在用承压设备内壁磁粉检测方法探讨
发布时间：2017-09-01
磁粉检测是利用铁磁性物质在缺陷处形成的漏磁场,与磁粉相互作用,在适合的光照条件下形成目视可见的缺陷显示,主要用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测,是在用特种设备检测中最常用的无损检测方法之一。磁粉种类按观察方式分为荧光和非荧光两种,非荧光磁粉主要由铁粉制成,在阳光或灯光下观察;荧光磁粉是在铁粉外面粘附一层荧光染料,在暗区黑光灯下观察。目前国内多数特种设备检验检测机构采用非荧光磁粉,荧光磁粉应用不多。
新标准JB/T 4730.4-2005《承压设备无损检测》第4部分《磁粉检测》中,增加了在用承压设备磁粉检测时采用荧光磁粉的内容,具体条文如下:“对在用承压设备进行磁粉检测时,如制造时采用高强度钢以及对裂纹(包括冷裂纹、热裂纹、再热裂纹)敏感的材料,或是长期工作在腐蚀介质环境下,有可能发生应力腐蚀裂纹的场合,其内壁宜采用荧光磁粉检测方法进行检测”。
1裂纹尺寸与磁痕显示
磁粉检测时,裂纹是通过其形成的磁痕而被发现的,在一定范围内,裂纹的长度、宽度及深度尺寸(不论是单项或多项)与所形成磁痕显示有着非常明确的对应关系。越长、越宽、越深,所产生的漏磁场越大,形成的磁痕显示越明显,越容易被发现;越短、越窄、越浅则越不容易被发现。对于细小的疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹及晶间腐蚀裂纹等,能提供的缺陷显示尺寸太小,目视很难发现,为提高对细小缺陷的识别能力,保证检测结果的可靠性,需要采用灵敏度高的检测方法。
2人眼对光的响应
波长决定了光的颜色,能量决定了光的强度。在电磁波辐射范围内,只有波长400 nm～760 nm的辐射能引起人们的视感觉,这段光波叫做可见光。按波长由大到小顺序排列,依次为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色光。人眼对各色光的敏感度是不同的,根据测定结果,波长为555的黄绿色光光谱光视效率为1,对人眼最敏感,其它均小于1。不同可见光照度下,人眼平均响应曲线如图1所示。
曲线a为1000 lx明亮条件下观察,人眼敏感度为1;曲线b为暗室中,平均照度10 lx条件下观察,人眼的敏感度增加到30;曲线c在全暗中,平均照度1 lx条件下观察,眼睛的敏感度高达800,比曲线a增加800倍。
非荧光检测时,在可见光下观察磁痕,相当于图1中曲线a。荧光检测时,在暗室或全暗条件下观察磁痕,相当于曲线b、c。比较可知,荧光磁粉检测较非荧光磁粉检测对人眼的响应有相当大的优势,同时荧光磁粉在320 nm～400 nm的紫外光(被称为黑光)激发下,产生波长范围510 nm～550 nm的黄绿色荧光,具有很高的光谱光视效率,使得荧光法对缺陷有更高的显现性。
3对比度
磁粉的颜色、荧光亮度及与工件表面的对比度,对磁粉检测灵敏度有很大影响,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与邻近表面反射的光亮之比。
在非荧光检测系统中,磁痕呈低亮度而本底金属呈高亮度。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。在荧光检测系统中,由于激发出大量黄绿色可见光,磁痕是亮点,这使得非荧光本底呈低亮度,磁粉呈高亮度,相应的反差比就高,在全黑的观察区域内,有效反差可达到200∶1或更高。
颜色反差方面,非荧光磁粉与工件背景的对比度极低,荧光磁粉与工件表面形成的紫色本底有很高的对比度。由于荧光磁粉的高对比度,使其具有高的检测灵敏度
4设备状况
在用承压设备一般工况恶劣,内表面易形成铁锈、氧化层、腐蚀产物,清理困难,清理后的工件表面色泽与非荧光磁粉对比度低,同时,容器本身形成了一个暗区空间,对非荧光磁粉来说,光照条件很差,需借助外接灯光观察,容易漏掉小的裂纹。对荧光检测来说,容器形成的暗区正是其所必需的环境条件,几乎不需要额外的暗区设置投入,只要在人孔等开孔处做简单的光线遮挡即可满足检测时的可见光许可条件,非常适合荧光检测。
5结论
荧光检测法作为一项成熟的检测技术,其检测灵敏度高于非荧光磁粉,尤其在细小缺陷检出能力方面更为明显,对于在用承压设备,如果制造时采用对裂纹敏感的材料,或使用中有可能产生裂纹的,在其内壁检测时,宜优先选用荧光磁粉检测。
摘自：中国计量测控网
