化層、腐蝕產物,清理困難,清理后的工件表面色澤與非熒光磁粉對比度低,同時,容器本身形成了一個暗區空間,對非熒光磁粉來說,光照條件很差,需借助外接燈光觀察,容易漏掉小的裂紋。對熒光檢測來說,容器形成的暗區正是其所必需的環境條件,幾乎不需要額外的暗區設置投入,只要在人孔等開孔處做簡單的光線遮擋即可滿足檢測時的可見光許可條件,非常適合熒光檢測。
5結論
熒光檢測法作為一項成熟的檢測技術,其檢測靈敏度高于非熒光磁粉,尤其在細小缺陷檢出能力方面更為明顯,對于在用承壓設備,如果制造時采用對裂紋敏感的材料,或使用中有可能產生裂紋的,在其內壁檢測時,宜優先選用熒光磁粉檢測。
摘自：中國計量測控網
