无损检测技术在压力管道检验中的运用

无损检测技术在压力管道检验中的运用

董,辉

和田地区特种设备检验检测所 新疆848000

摘要：在压力管道检验过程中，磁粉检测作为一项有效的无损检测方法，能够有效发现表面及近表面缺陷。本文针对压力管道使用过程中存在的主要损伤模式、重点检测部位，结合相关标准，制定合理的磁粉检测工艺并有效实施，及时发现并消除了安全隐患，保障了压力管道安全可靠运行。

关键词：磁粉检测；压力管道；检验应用

引言

压力管道不仅与人民生活息息相关，也是国民经济的重要基础装备，广泛用于石油、石化、电力等行业及城市燃气和供热等工程中，一旦出现问题，往往会引发重大事故，影响人民生命财产安全。因此应积极开展对压力管道的检验工作，通过有效的检测手段，保障压力管道安全运行。

1.磁粉检测要求及管道损伤模式

铁磁性材料管道的表面缺陷检测应当优先采用磁粉检测，具体要求包括：宏观检查中发现裂纹或者可疑情况的相应部位、长期承受明显交变载荷管道焊接接头和应力集中部位应进行表面磁粉检测；检验人员认为有必要时，应对支管角焊缝等部位进行表面磁粉检测抽查，并按规定做好现场检测记录。

根据压力管道使用工况，其主要损伤模式为遗留缺陷扩展、缝隙腐蚀、大气腐蚀、机械疲劳、振动疲劳；主要失效模式为腐蚀穿孔、机械损伤等。

2.磁粉检测工艺制定

针对压力管道使用过程中容易产生疲劳损伤、腐蚀减薄等情况，为了确保压力管道磁粉检测工作质量，有效发现并消除使用中存在的安全隐患，参照《承压设备无损检测》（NB/T47013—2015）标准，根据压力管道的结构尺寸、表面状态、材质以及缺陷的性质、方向、位置等，选择适当的磁化方法和磁化规范，制定切实可行的管道磁粉检测工艺，有效提高磁粉检测灵敏度和检出率。管道磁粉检测工艺一般包含预处理、磁化、施加磁悬液、观察记录、缺陷评定、后处理6个程序。

2.1预处理

（1）预处理部位：防腐层脱落局部腐蚀部位；支吊架倾斜失载应力集中部位；管道弯头、三通、阀门附件振动频率高并长期承受交变载荷作用部位；检验时认为有必要的支管角焊缝部位。

（2）预处理要求：对被检部位表面及其相邻至少25mm范围内应干燥，并不得有油漆、油脂、污垢、铁锈、氧化皮、纤维屑、焊剂、焊接飞溅或其他黏附磁粉的物质。管道防腐层脱落引发局部腐蚀的表面不规则状态不得影响检测结果的正确性和完整性，否则应做适当的打磨修理，打磨修理后被检工件的表面粗糙度Ra≤25μm。

2.2磁化

针对不同焊接结构形式、不同规格的管道焊缝，为了提高检测灵敏度和检测效率，应选择不同的检测设备和检测方法。

（1）磁轭法：一般是用便携式电磁轭的两磁极接触管道表面进行局部磁化，用于发现与两磁极连线垂直或夹角大于或等于45°的线性缺陷。磁轭法适用于压力管道环焊缝及纵焊缝，盲板部位的管—板焊焊缝，支座部位的T形焊缝，法兰、三通部位管—板、管—管角焊缝，以及大型锻件、铸件、板材结构件成品的三通、阀门等管道组成件、管道支撑架件的局部磁粉检测，如：管道弯头、三通、阀门等外径较大，弯曲度较小的工件；便携式电磁轭由于自身携带电池且重量轻，适用于高空管道和无法接电源的偏远野外管道检测。磁轭法电流的选择：压力管道的表面和近表面缺陷的危害程度较内部缺陷要大得多，交流电具有集肤效应，因此对表面缺陷有较高的检测灵敏度，对于厚度较厚的管道进行磁粉检测，一般采用交流电磁轭；对于薄壁（小于6mm）的压力管道，采用直流电磁轭，既可以发现较深的缺陷，又兼顾表面和近表面缺陷的检测。

磁轭法磁化要求：①调整磁轭磁极间距控制在75~200mm，保持磁轭端面与工件表面接触良好，由于单磁轭只能单方向磁化工件,为了检出各个方向的缺陷,必须在同一部位至少做两次互相垂直的检测；②其有效宽度为两极连线两侧各四分之一极距的范围内，磁化区域每次应有不少于10％的重叠；③分多次磁化，磁化从起点开始，磁化顺序从上往下。

（2）交叉磁轭法：使用旋转磁轭可在管道表面产生旋转磁场，可以检测出非常小的缺陷，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，一次磁化可以检出工件表面任何方向的缺陷，检测效率高。交叉磁轭法适用于直径≥600mm的压力管道环焊缝、纵焊缝及管道本体腐蚀部位磁粉检测，操作简单，一次磁化可检测出管道表面任何方向的缺陷，而且检测灵敏度和检测效率都很高。

交叉磁轭法磁化要求：①四个磁极端面与检测面之间应保持良好贴合，最大缝隙不应超过0.5mm，连续拖动检测时，检测速度应尽量均匀，一般应≤4m/min；②一般采用移动的方式磁化被检部位。

（3）线圈法：包括螺管线圈法和绕电缆法，适用于轴、管子、铸件等工件，本次检测现场多数属于高空作业，不便于使用线圈法进行检测。

（4）触头法：适用于平板对接焊缝、管板焊缝、角焊缝以及大型铸件板材等的局部磁粉检测，但由于检测效率较低、接触不良会引起打火烧伤等缺点，不便于在本次检测中使用。

2.3施加磁悬液

（1）磁悬液润湿性能核查：将磁悬液施加在压力管道被检表面，如果管道表面的磁悬液薄膜是均匀且连续的，在整个管道被检表面连成一片，说明磁悬液润湿性能达到检测要求；如果管道被检表面的磁悬液薄膜断开，说明润湿性能核查试验不合格。

（2）磁悬液施加方式：采用罐装喷淋的方式进行，磁轭法磁悬液喷淋位于两触头中间，交叉磁轭法磁悬液喷淋方式应根据焊缝与地面的关系来确定：①当管道焊缝与水平面平行时，磁悬液喷淋在前进方向的前上方；②当管道焊缝与水平面垂直时，检测应从焊缝距离地面高的部位向低的部位进行，磁悬液喷淋在前进方向的正前方；

③当管道焊缝与水平面存在一定角度倾斜时，检测应从焊缝距离地面高的部位向低的部位进行，磁悬液喷淋在前进方向的前上方。

2.4观察记录

管道表面磁痕显示的观察应尽快在通电磁化时间内完成，以免磁痕显示受到破坏而影响判断；被检工件表面的可见光照度不小于500Lx；当观察到磁痕显示时，应从各个方向反复进行多次磁化检测，记录缺陷最严重时的磁痕显示结果；记录的方式采取草图或拍照，拍照前将钢板尺贴于缺陷附近，一同拍入照片。

2.5缺陷评定

记录磁痕显示后，首先要鉴别出是相关显示还是非相关显示或伪显示，相关显示应按照《承压设备无损检测第4部分：磁粉检测》（NB/T47013.4—2015）标准进行缺陷评定、质量分级。当发现缺陷磁痕显示时，如果允许打磨消除，应当用角向磨光机对其打磨至肉眼不可见，打磨圆滑过渡后，再采用相同磁粉检测工艺从各个方向反复进行多次磁化检测，直至确认缺陷完全消除为止，打磨后形成的凹坑，按《压力管道检验规则——工业管道》（TSGD7005—2018）规范第3.2.4条规定进行凹坑评定，如果凹坑不在允许范围内则需要补焊，补焊后采用相同磁粉检测工艺进行复探，合格则不影响定级。

2.6后处理

擦拭、去除受检工件表面污物，必要时进行清洗和防锈处理。

结语

压力管道在运行过程中长期承受交变载荷的作用，针对管道局部腐蚀、支吊架倾斜失载、弯头、三通、阀门、振动频率高等部位的磁粉检测是十分必要的。综合考虑磁粉检测部位的结构形式，易产生缺陷的性质、方向，以及检测效率，制定适合的磁粉检测工艺，能够有效发现并消除使用中存在的安全隐患，保障压力管道安全可靠运行。磁粉检测新技术及磁粉检测设备的不断发展，进一步提高了检测灵敏度和检测效率，必将促进磁粉检测技术在承压设备使用领域中的广泛应用。

参考文献

[1]国家质量技术监督检验检疫总局.TSGD7005—2018压力管道检验规则——工业管道[S].北京：新华出版社，2018：6-7，13-16.

[2]国家质量技术监督检验检疫总局.国家标准化管理委员会.GB/T30579—2014承压设备损伤模式识别[S].北京：中国标准出版社，2014：13-14，64-66，68-69.