漫湾水电厂压力管道的磁粉检测

时间：2022-07-21 21:24:05

关键字：检测工艺压力管道漫湾水电

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[导读]摘要:水电厂压力管道是连接各系统的重要组成部件,输送介质为水和油,管道及法兰采用手工电弧焊进行焊接。对焊缝及热影响区域进行磁粉检测,提早发现缺陷从而避免管道泄漏对保障电厂稳定运行具有重要意义。由于压力管道结构布置的特点,传统磁粉检测工艺容易发生漏检和误检。为了提高检测的可靠性和检测效率,开展了不同磁化法检测技术的研究。

1磁粉检测及水电厂压力管道概述

磁粉检测技术广泛用于焊接过后的质量检测,相比其他无损检测,磁粉检测对于工件表面的缺陷检测能力较强,灵敏度较高,对缺陷位置及缺陷形状可以做到直观显示,检测范围几乎不受工件结构及大小限制。

水电压力管道是水电厂运行的关键系统,漫湾水电厂管路由取水干管、支管及管路附件等组成。管网有两种形式,分别是树枝状管网及环状管网,而水电站普遍采用树枝状管网。管网的主要功能为发电机冷却、推力轴承及导轴承油冷却、水冷式变压器油冷却、水冷式空压机冷却等。当压力管道完成焊接并安装后,部分管道靠紧墙壁,操作空间狭小:部分管道过高,磁辄、线圈无法卡住被测工件,操作难度大:管路不可拆卸检测,故不能使用固定式磁粉检测仪。

2管道和设备

2.1压力管道焊接工艺

压力管道结构如图1所示,管道形状有三通、弯头和直缝管。管道材质为普通碳钢(o235、20#等),Cr-Mo型低合金钢及Mn型、Mn-Ni型低温钢。管道规格:DN500~600、DN200等,厚度6=5~10mm。母材牌号、焊条牌号、焊接牌号及焊接方法如表1所示。涉及焊接结构为管与管对接,法兰与管道对接。采用氩一电联焊的焊接工艺:氩弧焊(GTAW)焊丝打底焊,手工电弧焊(sMAW)焊条填充焊。

2.2实验设备

(1)磁粉检测设备:磁辄磁粉探伤仪DA-400s。

(2)磁悬液:黑磁粉磁悬液12g/L。

3可检测的缺陷

磁粉检测可检测的焊接缺陷有未融合、未焊透、咬边、烧穿、焊瘤、疲劳裂纹等,检测深度50μm左右时检测结果能保持较高的灵敏度。

焊接操作造成的缺陷有未融合、未焊透、咬边、烧穿、焊瘤(目测)、裂纹。焊后裂纹:热影响区域是开裂敏感区,焊接过程过后内部残余应力无法释放,在该区域会形成微裂纹:疲劳裂纹:经过一段时间的运行,内部压力一直作用于管道内壁,应力超出疲劳强度或达到疲劳极限时,产生微裂纹,又经过一段时间运行,微裂纹形核长大形成疲劳裂纹,导致管道失效。

4不同磁化方法对比及磁化工艺改进

4.1常用磁粉检测方法

磁粉检测的每一个步骤都很关键,均可以影响最后检测结果。工件的几何形状和材质特点决定了检测工艺的磁化工艺。常用磁化方法如图2所示。

磁化方法种类繁多,结合水电厂压力管道实际结构特点,选择如下的几种方法作为检测手段:

(1)磁辄法:每次磁化只可以单向磁化而且检测面积小。法兰位置类似板材采用该方法磁化。可检测管与法兰连接处,如图3所示,也可检测管插接处,如图4所示。

(2)线圈法:使用环绕在被检测工件上的励磁线圈进行检测。被测工件有弯头、三通等,其弯曲的几何结构造成缠绕线圈难度加大,磁化效果差。线圈法磁化电流选择交流电,电流大小按公式(1)计算:

式中,I为磁化电流:N为线圈数:L为工件长度:D为工件截面最大尺寸。

(3)复合磁化法:工件同时施加两个或者两个以上不同方向的磁场。

(4)旋转磁化:将绕有激磁线圈的Ⅱ型磁铁交叉装设,各通不同相位的交流电,产生圆形磁场或椭圆磁场,可检测各个方向的缺陷。

4.2磁化工艺规范改进

造成检测不精确的原因有:

(1)操作方面:线圈贴合不紧密,磁化时间不足,磁悬液喷洒不规范。提高检测人员操作技能是避免误检的重要手段之一。

(2)材料原因:材料的磁特性因其成分和热处理状态不同而不同,磁探工件磁化时,通常的磁化状态可以检出与磁化方向垂直的小至宽5~10μm、深50~100μm、长500μm的不连续产生的漏磁场磁痕。对于大多数结构钢材料磁化时,如表面磁场强度达到2.5kA/m(约30oe)即可满足要求,但有些合金钢,特别是合金成分高、热处理硬度大的,要满足上述条件需要磁场强度H更大。影响磁化的因素有晶粒取向、晶粒大小、析出相、材料内部应力状态等。压力管道材质为低合金钢和碳钢,表1已给出材料牌号,工件表面有油漆覆盖,检测缺陷深度降低。在有外加磁场时同时向工件喷洒磁悬液的方法为连续法,采用连续法施加磁粉适用于结构复杂的低碳钢构件。

(3)结构原因:因实际安装位置带来的检测盲区会造成磁辄无法卡住被测工件,线圈缠绕难度大。空间狭小,磁辄无法卡住,如图5所示:磁悬液喷洒结果如图6和图7所示。