壓力容器在用磁記憶檢測

1、壓力容器在用磁記憶檢測楊英春（宣城市特種設備監(jiān)督檢驗中心，安徽宣城 242000）摘要：在用壓力容器的應力集中部位在溫度、壓力和介質(zhì)作用下會產(chǎn)生裂紋等危險性缺陷。采用金屬磁記憶檢測技術能準確快速發(fā)現(xiàn)在用壓力容器應力集中部位，實現(xiàn)在役壓力容器損傷的早期診斷，為保證壓力容器安全運行作貢獻。關鍵詞:壓力容器 在用 磁記憶檢測 應力集中 損傷1、引言壓力容器在使用過程中，受到壓力、溫度、介質(zhì)的共同作用，會在應力集中部位形成疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋及損傷，從而影響壓力容器的安全運行。因而在壓力容器在用檢驗中發(fā)現(xiàn)應力集中部位，并對這些部位作進一步檢查，分析其對壓力容器的安全性能的影響，對壓力容器安全運行具有

2、重要意義。傳統(tǒng)的無損檢測方法如超聲、射線、磁粉、滲透等檢測方法只能檢測到一定尺寸的宏觀缺陷，對于可能引發(fā)裂紋等損傷的應力集中部位的發(fā)現(xiàn)和診斷卻無能為力。金屬磁記憶檢測技術很好的解決了這一問題。2、磁記憶檢測技術的原理鐵磁性材料制作的壓力容器受到溫度、壓力和介質(zhì)作用，其材料內(nèi)部會發(fā)生具有磁致伸縮性質(zhì)的磁疇組織定向的和不可逆的重新取向，并在應力和應變集中區(qū)形成最大漏磁場的變化。即磁場的切向分量具有最大值，而法向分量Hp改變符號且具有零值點。這種磁狀態(tài)的不可逆變化在工作載荷消除后繼續(xù)保留， 從而通過漏磁場法向分量Hp=0的測定，便可準確推斷壓力容器的應力集中部位和部件。3、磁記憶檢測的特點磁記憶方法

3、檢測具有以下特點：3.1、傳統(tǒng)的無損檢測方法如超聲、射線、磁粉、滲透等檢測方法只能檢測到一定尺寸的宏觀缺陷，對于受到壓力、溫度、介質(zhì)作用引發(fā)疲勞裂紋和應力腐蝕裂紋及損傷的應力集中部位的早期診斷無能為力。磁記憶檢測技術的特點可以在裂紋產(chǎn)生之前，或裂紋尚在萌生的早期階段，就能發(fā)現(xiàn)其所在的危險區(qū)域。所以，他是目前能對壓力容器應力應變狀態(tài)進行早期檢測、評價的唯一可行的無損診斷的方法。3.2、常規(guī)的無損檢測一般需要對檢測部位或附近進行打磨，去除表面的防腐涂層和氧化膜，大量的打磨不僅增加了在用壓力容器的定檢周期、費用和勞動強度，也破壞了容器表面抗腐蝕的保護膜。磁記憶檢測不需要對被檢工件的表面進行清理或其他

4、預處理，可以在保持金屬原有狀態(tài)下檢測。3.3、傳統(tǒng)的無損檢測方法具有設備體積大、勞動強度大、操作復雜、對人員素質(zhì)要求高等缺點，且每種檢測方法都有各自的局限性。而磁記憶檢測利用利用鐵磁性材料制作的壓力容器在地磁場中的自磁化現(xiàn)象而不需要專門的磁化設備，設備輕便，提離效應好，操作快速便捷，靈敏度高，重復性與可靠性好。可快速查找出應力集中的危險區(qū)域，適用于大面積的普查。3.4應力集中部位無應力釋放的情況下，有載時磁記憶信號的幅度與梯度比無載時高。4、磁記憶檢測在在用壓力容器檢驗中的應用磁記憶檢測的原理和特點表明，磁記憶檢測在壓力容器在用檢驗中有巨大的應用價值和應用前景。壓力容器由于存在焊接殘余應力、制

5、造缺陷、結構和材料內(nèi)部不連續(xù)等原因，不可避免的存在應力集中，這些應力集中部位在介質(zhì)、壓力和溫度共同作用，很容易產(chǎn)生應力腐蝕開裂和疲勞開裂。由磁記憶原理可知，應力集中部位(或金屬組織最不均勻處),漏磁場的垂直(法向)分量 Hp具有符號發(fā)生變化,并有過零現(xiàn)象，漏磁場符號變換線(Hp=0),相當于應力和變形集中線，并采用漏磁場的法向分量梯度（dH/dx）對應力集中水平進行定量評估。所以充分利用壓力容器在用磁記憶檢測，在缺陷產(chǎn)生之前，診斷出以上應力集中區(qū)域，并對應力集中程度較嚴重部位作進一步檢查，分析其對壓力容器的安全性能的影響，可以極大的保證壓力容器運行安全性和可靠性。4.1定期檢驗 在壓力容器定期

6、檢驗時，采用磁記憶檢測儀對壓力容器焊縫、封頭圓弧過度區(qū)域、高壓經(jīng)固件、容器結構不連續(xù)處、機械損傷部位和其他應力集中可疑部位進行快速掃查，當發(fā)現(xiàn)對漏磁場法向分量Hp=0的部位，且存在較大的漏磁場梯度時，在該處做好標記。對磁記憶檢測診斷出的高應力部位（做好標記的部位），采用超聲、射線、磁粉、滲透等檢測方法，必要時采用硬度檢查及金相組織分析進行重點復查，確定該部位是否存在損傷或發(fā)生損傷的程度。經(jīng)驗表明，當漏磁場梯度dH/dx大于10時，表明該處應力集中程度嚴重，應采用超聲、射線、磁粉、滲透、硬度和金相組織分析等方法復查，確保高應力危害部位不漏檢，使壓力容器安全狀況評定更加可靠。對進行重點復查未發(fā)現(xiàn)缺

7、陷和損傷的部位及經(jīng)磁記憶檢測法向分量Hp=0的部位，但漏磁場梯度較小而未進行復查的部位進行記錄存檔，列入下一次檢修優(yōu)先檢測的重點，可能的情況下對這些部位實行磁記憶在線監(jiān)控，為安全使用提供可靠保障。4.2在線檢驗 磁記憶檢測，在應力集中部位無應力釋放的情況下，有載時磁記憶信號的幅度與梯度比無載時高，因此壓力容器在線磁記憶檢測效果更好。通過對壓力容器焊縫及其他應力集中可疑部位的在線掃查，可以總體上了解壓力容器的應力分布狀況，預測應力發(fā)展情況，為合理評價壓力容器安全狀況、科學制定檢驗計劃提供依據(jù)。另外，對壓力容器高應力部位采用在線磁記憶監(jiān)控，確定應力擴展與否，對確保壓力容器安全運行具有十分重要的意義

8、。5、應用實例某一設計壓力3.0 M Pa為空氣儲罐,最高工作壓力1.8MPa ,內(nèi)徑800mm ,容積2.0m3,材質(zhì)不明,但具有磁性。圖1是對容器上一條縱縫采用磁記憶檢測的檢測結果。從圖1看出,縱縫上位置L=600mm處,Hp場符號發(fā)生躍變，改變符號且過零，漏磁場梯度dH/dx突起波峰,達到13,說明應力集中程度嚴重。去除表面油漆進行磁粉探傷后,發(fā)現(xiàn)一條5mm長的縱向裂紋 。圖1 立式空氣儲罐的檢測結果6、結束語采用金屬磁記憶檢測方法，定性分析在用壓力容器應力集中的分布情況，是目前對在用壓力容器進行早期診斷唯一行之有效的無損檢測方法，對提高檢測質(zhì)量，確保壓力容器安全運行具有重要的現(xiàn)實意義。但作為一門新興的檢測技術，目前該方法只能用于用于對應力集中部位一般性的普查，無法確定是否有缺陷和損傷及缺陷和損傷程度，還必須與其他檢測方法配合使用，不能獨立地用于在用壓力容器檢驗。另外，當應力集中部位的高應力以裂紋萌生或裂紋擴展的形式得到釋放時，磁記憶信號的幅度與梯度降低，此時采用磁記憶檢測技術就有漏檢重要缺陷的可能，這是壓力容器在用磁記憶檢測必須注意的問題。磁記憶檢測技術還在發(fā)展探索中，隨著金屬磁記憶技術和其他弱磁檢測技術的發(fā)展，這項集無損檢測、斷裂力學、