压力容器常见缺陷的磁记忆检测信号

    压力容器常见缺陷的磁记忆检测信号

金属磁记忆检测方法自1997年引入我国以来，就被应用于压力容器的检验中。

压力容器常见缺陷包括表面缺陷和埋藏缺陷两大类。

1.表面缺陷

表面开口裂纹是压力容器最常见的一类表面缺陷，其成因也各不相同，但均存在应力集中的区域。表面开口裂纹的磁记忆信号一般较易识别。

裂纹在扩展以后会释放掉应力，在裂纹的边缘形成新的应力集中区域，从而导致裂纹的继续扩展，这是磁记忆信号在裂纹的中心区较边缘区小甚至是无法检测到的原因。

此外，裂纹的检出磁记忆信号一般存在交变特征，但由于环境因素的影响，在进行偏置后会出现过零点现象。

图1为同一表面裂纹在无载荷情况下的磁记忆信号，图1(a)的磁记忆信号峰峰值是图1(b)的2倍。

           （a） 裂纹边缘的磁记忆信号

             （b） 裂纹中心的磁记忆信号
              图1 表面裂纹（无载荷）的典型磁记忆信号

表面开口裂纹处的磁场包括两部分：以环境磁场为磁化场在裂纹处形成的漏磁场和应力集中导致的磁记忆信号。

表面开口裂纹的典型磁记忆信号可分为两类，一类为静态非受载情况下的磁记忆信号；一类为受载状态下的磁记忆信号。其主要区别是受载状态下，由于应力的存在，导致应力磁化现象，此时测量的磁场信号是应力集中导致的磁场与载荷应力磁化场的矢量叠加（图2）。

             图2 表面裂纹（承载）的典型磁记忆信号

此外，压力容器的表面凹坑也是一种常见的表面缺陷，常见于制造安装阶段，多为非扩展性缺陷。表面凹槽的外观及其磁记忆信号的示例如图3所示。

                  （a）表面凹槽外观

             （b）磁记忆信号
              图3 表面凹槽的磁记忆信号

由于凹槽区域的应力集中程度较低，多为不扩展型缺陷，其表面磁场信号具有典型的漏磁场特征；在没有强磁场激励或者强剩磁场的条件下，测量的磁场信号非常微弱，但可以通过磁场畸变区域来判断凹槽的位置和扫查方向上的尺寸。

2.埋藏缺陷

埋藏缺陷的类型可分为面状缺陷和体积型缺陷。

埋藏缺陷的检测面磁场由两部分构成：一部分是以环境磁场为磁化场，由于缺陷导致的结构不连续的漏磁场传递到检测面的部分磁场，一部分为应力集中导致的磁记忆信号。

同等条件下，对于面状缺陷，由于存在应力集中区域，会沿着应力集中区域的边缘扩展，危险性较大，此时的应力集中导致的磁记忆信号较漏磁场大。对于体积型缺陷，应力集中值较小，磁记忆信号较弱，传递到工件表面的则更小。因此，可以依据磁记忆信号的绝对值和峰峰值来判断埋藏缺陷是否为危险性缺陷。

图4中TOFD发现两处缺陷信号（左侧为未融合，右侧为条渣），虽然在磁记忆检测结果中也在对应位置发现异常信号，但只有左侧未融合的信号较为明显，峰峰值为310A/m，梯度值k为32(A/m)/mm，右侧的条渣虽然长度较长，但是在磁记忆信号显示只是在位置上有对应，其峰峰值只有160A/m，且绝对值最大值仅有80A/m，k值则小于10，在信号判别上只属于异常区域，一般不定义为缺陷。

               （a）TOFD检测信号图

            （b）磁记忆检测信号图
              图4 TOFD-磁记忆检测结果对比图

埋藏缺陷由于形成的原因较多，且形成过程中的环境磁场、焊接磁场、环境温度等都对缺陷的磁记忆信号的最终曲线和幅值有影响，导致类似的缺陷所产生的磁记忆信号不一致。

在对磁记忆信号进行判别的时候，一方面要考虑到磁记忆信号的形成历史，一方面要依据磁记忆信号的绝对值、峰峰值和梯度值进行预判是否存在损伤部位，再采用其他无损检测手段（UT、TOFD、ET、MT）在磁记忆信号异常部位进行复验来确定是否存在缺陷。

一般只建议采用磁记忆方法确定面状缺陷，而对于出现磁记忆信号异常但其他方法未能发现宏观缺陷的，应予以重点关注。

来源：节选自《无损检测》2015年第12期，版权归原作者所有，如有侵权请联系我们及时处理