磁粉检测在定期检验中的应用

工装设计固定管板式换热器的定期检验杨庆瑞（天津市滨海新区特种设备检测技术中心，天津 300451）摘 要：在化工生产过程中，换热器是必不可少的设备之一，其承载的作用是实现热量交换，同时可以将产生的热能进行传输，其中，固定管板式换热器由于结构相对简单，更为容易操作，因此在很多化工生产过程中都得到了广泛应用。在固定管板式换热器使用过程中，有极大可能会出现质量缺陷，必须采取有效方式进行检验，避免产生安全事故。本文对影响固定管板式换热器定期检验的因素，并提出了具体的检验方式，以供相关从业者参考。关键词：固定管板式换热器；定期；检验在化工、石油等工业生产领域，换热器是非常常用的设备，尤其是在石油炼化领域，换热器所需投入的资金几乎占据整个生产投入的40%。固定管板式换热器是一种结构相对简单且独立性较强的设备，可以在同样大小的壳体中布置更多管线，由不同组管线之间相互支撑，因此其整体更为轻薄。在所有管壳式换热器中，固定管板式换热器是除U形管形式换热器以外，价格最为低廉的一种，虽然价格较低，但是固定管板式换热器的应用效果较为理想，而且使用过程中更容易清洁，因此得到了广泛应用。1固定管板式换热器的定期检验影响因素1.1结构的影响在进行固定管板式换热器壳程检验时，只能从其外部进行检验，而若固定管板式换热器内部存在一些问题，就只能通过超声波检验的方式进行探测。而管程检验也是从外部进行的，有必要时才需要将设备拆开进行全面检验，部分情况下可以分两端进行拆除，一边拆除管箱，对设备表面进行检验，另一边则拆除隔热层，从而避免过大的工作量压力产生[1]。从固定管板式换热器管程、壳程检验过程来看，这一过程对压力容器的要求较高，因此可以发现不是所有的工作腔都能满足其要求。按照我国相应的监察章程规定可以看出，对压力容器的要求进行了细致划分，若存在介质沸点较低的情况下，则可以不根据相应的规定和要求进行检验。1.2介质温度影响介质温度也会对固定管板式换热器检验产生一定影响，当开展检验工作时，一旦发现存在腐蚀问题，就可以对部分设备保温层进行拆除，从而实现全面检验，另外，在介质温度相对较低时，若此时对固定管板式换热器进行检验，则必须将存在油漆损坏的部位作为检验重点内容，可以适当拆除一些保冷层，若有必要的情况下，也可以对这部分设备进行全面拆除[2]。固定管板式换热器中配备了U型管网设备，该设备属于膨胀节，可以用来对管体之间的膨胀差异进行补充。U型膨胀节具有体薄且坚固的特点，因为是使用不锈钢进行制作的，因此当其与其他材料进行焊接时，必须对焊接点部位进行全面检查，注意是否存在焊接缝，对这些重点部位进行检查后，还要进行深层次的探伤，以免存在多层渗透伤害。1.3制造工艺的影响在制造固定管板式换热器时，需要使用到管板、换热管等材料，还需要将之采用膨胀连接技术进行焊接，在这一过程中，需要先采取膨胀的方式使两种材料固定在一起，再使用焊接的方式使二者牢固连接，但是使用这种制造工艺会导致膨胀口处出现松弛问题，进而会出现漏气等缺陷；若采取先焊接后膨胀固定的方式，则非常容易导致焊接点膨胀开裂，而且焊接产生的残余应力也很容易造成腐蚀问题。在固定管板式换热器制造最后一道工序时，其壳体是与管板焊接在一起的，因此在焊缝边缘处存在较大的应力，而且温差也比较大[3]，因此在其制造过程中无法进行充分的射线检测，若无法对其及时发现并予以控制，就会导致严重的缺陷产生，对此，必须采取有效方式对固定管板式换热器表面进行探伤。在管线进行焊接后，会在焊缝位置残余较大的应力，因此在对换热器进行检验时，也要重点对这些部位进行检验。2定期检验的重点部位和方式2.1做好检验前的准备工作在进行固定管板式换热器壳程检验时，通常只能对设备表面进行检验，此时，一般会采取拆除隔热层的方式进行检验，若存在固定管板式换热器体积较大且壳程温度有极大程度升高问题时，可以采取局部拆除的方式实施检验。在管板位置附近，会存在一些形状突然变化的现象，对这些部位应该予以部分结构的拆除，应该将角焊缝、T型焊缝等位置充分露出[4]，以保障检验工作顺利进行。而在针对固定管板式换热器管程检验时，则首先需要做好相应的管理工作，例如将管箱及其盖板拆除，从而实现在设备内表面进行充分检验。在这一过程中，最佳的检验方式就是将两侧的管箱都进行拆除，以便为后续检验做准备。在管程检验入口处，存在流速、压力均较大的问题，因此会对管箱内部造成较大的冲刷，进而会腐蚀管板，所以为了提高检验准确性，降低因为拆卸管箱导致的工作量，可以选取前半部分的管箱作为检验对象，除此之外，也可以仅拆除管箱前半部分做内部检验，若从后部进行拆除则需要做外部检验。2.2宏观检验和壁厚测定除了要在固定管板式换热器检验之前做好准备工作以外，还要对设备整体进行宏观检验，同时还要做好壁厚测定，对管程、壳程的承压力均进行检验。由于固定管板式换热器设备壁具有较高的温度，因此在防腐层完好的前提下，其外部若出现了腐蚀现象，则可以初步判断其内部问题，可以对局部位置进行拆除，从而实现对保温层的检验。在壳程检验时，首先重点需要检验焊缝位置，可以对这些位置的保温层进行拆除，从而实现深层次检查[5]。其次，检查设备本身是否存在开裂、腐蚀等问题，焊缝处有没有明显的缺陷；最后，需要选取可以代表壳程整体的部位进行壁厚测定。在进行管程检验时，首先需要对设备整体表面有无变形问题进行检查；其次，需要对进出口、管板等位置进行检验，判断是否存在腐蚀问题；最后，应该选择重点部位进行壁厚测定和检查是否存在表面应力较大的部位。2.3无损检测在固定管板式换热器制造过程中，设备上往往存在无法进行射线检测的焊缝，在使用垫板焊接方式时，极有可能导致缝隙腐蚀问题。正因如此，在换热器管板、壳体焊接时，需要进行充分的无损检测。除此之外，针对膨胀节位置的焊缝也要充分检验。若采用合金材料作为换热器制造主体材料，可以采取表面无损检测，利用磁粉对设备深层次进行探伤，若膨胀节位置使用不锈钢等材料，也需要使用渗透检测的方式深入检验，但是这类方式只能通过设备表面对其内部进行检验，若设备内部存在大量管线阻碍，就很容易导致检验结果不够准确，因此可以采用超声波检测。3结束语综上所述，在固定管板式换热器定期检验期间，首要的检验方式就是无损检测，与设备的宏观检验不同，无损检测是非常重要的检验方式，而且该检验方法的检验效果理想，不会对设备造成损害。因此，要求相关的检验人员掌握超声波检测、磁粉检测等检测方法，从而实现对固定管板式换热器的无损检测。与此同时，还需要根据设备的具体特点以及可能发生的问题，对检验方式进行综合，实现更有针对性的设备检验。通过不断的研究，可以促进换热器检验技术的不断提升，实现更加快速、高效的固定管板式换热器定期检验。参考文献：[1]于春柳， 郑旭东， 任金平，等. 固定管板式换热器管板热应力分析及控制措施[J]. 化工机械， 2019， 46（02）：108-110.[2]王树勇. 固定管板式换热器壳程检测问题探讨[J]. 化工设计通讯， 2020， v.46；No.214（04）：67+170.[3]张德友. 固定管板式换热器泄漏原因分析与设备选材[J]. 建材发展导向， 2020（2）：71-71.[4]杨翠娟. 固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定[J]. 名城绘， 2019， 000（004）：P.207-207.[5]钱路燕， 贺斌兰， 万雷. 固定管板式换热器应力分析[J]. 工程建设与设计， 2020.

磁粉检测作业指导书

1总则

1.1适用于本公司承接工程的铁磁性材料产品中表面或近表面的 裂纹和其他缺陷的检查..

1.2相关文件和标准

《锅炉安全技术监察规程》

《固定式压力容器安全技术监察规程》

《压力管道安全技术监察规程-工业管道》

NB∕T47013.4-2015 《承压设备无损检测》

GB3712《磁粉探伤机》

2基本要求

2.1 人员资格

检验人员必须具有锅炉压力容器安全监察机构颁发的Ⅱ级或Ⅱ级以上磁粉检验资格证书，无色盲、色弱、近距离矫正视力在1.0以上者，方可从事检验。

2.2 一般要求

2.2.1 检验前应了解被检工件的结构，加工工艺及有关检验文件，受检区域表面应符合磁粉检验要求，根据已知情况选择适当的方法和规范.。

2.2.2 受检区域及附近30mm范围内表面应进行清洁和干燥处理，要求没有油脂、铁锈、氧化皮、棉纤维、涂层、焊剂和焊接飞溅物，并打磨平整露出金属光泽。

2.2.3 检验时，为防止强电危害，必须配备有关防护用品并按有关安全操作规程操作，对油剂载液要注意防火安全。

3 器材

3.1 设备

磁粉检测仪器必须经法定检定机构检定合格，并符合专业标准规定的性能要求。

3.2 磁粉

磁粉应具有高磁导率和低磁性质的黑色或红色非荧光磁粉，且磁粉之间不应相互吸引，湿法用磁粉的平均粒度为2～10um，最大粒度不大于45um。

3.3 载液

载液通常使用煤油或含添加剂的水等,其性能要求如下:

3.3.1 良好的湿润性，即可湿润全部被检区域；

3.3.2 低粘度：在25℃时,粘度应控制在5000～20000Pa.s；

3.3.3 良好的可分散性，即彻底分散磁粉颗粒而没有明显的磁粉凝结；

3.3.4 无泡沫，即不应产生多余的泡沫，泡沫会干扰磁痕的形成，造成磁粉沾在泡沫上；

3.3.5 不起化学反应，不应造成磁粉悬液变质；

3.3.6 呈碱性，但PH值不应过10.5；

3.3.7 无臭味.

磁粉探伤

磁粉探伤又称磁力探伤（MT、MPT，Magnetic Particle Testing），是一种通过磁粉在缺陷附近漏磁场中的堆积以检测铁磁性材料表面或近表面处缺陷的一种无损检测方法。

磁力探伤中对缺陷的显示方法有多种，有用磁粉显示的，也有不用磁粉显示的。用磁粉显示的称为磁粉探伤，因它显示直观、操作简单、人们乐于使用，故它是最常用的方法之一。不用磁粉显示的，习惯上称为漏磁探伤，它常借助于感应线圈、磁敏管、霍尔元件等来反映缺陷，它比磁粉探伤更卫生，但不如前者直观。由于目前磁力探伤主要用磁粉来显示缺陷，因此，人们有时把磁粉探伤直接称为磁力探伤，其设备称为磁力探伤设备。

铁磁性材料被磁化后，其内部会产生很强的磁感应强度，磁力线密度增大到几百倍到几千倍，如果材料中存在不连续性，磁力线会发生畸变，部分磁力线有可能逸出材料表面，从空间穿过，形成漏磁场，漏磁场的局部磁极能够吸引铁磁物质。如果在工件上撒上磁粉，漏磁场会吸附磁粉，形成与缺陷形状相近的磁粉堆积（磁痕），从而显示缺陷。指示图案比实际缺陷要大数十倍，因此很容易便能找出缺陷。

磁粉探伤方法应用比较广泛，主要用以探测磁性材料表面或近表面的缺陷。多用于检测焊缝，铸件或锻件，如阀门，泵，压缩机部件，法兰，喷嘴及类似设备等。探测更深一层内表面的缺陷，则需应用射线检测或超声波检测。

在工业中，磁粉探伤可用来作最后的成品检验，以保证工件在经过各道加工工序（如焊接、金属热处理、磨削）后，在表面上不产生有害的缺陷。它也能用于半成品和原材料如棒材、钢坯、锻件、铸件等的检验，以发现原来就存在的表面缺陷。铁道、航空等运输部门、冶炼、化工、动力和各种机械制造厂等，在设备定期检修时对重要的钢制零部件也常采用磁粉探伤，以发现使用中所产生的疲劳裂纹等缺陷，防止设备在继续使用中发生灾害性事故。

磁粉探伤的工作原理 磁粉探伤机是利用自然界中磁力线总能保持其连续性的原理。当铁磁性工件放在使其饱和的磁场中时，磁力线便会被引导通过工件。如果磁力线遇到工件材料上的不连续（即裂纹、夹渣、气孔等缺陷），而磁力线为了保持自己的连续性，则必须绕过这些缺陷，形成漏磁通。

２０１０年６月　

第６期（总第１３９期）　广西轻工业　

ＧｕＡＮＧＸＩ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＬＪＧＨＴ　ｕｓＴＲＹ　机械与电气　

在用特种设备磁粉检测材料的选用　

韦学斌　，项芳　

（广西特种设备监督检验院，广西南宁５３００２２）　

【摘　要】　在用特种设备磁粉检测能否探出缺陷取决于磁化方法、磁化效果、磁粉性能、检测环境和检测者的素质，磁粉　

材料选择是制定检．ｍ，Ｊ＿ｒ－艺中的重要内容之一。简要介绍磁粉的特性、常用磁悬液的配方和配制方法；如何根据被检特种设备特点正　

确选用磁粉材料，使磁粉检测取得预定效果。　

【关键词】　特种设备；磁粉检测；磁粉材料　

【中图分类号】ＴＨ８７８　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００３—２６７３（２０１０）０６—７４—０２　

随着我国国民经济的快速发展，特种设备　在生产和社会　

生活的各个领域得到广泛的应用。为了保证特种设备安全运　

行，有关部门颁布法规实行定期检验制度。裂纹缺陷对于在用　

的锅炉、特种设备、压力管道、游乐设施等特种设备的重要受力　

构件危害极大，因此对这些设备进行定期检验时，常采用磁粉　

检测手段来检查是否存在裂纹，以保证这些设备的运行安全。　

磁粉检测是否取得成效取决于磁化方法、磁粉材料、检测　

环境和操作方法。磁粉材料对检测取得成效至关重要。近年来　

特种设备有趋向于大型、高参数化的趋向，如配套６Ｏ万千瓦发　

电机组的２０００吨，时蒸汽锅炉、采用高强钢材料制造的一万　

立方米大型球罐已经投入运行。国家质量监督部门近年来也相　

继出台相应的技术规范，对这些设备的定期检验质量提出更高　

的要求：如对高强钢材料制造的球罐内表面磁粉检测应采用荧　

光磁粉。但据笔者了解，当今特种设备检验行业在对特种设备　

定期检验中，磁粉材料选用普遍是“一支磁膏搅拌半提桶水”的　

老办法。这已经不符合当今技术发展的需要。本文就怎样根据　

被检设备的种类、结构特点、介质特性和使用现场环境选择适　

用的磁粉材料才能取得检测效果。