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JB4730-2005讲稿(周志伟)


JB4730-2005《承压设备无损检测》 标准修订情况介绍 (磁粉检测部分) 湖南省特种设备检测中心 周志伟





JB4730-94《压力容器无损检测》标准是《压力容器安全技术监察规程》及有关的 产品标准和 GB150《钢制压力容器》等的配套标准,由全国压力容器标准化技术委员 会提出,全国压力容器标准化技术委

员会制造分会归口,原机械部、化工部、劳动部和 中国石油化工总公司联合发布的强制性行业标准。该标准 94 年 1 月 29 日正式发布,94 年 5 月 1 日实施。 1995 年 2 月原劳动部下达 1995 年第 65 号文 “关于贯彻执行 JB4730-94 《压力容器无损检测》标准的通知” ,要求压力容器行业的设计、选材、制造、安装、 使用、检验和修理等一律执行 JB4730-94 标准。 JB4730-94 标准贯彻执行近 10 年来,对规范压力容器的管理,保障压力容器产品 质量,提高压力容器行业设计、选材、制造、使用、检验水平,减少爆炸事故等方面起 到了积极的作用。但是在贯彻执行中也发现了不少问题,如有些《容规》中包括的有色 金属材料制压力容器的检测方法在标准中尚没有反映;压力管道的检测内容缺口比较 大; 与锅炉行业的关系不够明确; 射线检测部分尚有一些条款不尽完善, 此外在用锅炉、 压力容器及压力管道的无损检测内容尚无标准规范可循等等。 上述问题有的通过标准修 改单和标准宣贯进行了修改和说明,有的则尚未解决。 2000 年全国质量技术监督总局锅炉局及全国锅容标委决定对 JB4730-94 标准进行 修订,现将磁粉检测部分的主要修订内容给大家作一个汇报。

第一章

范围

1.检测范围 JB4730-94 标准(磁粉篇)检测范围仅限于铁磁性材料制成的压力容器及其零件。 JB4730-2005 标准将检测范围扩大到锅炉、压力容器及压力管道等承压设备。与承压设 备有关的支承件和结构件,如有要求也可参照本标准进行磁粉检测。 2.标准编制依据
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在 20 世纪 60 年代, 国内不少单位对压力容器进行磁粉检测是采用苏联 50 年代的 操作规范,有的是按 1964 年机械部无损探伤技术条件要求进行检测。到 80 年代,执行 JB741-80《钢制焊接压力容器技术条件》的附录 4(焊缝磁粉检测)和附录 6(螺栓件 磁粉检测) 。JB3965-85《钢制压力容器磁粉探伤》 (参照 ASME SE-709 磁粉检验推荐 操作方法)和 JB4248-86《压力容器锻件磁粉探伤》 (参照 ASME SE-275 锻钢件磁粉检 验方法)制订完成后,国内锅炉、压力容器行业的磁粉检测工作,基本上按照这两个标 准执行。 JB4730-94 《压力容器无损检测》 是参照 ASME SE-709 和 JIS G0565、 JB3965-85、 JB4248-86 等标准起草的,在压力容器行业普遍使用。 JB/T4730.4-2005 标准是在 JB4730-94 第四篇“表面检测”的基础上,根据国内多年的研究成果和应用经验,本着 与发达国家接轨的原则,充分研究借鉴美国和欧洲国家标准中的先进部分,努力体现科 学性、先进性和适应性。标准的编制主要参考了下列国内外标准: (1)ASME SE-709(2001 版) (等同于 ASTM E709-95)磁粉检测标准; (2)JIS G0565 钢铁材料的磁粉探伤检验方法及缺陷磁痕的等级分类; (3)ASME 第 8 篇(2001 年版) ; (4)欧洲标准 EN1290:1998(等同于英国标准)焊缝无损检测—焊缝磁粉检测; (5)JB4730-94 压力容器无损检测; (6)本标准中规范性引用文件; (7)行业反馈意见。

第二章

规范性引用文件

由于 GB/T16673 无损检测引用黑光源(UV-A)辐射的测量标准已发布,因此不 再用过去 GB5097 黑光源的间接评定方法。 增加了国内最新相关标准,如 JB/T6065-2004 《无损检测 磁粉检测用试片》 、 JB/T6066-2004《无损检测 磁粉检测用环形试块》 、JB/T8290-1998《磁粉探伤机》 。 GB/T-国家标准,JB/T-机械行业标准, “T”表示推荐性标准。 在我国,影响较大的国外无损检测标准主要是: 美国材料试验学会标准(ASTM) 、 美国机械工程师标准(ASME) 美国军用标准 (MIL) 、 欧洲标准(EN) 英国标准 (BS) 日本工业标准(JIS) 国际标准化组织标准(ISO) 德国标准(DIN)

第三章

一般要求

1.对磁粉检测人员的要求 磁粉检测人员应符合本标准第一部分中“通用要求”中的要求,但要强调的是: 磁粉检测人员未经矫正或经矫正的近(距)视力和远(距)视力应不低于 5.0(小数记
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录值为 1.0) ,测试方法应符合 GB11533《标准对数视力》的规定。并一年检查一次,不 得有色盲,这是因为有相当一部分探伤人员未能做到这一点。医学上对色盲和色弱是这 样定义的:色盲是指全部或部分失去对颜色的分辨能力;色弱是指对颜色能正确认出, 但表现出识别困难或辨认的时间较长。由于磁粉有多种颜色,并且荧光磁粉检测时,在 紫外线的照射下,荧光磁粉的磁痕显黄绿色荧光,所以要求从事磁粉检测工作的人员, 不能是色盲,由于色弱者具备对简单的颜色辨认能力,因此本标准不再象 JB4730-94 那 样强调“不得有色弱” 。 2.磁粉检测设备必须符合 JB/T8290《磁粉探伤机》的规定。 ①JB4730-94 标准规定的磁轭提升力指标反映了磁化规范的要求,规定磁感应强 度峰值 Bm 必须达到一定的大小,对于恒稳直流电或工频交流电通常可用磁轭平均吸力 表达,其原理为:对于一定的设备与工件,磁轭平均吸力与铁素体钢板的磁导率、磁极 间距、磁极间隙及运动状态等有关,当上述因素不变时,磁感应强度峰值 Bm 与磁轭平 均吸力有一定的对应关系。但如磁极间距变化,将使磁感应强度 B、磁场强度 H 和相 对磁导率μ 变化,因此,提升力指标中应注明磁极间距 在 2004 年 8 月的最终统稿中对磁粉检测设备的提升力作出如下要求, “当电磁轭 极间距为 200mm 时,交流电磁轭至少应有 44N 的提升力,交叉磁轭至少有 118N 的提 升力(间隙为 0.5mm) 。直流电磁轭间距小于 100mm 时至少有 135N 提升力,间距大于 100mm,小于等于 150mm 时,至少有 225N 提升力” 。 本标准关于提升力的要求与 JB4730-94 中的规定出入较大,其中对直流电磁轭的 要求是参照 ASME SE-709(2001 版) (见表 1) 。交叉磁轭的提升力在国内某些标准或 文献中为 88N,理由是交叉磁轭是由两个交流电磁轭组成,但两个交流电磁轭提升力的 合力是矢量和,而不是标量和,为此,2003 年 8 月磁粉标准修改组做了交叉磁轭提升 力试验, 在间隙为 0.5~1mm 且不考虑行走速度的情况下, 要达到 A1-7/50 探伤灵敏度交 叉磁轭至少应有 118N 的提升力(注意此处间隙大小和磁轭行走速度对提升力的影响至 关重要) 。 表 1 磁轭的最小提升力 磁轭极两腿间距 电流类型 50~100mm 100~150mm AC 45N -DC 135N 225N 2005 年 3 月在 JB4730 标准定稿会上,专家们指出以上对直流电磁轭提升力的要 求是参照了 ASME SE-709(2001 版)的 B 分篇,这只是一个推荐性操作方法,而 A 分 篇(强制性)中对提升力的要求是:当使用磁轭最大间距时,每个交流电磁轭至少应有 101b(4.5kgf)的提升力;每个直流或永久磁铁磁轭至少应有 401b(18.1kgf)的提升力。 所以标准最终稿对提升力作出如下定义:当使用磁轭最大间距时,交流电磁轭至 少应有 45N 的提升力,直流电磁轭至少应有 177N 的提升力,交叉磁轭至少应有 118N 的提升力(磁极与试件表面间隙为 0.5mn) 。 ②ASME SE-709(2001 版)要求的紫外线波长为 330~390nm,但目前国内生产的 紫外线灯波长范围为 320~400nm。经协商 JB4730-2005 标准中对荧光法检测选用 UV-A (波长 320~400nm)的紫外线。 ③JB4730-94 标准中规定“工件退磁后表面磁场强度小于 160A/m”这个要求太高 了,ASME SE-709 规定“在退磁后,试片任何一点处的剩磁不超过 3G(240Am-1) (绝 对值) ” ,GB/T15822-1995 标准也作出同样规定,所以标准最终定为剩磁不超过 240A/m
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(0.3mT) ,与 ASME 规范一致。 3.磁粉、载液及磁悬液 JB4730-94 标准仅规定湿法采用煤油或水作为分散媒介, 没有将其它多种低粘度油 基载液考虑进来,因此本标准规定采用水或低粘度油基载液作为分散媒介。 ①在一定的温度范围内,油的粘度小,在重力作用下,磁悬液流动性好,探伤灵 敏度高,所以国内、外标准都是用运动粘度。国内有关标准对粘度及其计算公式作了如 下定义: GB4016-83《石油产品术语》 2-115 粘度 液体流动时内摩擦力的量度。粘度值随温度的升高而降低。 2-116 动力粘度 表示液体在一定剪切应力下流动时内摩擦力的量度,其值为所加于流动液体的剪 切应力和剪切速度率之比,在国际单位制(SI)中以帕?秒(pa?s)表示。习惯用厘 帕(cpa)为单位。1 厘帕=10-3 帕?秒=1 毫帕?秒。 2-117 运动粘度 表示液体在重力作用下流动时摩擦力的量度,其值为相同温度下液体的动力粘度 与其密度之比,在国际单位制中以米 2/秒表示。习惯用厘斯(cSt)为单位。1 厘斯=10-6 米 2/秒=1 毫米 2/秒(mm2/s) 。 GB265-88《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》 在温度 t 时,试样的运动粘度 Vt(mm2/s)按 Vt=C?τ t 公式计算。 式中:C—粘度计常数,mm2/S2 τ t—试样的平均流动时间,S 在温度 t 时,试样的动力粘度η t(mPa?s)按η t= Vt?ρ t 公式计算。 式中:Vt—在温度 t 时,试样的运动粘度,mm2/S ρ t—在温度 t 时,试样的密度,g/cm3。 ASME SE-709 规定, “为了不妨碍磁粉的流动性,油应有低的粘度,在 100°F (38℃) 温度下, 粘度≯3.0cst (3.0mm2/s, 3 厘斯) , 在最低可能使用温度, 不大于 5.0cst 2 (5.0 mm /s,5 厘斯) ;为了减少着火的危险,油应具有最低不低于 200°F(98℃)的 闪点; 无嗅、 不为使用者所厌恶; 若使用荧光磁粉的显示, 油载液应有低的固有荧光性, 不应明显干扰荧光磁粉的显示;无活性,亦即不应使悬浮磁粉变质。 ”以上内容的大部 分为本标准最终稿所采用, 此处粘度为运动粘度, GB/T15822 亦采用运动粘度方式表示。 JB4730-94 标准中粘度控制在 5000~20000Pa.S(25℃)为动力粘度单位,概念有不妥之 处,本次修订时,根据行内意见,将其改为运度粘度单位。 现在,国外标准中对油基载液性能指标的要求不断提高,要求使用低粘度、高闪 点、无荧光、无臭味的油基载液。对粘度指标主要是考虑在较低温度下载液应有较好的 流动性,以保证探伤灵敏度。高闪点指标主要是考虑安全性问题,无荧光是为了保证荧 光磁粉探伤时不致干扰正常显示。 ②磁悬液法浓度对显示缺陷的灵敏度影响很大,浓度不同,检测灵敏度也不同。 浓度太低,影响漏磁场对磁粉的吸附量,磁痕不清晰会使缺陷漏检;浓度太高,会在工 件表面滞留很多磁粉,形成过度背景,甚至会掩盖相关显示,所以国内外标准都对磁悬 液浓度进行控制(见表 2) 。 磁悬液浓度应根据磁粉种类、粒度、施加方法和被检工件表面状态等因素来确定。 在 JB3965-85 和 JB4248-86 标准中磁悬液浓度采用体积沉淀法来确定。 这对循环使用的
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磁悬液浓度测定较为方便, 但在压力容器磁粉检测中, 绝大部分磁悬液均是一次性使用, 若用体积沉淀法来确定磁悬液浓度则相当麻烦。同时,由于磁粉用量不明确,配制磁悬 液往往要耗费很长时间才能达到标准要求。配制浓度采用 g/L 单位使配制变得简单方 便。本标准配制浓度是在参考了 JISG0565 和国内压力容器行业多年来使用经验后确定 的。沉淀浓度采用 ml/100ml 单位,使得日常工作中对材料的质量进行控制时利用梨形 沉淀管测定磁悬液浓度变得简捷可行。

磁粉 类型

磁悬液浓度 配制浓度(g/L) 沉淀浓度(含固体量:ml/100ml) JB4730-2 ASME ASTME JB4730-2 ASME ASTME1 JB4730-94 JB/T6061 JB4730-94 JB/T6061 005 SE-709 1444-01 005 SE-709 444-01 10~25 1~2 —— —— —— —— 1.2~2.4 1.2~2.4 0.1~0.4 0.1~0.5 —— —— 1.2~2.4 1.2~2.4 0.1~0.4 0.1~0.4

表2

非荧光 10~25 10~20 磁粉 荧光 0.5~3 1~3 磁粉 4.标准试件

①几何形状复杂的零件磁化时各部位的磁场强度很难用公式进行计算, 而且方向 也难以估计,因此采用传统的磁化方法显然对某些部位检测不合适,磁场会出现不均匀 现象。使用标准灵敏度试片可以了解被检工件各部位表面有效磁场强度和方向,有效检 测区以及磁化方法是否正确,具有使用简单、直观、方便等优点。 JB4730-94 标准中使用的标准试片(块)为 A 型试片、C 型试片和磁场指示器(八 角试块) 。A 试片只有 A-15/100、A-30/100、A-60/100 三种试片,适用于平的探伤面, 现增加 A-7/50、A-15/50、A-30/50 三种试片是适用于有曲率的探伤面,它们是由日本无 损检测学会颁布的。 根据 JB/T6065-2004《无损检测 磁粉检测用试片》 (2004.6.17 发布,2004.11.1 实 施)介绍,试片分类有三种方法:a)按产品类型分:A 型、B 型、C 型;b)按热处理 状态分:经退火处理、未经退火处理;c)按灵敏度分:高、中、低。 注 1:按灵敏度等级分类,仅适宜于相同热处理状态的试片; 注 2:同一类型和灵敏度等级试片,未经退火处理的比经退火处理的灵敏度约高 1 倍。 由于不退火材料制成试片的磁导率μ 低,所以它必须比退火材料制成试片具有更 大的有效磁场才能显示同一类型和灵敏度等级试片磁痕。 而注 2 中是从另外一种角度叙 述的:对同一类型和灵敏度等级试片,未退火材料必须比退火材料施加的外加磁场更大 才能显示磁痕,由于外加磁场大,所以它对自然缺陷显示的灵敏度就高。 JB/T6065-2004 规定, 每件试片上应刻有永久性标准化项目标记: 试片类型符号和 热处理状态符号——人工槽深/试片厚度。 试片号:A、B、C、D; 热处理:经退火为 1 或空缺;未经退火为 2; 人工槽深,试片厚度(略) 。 另外,C 型试片分割线为 9 条(即 10 小片试片) ,而 JB/T6065-1992 中分割线为 4 条(即 5 小片试片) 。 A 型标准试片是用来检查探伤装置、磁粉、磁悬液的性能以及连续法中试件表面
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有效磁场的强度及方向、有效检测范围、检测操作是否正确等。 由日本无损检测学会 304 小委员会进行连续法检测时 A 型标准试片磁痕显示与磁 场强度对应关系的试验。其结果表明,用连续法探出的 A 型标准试片的磁痕,几乎不 受被检材质的影响,而仅与被检物表面的磁场强度有关。用剩磁法时,A 型试片显示磁 痕与被检件的剩磁通密有关,但由于后者与试件的材质、A 型试片与探伤面的接触状态 以及试件产生的磁极有着较大的影响,故不能利用 A 型试片直接测试试件的剩磁通。 所以 A 型试片仅适用于连续法,不适用于剩磁法。 据有关资料介绍,A 型灵敏度试片上的磁痕显示与磁化电流和磁场强度有如下大 致的对应关系: A-15/100 显示时, I=(10~12)D H=3200~3800A/m A-30/100 显示时, I=( 6~8 )D H=1920~2560A/m A-60/100 显示时, I=( 2~4 )D H= 640~1280A/m 因此本标准中(即对锅炉、压力容器及压力管道 MT 时)应选用 A-30/100 试片, 灵敏度要求高时,可选用 A-15/100。这与后面 3.9 磁化规范中规定连续法时,工件表面 场线磁场强度应达 2.4~4.8KA/m 就一致了。 (因为 2.4KA/m≈2560A/m,A—30/100 显 示) 。 C 型标准试片也是由日本无损检测学会颁布的。 C 型标准试片用于焊接坡口等狭小部位,即因尺寸关系,使用 A 型标准试片有困 难时,用 C 型标准试片来代替 A 型标准试片。C-8/50 的灵敏度相当于 A-7/50,C-15/50 的灵敏度相当于 A-15/50。 JIS G0565 规定: “使用时为使具有人工缺陷面紧贴试件探伤面上,可用适当的双 面粘带粘贴,此时粘带厚度应在 100μ m 以下” 。 同样,C 型标准试片分 C1 和 C2,C1 为退火材料制成,C2 为不作热处理的冷轧材 料。对 C 型标准试片施加磁粉时,应采用连续法,试片的原始形状、尺寸、磁特性发 生变化时,不得继续使用。 M1 型多功能试片是铁道科学研究院金化所生产的,它是将三个不同刻槽深度而间 隔相等的人工刻槽以同心圆方式做在同一试片上,其三种槽深分别与 A1 型试片的三种 型号相同,这种试片可一片多用,观察磁痕显示差异直观,能更准确地推断出被检工件 表面的磁化状态。 ②磁场指示器(八角试块)最早是在美国标准中应用,由于它使用方便,在 JB3965-85 标准中就开始采用。磁场指示器仅用于了解工件表面的磁场方向和有效磁化 范围, 而不能作为磁场强度和磁场分布的定量测试, 但比标准试片经久耐用, 操作简便。 八角试块是由八块低碳钢经铜焊拼焊而成,他的人工缺陷为铜焊缝,其宽度在 0.1mm 数量级范围,试块总厚 3.7mm 左右,由于试块刚性大,不可能与工件表面(曲面)很 好贴合,同时其厚度为 3.7mm,这些都使得八角试块无法摸拟出工件表面状况,所以, 八角试块显现磁痕与工件表面的磁场强度无严格对应关系,因此,八角试块只能作为工 件表面磁场方向是否正确的一种粗略校验工具, 而不能作为工件表面磁场强度及其分布 的定量指示。使用磁场指示器时,当磁场指示器上没有形成磁痕或没有在所需方向形成 磁痕时,应改变或校正磁化方法。ASME SE709(2001 版)规定:磁场指示器应放置在 被检工作表面上,且使镀铜的一面远离被检表面。该标准磁场指示器图上只标注一面为 厚度 0.25±0.025mm 铜皮, 而 JB4730-2005 标准的送审稿上的磁场指示器图上标注为二 面铜皮,标准最终稿修改为一面铜皮,与 ASME 标准一致。 ③B 型标准试块是美国 ASME SE709 推荐的环形试块,它是用于中心导体法时估 判磁化检测技术的全面性能及灵敏度的一种工具,它适用于直流电(DC)和三相全波 整流电(FWDC) ,通电并施加磁粉时,形成的环外沿上的磁痕显示数量将指出所使用
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的系统的相对灵敏度,如果所述的显示数量不能探测到,则磁粉、磁悬液、磁化方法、 磁化设备及其组合都必须进行检查和修正。 B 型标准试块已被 JB/T6066-2004《无损检测 磁粉检测用环形试块》引用。 ④E 型标准试块适用于交流电(AC)和单相半波整流电,也是用于中心导体磁化 方法中, 它与英国 BS 标准试件和日本 B 型试块接近, E 型标准试块也被 JB/T6066-2004 《无损检测 磁粉检测用环形试块》引用。 ⑤B 型和 E 型标准试块原都在送审稿的附录 A 中作了详细介绍,在 2005 年 3 月 的定稿会上,专家们认为中心导体法在锅炉压力容器行业使用不太多,所以删去了送审 稿中附录 A“标准试块的类型、图形、尺寸及使用方法” ,但在本标准正文 3.5.3 节中强 调了中心导体磁化方法标准试块应符合 JB/T6066-2004《无损检测 磁粉检测用环形试 块》 。 ⑥由于制作统一的标准缺陷样件极其困难,各单位自行收集、制作的样件又有差 异,这会带来质量异议,因此本标准不提倡采用标准缺陷样件。 5.磁化规范 ①磁粉检测应有适当的磁场强度,为了使磁痕显示的一致性,磁场强度必须控制 在合理的范围内,通常是±25%,影响磁场强度的因素是工件的尺寸、形状、材质以及 磁化技术等,这些因素的变动范围广泛,所以很难制定严格的磁场强度规则以适用于每 种工件。标准中介绍了四种方法来确定磁场强度: a) 用磁化电流表征的磁场强度按 3.9.2~3.9.6 所给出的公式计算; b) 利用材料的磁特性曲线,确定合适的磁场强度; c) 用磁场强度计测量施加在工件表面的切线磁场强度,连续法为 2.4~4.8KA/m, 剩磁法为 14.4 KA/m; d) 用标准试片(块)来确定磁场强度是否合适。 对于工件形状规则的磁化规范可用经验公式计算,但对于形状复杂的工件,很难 用经验公式计算出每个部位的磁场强度,此时可以用仪器测量表面磁场强度。用连续法 检验,工件表面的切向磁场强度为 2.4~4.8KA/m,其下限值为标准规范要求,上限值 为严格规范要求,用剩磁法检验,工件表面的切向磁场强度应达到 14.4KA/m,使工件 达到饱和磁化状态。ASME SE-709(2001 版)中规定: “磁场强度计与霍尔效应切向场 探头用于测量切向场峰值, 探头应放在被测表面上能确定最大场强处。 施加磁化力同时, 测量的磁场强度大小在 30~60GS 范围内时 (2.4~4.8KA/m) , 指示的为恰当的磁场强度。 ” 这与本标准中的四种方法之一“用磁场强度计测量施加在工件表面的切线磁场强度,连 续法检测时应达到 2.4~4.8KA/m”是一致的。 对常规工程材料来说,在相应的磁场强度下其相对磁导率均可在 240 以上,用经 验公式计算或仪器测量表面磁场强度确定的磁化规范均可得到所需的检测灵敏度, 但对 与常规工程材料磁特性差别较大的钢材,最好是在测绘其磁特性曲线后制定磁化规范, 方可获得理想的检测灵敏度。 标准试片方法对于异型工件和尺寸变化较大形状复杂的工件具有快速直观的优 点,对工件局部的探伤灵敏度也能够实施控制,但对于小型工件磁化规范的确定比较困 难,对剩磁法不适用,也不能反映工件的磁特性,试片上能够发现的规定大小的缺陷不 能说明在工件上也能发现同样的缺陷, 因此在使用标准试片之前, 应了解工件的磁特性, 如工件的磁特性与试片相差较大,应进行适当修正。 ②通电法和中心导体法 a) 空心件用直接通电法不能检查内表面不连续性,因为内表面磁场强度为零。用
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中心导体法能检测工件内外表面与电流平行的纵向缺陷和端面的径向缺陷, 外表面检测 时应尽量使用直流电或整流电。中心导体法用交流电进行外表面检测时,会在筒形工件 内产生涡电流 ie,因此工件的磁场是芯棒中的传感电流 It 和工件内的涡电流 ie 产生的 磁场的叠加,由于涡电流有趋肤效应,由此导致工件内外表面的检测灵敏度相差很大, 对磁化规范确定带来困难。国内有资料介绍:对一内径为 80mm,厚 2mm 钢管通交直 流电磁化,为达到管内、外表面相同大小的磁场,通直流电时二者相差不大,而通交流 电时,检查外表时的电流值将是检查内表面时电流值的 2.7 倍。因此用中心导体法进行 外表面检测时,一般不用交流电而尽量使用直流电和整流电。 b) 使用中心导体法时如果电流不能满足检测要求时可用偏置芯棒法, JB4730-94 标准规定芯棒偏心放置时,芯棒与工件内表面的间距为 10~15mm,实际操作时此间距 很难控制且没有必要,检测时芯棒靠近内壁放置不仅灵敏度高,而且操作方便,因此 JB4730-2005 标准将原 JB4730-94 标准中棒与内壁间距 10~15mm 以及按空心工件厚度 来确定磁化电流值的表 11-4 删去,芯棒靠近内壁放置时,导体与内壁接触时应采取绝 缘措施。此外,本标准中表 3 通电法和中心导体法磁化规范同样适应于偏置芯棒法。不 同的是通电法和中心导体法磁化电流计算公式中 D 为工件横截面上最大尺寸,而偏置 芯棒法时 D 为芯棒直径加两倍工件壁厚。 c) 在轴向通电法中,选择直流电(整流电)连续法: I=(12~32)D,这与 ASME SE-709(2001 版)一致,JB4730-94 中为 I=(12~20) D,不适合有特殊要求的工件检验,因此选择的磁化电流范围扩大了,在交流电连续法 中,JB4730-94 标准中 I=(6~10)D,同样不适用于有特殊要求的工件检验,为此将选 择的磁化电流范围扩大,上限扩大到 15D,即本标准规定 I=(8~15)D。 ③触头法 JB4730-94 标准中触头法选择的磁化电流是:T<20mm 时,I=(3~4)倍触头间距, T≥20mm 时, I= (4~5) 倍触头间距, 在 ASME 标准中规定: T<19mm 时, I= (3.5~4.3) 倍触头间距,但国内已习惯使用 I=(3.5~4.5)倍触头间距,这样的数值便于记忆,同 时也在磁化电流的误差范围之中,因此本标准也规定,T<19mm 时,I=(3.5~4.5)倍 触头间距。另外,ASME 规定 T≥19mm 时,I=(3.9~4.9)倍触头间距,国内已习惯使 用 I=(4~5)倍触头间距,而且误差不大,本标准采用了后者。 ④磁轭法 JB4730-94 标准中磁轭的磁极间距控制在 50~200mm 之间, 由于磁极附近会产生漏 磁场吸附磁粉形成非相关显示,为排除漏磁场干扰,所以 JB4730-2005 标准将最小磁极 间距扩大到 75mm,这一规定与 ASME 规范一致。 交流电磁场具有趋肤效应,因此对表面缺陷有较高的灵敏度。此外,由于交流电方 向不断的变化,使得交流电磁轭的磁场方向也不断变化,这种方向变化可搅动磁粉,有 助于磁粉的迁移,从而提高灵敏度。而直流电磁轭由于其磁场深入工件表面较深,有助 于发现较深层的缺陷。也正是由于这一点,在同样的磁通量情况下,磁场深度大,磁力 线可穿过面积也大,所以单位面积上的磁感应强度就低,从而降低了检测灵敏度。有资 料表明,直流电磁轭在大于 6mm 的钢板上进行磁粉检测时,尽管电磁轭的提升力满足 标准要求(>177N) ,但用 A 型灵敏度试片测试,表面磁场强度往往达不到要求。 一般来说, 承压设备表面及近表面缺陷的危害程度较内部缺陷要大。如果表面和近 表面缺陷的检出率高,对于承压设备的安全则比较有利,所以对锅炉、压力容器的焊缝 进行磁粉检测时以采用交流电磁轭为好。而对薄壁压力管道来说,采用直流电磁轭由于 其磁场深入工件表面较深,有助于发现较深层的缺陷,可以弥补内部缺陷的检测真空, 因此这种方法较交流电磁轭为好。 ⑤平行电缆法
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平行电缆法虽然有与工件非电接触、容易实施磁化的优点,但该方法存在磁力线方 向不沿工件切向;磁力线的一部份在空气中通过,使被检工件中的磁场被大大减弱;磁 场分布不均匀;磁化规范难以确定等缺点。由于采用平行电缆法进行磁粉检测时的结果 不可靠,故 JB/T4730.4-2005 标准将 JB4730-94 中列入的平行电缆法删去。应该注意的 是无论采用何种方法检测角焊缝,均应使用 A 型或 C 型灵敏度试片来检测灵敏度,以 确保检测效果。 ⑥线圈法 (A)JB4730-94 标准规定:线圈法的有效磁化区在线圈端部 0.5 倍线圈直径的范 围内。 (B)ASTM E1444-94a 规定对于低充填因数线圈法,有效磁化区在线圈中心向两 侧延伸 0.5 倍线圈直径范围,对高充填因数线圈法,磁化有效区是从线圈中心向两侧分 别延伸 200mm。 (C)美国 ASME 规范第Ⅴ卷第 7 章“磁粉检验”中 T-774.2 中规定:如果线圈磁 化范围扩大到超过线圈任一边 6in.(150mm)时,其适当的磁场应由 T-753 的磁场指示 器来确定。 国内有单位对两种不同规格工件(υ 90?760;υ 52?400) ;材质为 35CrMo;采 用湿连续法油磁悬液;电缆与工件紧密缠绕(高充填因数) ;中档灵敏度试片 C1-15/50 作了一系列试验。试验结果表明:试片无论是放在电缆中还是放在距电缆端部 200mm 处,C1-15/50 灵敏度试片上人工缺陷均能清晰显示。 JB/T4730.4-2005 标准根据试验结果,参照 ASME 规范,作出相对保守的规定:即 线圈法有效磁化区是从线圈端部向外延伸到 150mm 范围内。这样规定可以确保磁化强 度足够。由于线圈法的参量多,假设条件也多,造成计算结果的误差也较大。因此,对 超过 150mm 以外区域的磁场强度应采用标准试片确定。 (E)线圈法在原送审稿中采用的是 ASME SE-709(2001 版)的内容,现有四点 要说明。 a)ASTM E 1444-01 中对低充填因数线圈纵向磁化的条件是:线圈的横截面积是 45000 被检零件横截面积的 10 倍或更多倍时,即 Y≥10 使用公式 NI ? 。而 ASME L/D SE-709(2001 版)中规定的条件为:线圈的内径大大超过零件的内径尺寸(工件的直 径小于 10%的线圈内径) ,即 Y≥100。本标准的 2004 年 8 月送审稿中采用了后者。在 2005 年 3 月标准定稿会上,根据国内不少单位的一致要求,希望低、中、高充填因数 全部定义为线圈横截面积与工件横截面积比,所以在本标准最终稿中,对低充填因数线 圈纵向磁化的条件采用了 ASTM E1444-01 的规定,即 Y≥10,这样就对所有不同直径 工件和线圈所采用的低、中、高充填因数磁化条件进行了复盖。 b ) 中 充 填 因 数 线 圈 的 磁 化 电 流 值 , 在 ASME SE-709 中 列 出 是 :

NI ? [(NI ) h (10 ? y) ? ( NI ) l ( y ? 2)] / 8
国内专家们有二种意见,一是中充填因数线圈的情况暂时不列入标准中,等全国压 力容器标准化委员会与美国 ASME 总部联系后的结果再决定(中充填因数线圈公式不 使用不妨碍产品出厂) ,第二种意见是把公式列入标准中,直接使用,因为国外标准都 采用了中充填因数线圈公式,本标准采纳第二种意见。 c)JB4730-94 标准没有空心工件有效直径参数的要求,该规定与 95 版 ASME 的规 定相一致。在 2001 版 ASME 中增加了空心工件有效直径参数要求,本标准按 2001 版 ASME 的要求,增加了空心工件有效直径的规定。 在低、高充填因数线圈应用公式中的 L/D,当计算空心工件时,工件直径应由有
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效直径 Deff 代替。 对圆筒形工件:

Deff ? ?D0 ? ? ?Di ?
2

?

1 2 2

?

D0—圆筒外直径 Di—圆筒内直径 对非圆筒形工件:

Deff ? 2?? At ? Ah ? / ? ?2
At—零件总的横截面积 Ah—零件中空腔横截面积 以上两个 Deff 公式摘自 ASME SE-709。 d) 周向磁化时, 磁化电流的大小是按工件直径或横截面上最大尺寸 D 来计算的。 而在进行线圈法纵向磁化时,磁化电流是按工件的长径比 L/D 来选择,这是线圈法纵 向磁化的一个特点。 其原因在于:铁磁性材料磁化时,由于材料中磁极所产生的磁场称为退磁场,它 对外磁场有削弱作用,用符号Δ H 表示。Δ H=N
J (式中Δ H—退磁场;J—磁极化强 ?0

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度;μ 0—真空磁导率;N—退磁因子) 。磁极化强度 J 是与工件截面的单位面积上的磁 极强度有关的物理量,退磁因子 N 是与工件的 L/D 值有关的系数。L/D 值大,工件磁 极外部的磁力线通过空气的路程长,磁阻大,工件形成的退磁场Δ H 就小。反之,L/D 值小,工件磁极外部的磁力线通过空气的路程短,磁阻小,磁力线易闭合,工件形成的 退磁场Δ H 值就大。 在进行纵向磁化时,L/D 值对工件的磁化效果影响极大。因此,在制定线圈法纵 向磁化规范时,必须根据工件 L/D 值的大小来选择克服了退磁场Δ H 影响之后的有效 磁场,使之达到规定的数值,以确保检测灵敏度。 JB4730-94 标准所给经验公式是考虑到上述因素而制定的。由于在 L/D>15 时, 退磁因子 N 已很小(L/D=10 时,N=0.215) ,对工件磁化场影响较小,L/D 数值再增大, N 更小,影响更弱(L/D=20 时,N=0.0775) 。而当 L/D≤3 时,退磁场影响很大,工件 磁化需要很大的外加磁场强度,才足以克服退磁场的影响,对工件进行有效地磁化。因 此 JB4730-94 标准中规定,线圈法的计算公式不适于(L/D)≤3 的工件,此时若要使 用线圈法,可采用磁极加长块来提高长径比的有效值或采用标准试片实测来决定电流 值。对于(L/D)≥10 的工件,公式中(L/D)取 10,这样既能保证磁化效果,又便于 计算。 前已述及, JB4730-94 标准对低充填因数线圈纵向磁化条件是参照 ASME SE-709 (2001 版)规定为 Y≥100,而本标准规定的 Y≥10 是参照 ASTME 1444-01,为了保 证引用内容的一致性, 参照 ASTME1444-01, 本标准中规定线圈法的计算公式不适应于 L/D<2 的工件,当(L/D)≥15 时取(L/D)为 15。 e) 本行业中剩磁法很少使用,也不用(或很少使用)线圈法对工件作剩磁法检 验,因此这部分内容就不列入。 ⑦质量控制
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质量控制内容是参照 ASME SE-709 和 JIS G0565 的要求而制订的,国内有些单 位在这方面做得不够,因此在标准中专门列一节强调这个问题。表 3 为 ASME SE-709 中建议的设备保养和校验时间间隔。 项目 a、可见光强度 照 明 b、黑光强度 c、本底可见光强度 a、湿磁粉浓度 系 统 性 能 b、湿磁粉污染情况 c、断水试验 a、安培表精度 两次标定间的最长时间 1周 1周 1周 8 小时或每次换班时 1周 1天 6 个月 6 个月 6 个月 6 个月 6 个月

设 备 校 定 校 核

b、定时器控制 c、快速断路 d、自重校验 e、光度计校验 ⑧安全防护

被检工件表面,特别是焊缝表面少量凹凸一般可不打磨,涂层厚度不超过 0.05mm 时,可以带涂层进行磁粉检测,但工件和电极接触部分必须清除干净。 ASME SE-709(2001 版)规定: “薄的非导电涂层(数量级约为 0.02~0.05mm)一 般可能不会干扰显示的形成,检测区及附近非导电涂层或复盖层大于 0.05mm 时,必须 验证证明对最厚涂层处亦能探测出不连续性”国内有资料介绍,当涂层厚度为 0.5mm 时,亦能发现 A-30/100 灵敏度试片上的人工缺陷显示。本标准送审稿中原有“如果涂 层更厚,必须证明整个存在最厚涂层的地方能够不妨碍磁粉检测,否则应该去除” ,为 保守起见在标准的最终稿中将此段话删去。
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/ 安全防护是参照 ASME SE-709 和国内无损检测安全防护的实际情况而制订的。 ⑨被检工件表面准备

被检工件表面如需打磨,根据实际情况,标准工作组成员建议表面粗糙度由原 JB4730-94 标准中 Ra≤12.5μ m 放宽到 Ra≤25μ m,本标准采用了。 为了增加对比度,提高磁粉检测灵敏度,允许使用反差增强剂。 ⑩检测时机 常用的低合金高强钢属于易淬火钢一类。在焊接过程中,若因措施不当使得焊缝 中存在淬硬组织,或未严格按工艺要求进行焊接使焊缝金属中有较高的氢含量,或有较 大的焊接残余应力,则焊缝容易产生冷裂纹。其中延迟裂纹是一种常见形式。它不是焊 后立即产生,而是在焊后几小时至十几小时或几天后才出现。若磁粉检测安排在焊后立 即进行,就有可能使容易产生延迟裂纹材料的焊缝检测变得毫无意义。因此 JB4730-94 标准规定,对于那些有可能产生延迟裂纹的材料,其磁粉检测应安排在焊后 24 小时进 行。 应注意的是,焊后 24 小时是《容规》的最低要求,对于某些产品来说有可能采 用更长的时间,这时应按较严格的要求执行。如 GB12337《钢制球形储罐》就明确规 定对有可能产生延迟裂纹的材料,其磁粉检测应安排在焊后 36 小时进行。此外对有再 热裂纹倾向的材料在热处理后还应增加一次无损检测(主要指的是磁粉检测) 。 第四章 检测方法

1.磁粉检测方法 磁粉检测方法分很多种, 详见表 4, 过去的磁粉探伤标准在适用范围内只提干磁粉 法、 湿磁粉法、 荧光和非荧光法, 例如 JB3965-85 《钢制压力容器磁粉探伤》 、JB4248-86 《压力容器锻件探伤》 、JB4730-94《压力容器无损检测》 ,也有的磁粉探伤标准,在适 用范围内不提具体的探伤方法,例如 ZBJ04006-87 《钢铁材料的磁粉探伤方法》 、 HB/Z72-83《航空零件磁粉探伤说明书》 、国家军用标准 GJB2028-94《磁粉检验》 。在 GB/T15822-1995《磁粉探伤方法》的主题内容与适用范围中笼统地提到“??磁粉探 伤的一般方法和交叉磁轭探伤方法” 。 在征求意见时,少数单位提出要增加连续法、剩磁法。也有的要求增加周向磁化、 纵向磁化、复合磁化法。为了平衡这些意见,标准工作组把这些磁粉检测方法分类列入 标准中(该分类方法是参照日本 JIS G0565 标准,并考虑到承压设备的特点制定的) 。 表 4 磁粉检测方法分类 分类条件 磁粉检测方法名称 施加磁粉的载体 干法(荧光、非荧光) 、湿法(荧光、非荧光) 施加磁粉的时机 连续法、剩磁法 轴向通电法、触头法、线圈法、磁轭法、中心导体法、 磁化方法 交叉磁轭法 2.剩磁法 在锅炉、压力容器及压力管道行业中较少使用剩磁法,为了保证检测灵敏度,参 照 ASME 和国内使用剩磁法的经验,当采用剩磁法进行磁粉检测的工件其剩磁应在 0.8T 以上,剩磁法的通电时间与 JIS G5065 是一致的。
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3.交叉磁轭式旋转磁场方法 所谓旋转磁场是当两个或多个相互交叉成一定角度的正弦交变磁场, 而这些交变磁 场又具有一定的相位差时, 在不同瞬时各相磁场相互叠加就能形成随着时间的变化而旋 转的磁场。 现在以交叉磁轭的几何夹角 α =90°, 两相磁场激磁电流相位差υ =π /2 的交叉磁 轭为例(见图) ,以其几何中心点 0 来说明旋转磁场的形成过程。 设两相正弦交变磁场分别为: HA=Hmsinω t HB=Hmsin(ω t-π /2) 式中:HA—A 相磁场强度, HB—B 相磁场强度, Hm—磁场强度幅值, ω t—相为角, υ —两相磁场的相位 差。 经数学推导能得到 任意瞬间其合成磁场 (HH)大小的数学表达式: HH={[Hm?sin( ω t - ?/2)]2+[ Hm· cos( ω t - 2 1/2 ?/2)] } = Hm (1) 由此可见, 合成磁场 (HH) 在 任 何 瞬 间 其 幅 值 始 终等于 Hm。 为了了解旋转磁场的 形成过程,可以利用(1) 式计算不同瞬时的 HH。然 后依据这些数据可以描绘 出旋转的合成磁场矢量图。 右图是在 O 点根据这 些数据所描绘出的两相正 弦交变磁场在不同瞬时其合成磁场变化过程的示意图。很显然,当相位角( ω t)由 0 →2π ,其合成磁场正好旋转一周,可形成圆形旋转磁场。 用同样的方法可以描绘当其它条件不变,只是两相磁场的激磁电流相位差 υ ≠π / 2时,将会形成椭圆形的旋转磁场。 交叉磁轭法由于一次可以检测一个区域各个方向的缺陷, 因此在本行业得到广泛使 用。 但是在使用交叉磁轭式旋转磁场探伤仪时容易产生的一些误区必须引起人们足够的 重视。 (1) 使用交叉磁轭式旋转磁场磁粉探伤仪进行检测时,为什么不能采用步进式分段探伤 从交叉磁轭式旋转磁场磁粉探伤仪的磁场分布情况不难看出, 在磁极所在平面不同 部位的磁场强度大小和方向差别极大。很显然,处在不同部位的缺陷检出灵敏度也必然 有高有低。因此,若采用步进式分段探伤,对不同部位某些方向的缺陷将会造成漏检。 如果采用连续移动式的探伤, 使任何方向的缺陷在大小和方向变化着的磁场作用下就很
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容易形成磁痕从而被检出。这就是不能采用步进式分段探伤的根本原因。 (2)使用交叉磁轭式旋转磁场磁粉探伤仪进行检测时,为什么要限制行走速度 对连续法探伤,磁化时间一般要求 1~3 秒,目的是使缺陷有足够的时间形成磁痕。 同样道理,如果交叉磁轭的行走速度过快,就等于缺陷磁痕的形成时间短了,还没来得 及形成缺陷磁痕交叉磁轭已经离开了缺陷位置,从而造成漏检。本标准推荐探伤仪行走 速度不应大于 4m/min。 (3)为什么旋转磁场磁粉探伤仪不能用于剩磁法 用剩磁法检测的首要条件是能够获得足够的剩磁。因此,当采用交流设备磁化工件 时必须配有断电相位控制器。因为交流电产生的磁场强度在不断的变化,如果不采用断 电相位控制,让它能在达到最大剩磁的时限内停止磁化,就不能确保获得最大的剩磁。 而旋转磁场磁粉探伤仪是由两相正弦交变磁场形成的旋转磁场, 不仅其磁场的大小在不 停的变化,而且其方向也在 360°范围内在不断的改变。所以,无论在什么时候断电, 磁场的大小和方向都是未知的,更无法保证获得稳定的最大剩磁。因此,旋转磁场磁粉 探伤仪只能用于连续法,而不能用于剩磁法。 (4)当采用交叉磁轭式旋转磁场磁粉探伤仪进行检测时,为什么对间隙要加以限制 磁轭式磁粉探伤仪 (包括交流磁轭和交叉磁轭 )的工作原理是通过磁轭把磁通导入 被检测工件来达到磁化工件的目的。而磁极与工件之间的间隙越大,等于磁阻越大,从 而降低了有效磁通。 当然也就会降低工件的磁化程度, 结果必然造成检测灵敏度的下降。 此外由于间隙的存在, 将会在磁极附近产生漏磁场, 间隙越大所产生的漏磁场就越严重。 由于间隙漏磁场会干扰磁极附近由缺陷产生的漏磁场,有可能无法形成缺陷磁痕,即使 形成磁痕也会被破坏掉。因此,为了确保检测灵敏度和有效检测范围必须限制间隙,而 且越小越好。 对于承压设备,由于其结构特点,当被检工件表面为一曲面时,它的四个磁极不能 很好地与工件表面相接触,会产生某一磁极悬空(在球面上时) ,或产生四个磁极以线 接触方式与工件表面相接触(在柱面上时) ,这样就在某一对磁极间产生很大的磁阻, 其表现为很强的噪声,从而降低了某些方向上的检测灵敏度。因此,在进行承压设备磁 粉检测时, 使用交叉磁轭式旋转磁场探伤仪应随时注意各磁极与工件表面之间的接触是 否良好,当接触不良时应停止使用,以避免产生漏检。本标准规定最大间隙不应超过 1.5mm。 (5)在交叉磁轭外侧可否进行磁粉检测 可以的。外侧的旋转磁场尽管较弱,而且距磁轭越远磁场越弱,但毕竟有个可以检 出缺陷的有效磁化场范围。不过在利用外侧磁化场检测时,必须用试片试验有效磁化场 范围。 如右图所示,利用交叉磁轭外侧磁化场检测 T 形接头角焊缝时,把交叉磁轭放在翼板上,而试片 贴在角焊缝另一侧的腹板上。只要按标准要求的试 片能清晰显示,就表明该角焊缝(包括热影响区) 都能达到检测灵敏度的要求。 (6) 采用交叉磁轭式旋转磁场磁粉探伤仪进行检测 时,喷洒磁悬液的注意事项 用采用磁轭法探伤时,必须先停止喷洒磁悬 液,然后断电。为的是避免已经形成的缺陷磁痕被 流动的磁悬液破坏掉。当采用旋转磁场磁粉探伤仪 进行检测时,是边移动磁化边喷洒磁悬液,就更应该避免由于磁悬液的流动破坏已经形 成的缺陷磁痕。 这就需要掌握磁悬液的喷洒, 应在保证有效磁化场被全部润湿的情况下,
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与交叉磁轭的移动速度良好地配合,才能把微细的缺陷磁痕显现出来,对这种配合的要 求是:在移动的有效磁化场范围内,有可供缺陷漏磁场吸引的磁粉,同时又不允许因磁 悬液的流动而破坏已经形成了的缺陷磁痕,如果配合不好,即使有缺陷磁痕形成,也会 遭到破坏,因此,使用交叉磁轭最难掌握的环节是喷洒磁悬液,需要根据交叉磁轭的移 动速度,被检部位的空间位置等情况来调整喷洒手法。旋转磁化探伤时最好选用能形成 雾状磁悬液的喷壶,但是压力不要太高。 为了提高磁粉的附着力,可在水磁悬液中加入少量的水溶性胶水,用以保护已经形 成的缺陷磁痕,经试验证明效果很好。 目前,复合磁化技术在国内、外的应用已非常广泛,而采用交叉磁轭形成的旋转磁 场进行磁粉探伤,虽然国内应用很广,但在国外应用并不多,估计其主要原因就是用交 叉磁轭检测时,其操作手法必须十分严格,否则检测就容易造成漏检。尤其是有埋藏深 度的较小缺陷,漏检机率会更高。 (7)当采用交叉磁轭进行检测时,试验系统灵敏度的注意事项 既然试验的是系统灵敏度,就应该按照既定的工艺条件(尤其是移动速度)把试片 贴在焊缝的热影响区进行试验。操作时要避免磁极把试片损伤。有人是在静止的状态下 把试片贴在四个磁极的中心位置试验灵敏度,这是不规范的。因为静止状态不包含由于 交叉磁轭的移动对检测灵敏度的影响。

第五章

磁痕显示的分类和记录

1.磁痕显示的分类 参照 ASME SE-709,把磁痕显示分为相关相示、非相关显示、伪显示;本标准第 一部分通用要求 3 术语和定义对三种显示作了明确定义: ①相关显示——磁粉检测时由 于缺陷(裂纹、未熔合、气孔、夹渣等)产生的漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示,一般 也叫缺陷显示; ②非相关显示——电磁路截面突变以及材料磁导率差异等原因产生的漏 磁场吸附磁粉形成的磁痕显示;③伪显示——不是由漏磁场吸附磁粉形成的磁痕显示, 也叫假显示。 2.不计尺寸缺陷 规定不计尺寸缺陷长度实际上是规定了承压设备磁粉检测的缺陷分辨率。 所谓分辨 率,它包含两层含意: (1)能检测出的最小缺陷; (2)对检测出的最小缺陷能完整地描 述。换句话说,若能完整地描述出检测到的最小缺陷,那么这个最小缺陷的尺寸就是此 时的分辨率。 国外有文献介绍:磁粉检测可以发现 0.01mm 的模拟缺陷。但由于受观察者视力和 磁粉颗粒度的影响,一般磁粉检测所能检出的缺陷极限尺寸为 0.25mm。通常在实验室 中做出的结果, 在生产检测中将是其 2 倍, 而在维修检测中则是其 3 倍。 又有文章介绍: 在对大量的文献数据进行统计分析后,得出实际磁粉检测中,人眼通常所能分辨出的缺 陷磁痕长度在 0.5mm 左右的结论。 另外,由于在实际检测过程中,对缺陷磁痕计量所用的工具为钢直尺,不可能采用 诸如显微镜等工具,而钢直尺的最小刻度单位为 0.5mm,小于 0.5mm 的尺寸则只能目 视估计。因此,能定量描述出的缺陷磁痕尺寸为 0.5mm。同时,由于缺陷磁痕较之实
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际缺陷尺寸上有一个放大。即 0.5mm 的磁痕显示所代表的缺陷长度要小于 0.5mm。故 本标准规定:长度小于 0.5mm 的磁痕不计。 3.相邻缺陷迭加 在实际表面检测过程中,大量数据表明,间距小于等于 2mm 的两条或两条以上缺 陷在同一直线时,极有可能在浅表层是相联的。对这种显示若不考虑其间距,则有可能 作为合格来处理,从而导致危险缺陷遗漏。因此在进行此类缺陷显示评判时,应认真考 虑缺陷可能掩盖的真实情况。国外各类标准均有对缺陷间距作出相关规定。如 ASME 标准规定间距不大于 1/16in. (约 1.6mm) , JIS 标准规定间距不大于 2mm。所以 JB4730 标准规定,两条或两条以上缺陷合并计算的间距尺寸为不大于 2mm。由于两条或两条 以上缺陷显示完全在一直线上的几率很小, 实际上即使是一个大缺陷的多处独立显示也 不可能完全处于一直线上,所以在实际应用时,同一直线的概念就有一个宽度问题。一 般来说在一直线两则各 2mm 范围内且两缺陷之间夹角不超过 30°时, 均可认为在同一 直线上。 大量工程实际数据亦表明, 若两条缺陷或两条以上缺陷落在一直线两则各 2mm 的范围内且相距不超过 2mm,极有可能是一条缺陷的多处独立显示。即使是独立缺陷, 由于相互靠的很近,在受到应力作用时,其相互作用和影响也很大,有可能发展成为一 体。因此,对这样的缺陷显示有必要从严处理。参照 JISG0565 中的要求,本标准规定 两条或两条以上磁痕在同一直线上且间距≤2mm 时,按一条磁痕处理,其长度为两条 磁痕之和加间距。 4.可见光照度 参照 ASME SE-709 ,规定了非荧光磁粉检测时,工件表面可见光照度≥ 1000lx (JB4730-94 中为 500lx) ;但当现场采用便携式设备检测,由于条件所限无法满足时, 可见光照度可以适当降低, 但不得低于 500lx。 荧光磁粉检测时, 工件表面幅照度≥1000 2 μ w/cm ,以及暗处可见光照度≯ 20lx。磁粉检测的灵敏度很大程度上取决于检测时的 光照条件,这与人眼的视觉特性有关,在强光条件下人眼对光强度的微小差别不敏感, 而对颜色和对比度的差别的辨别能力很高。而在暗光下,人的眼睛辨别颜色和对比度的 本领很差,却能看出微弱的发光体或光源。因此非荧光检测应保证工件被检面处可见光 照度不小于 1000lx,荧光检测时应保证暗室内可见光照度不大于 20lx。 5.记录方式 明确了磁痕的显示记录可采用照相、录相和剥性塑料膜等方式记录,同时用草图标 示。

第六章

复验

提出三种情况下应进行复验,复验应按本标准中有关规定进行。即 (a)当检测结束 时,用标准试片或标准试块验证检测灵敏度不符合要求时; (b)发现检测过程中操作方 法有误或技术条件改变时; (c)合同各方有争议或认为有必要时。 将 JB4730-94 标准中(d) 经返修后的部位这一条删去。
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第七章

退磁

1.锅炉、压力容器及压力管道用的材料一般剩磁很小,因此不要求退磁,如检测 后还要加热至 700℃以上热处理,也可以不退磁。根据 ASME SE-709 和 JIS G0565 中 的要求,本标准中确定了五种情况下需退磁。①多次磁化,如上一次磁化将给下次磁化 带来不良影响;②剩磁会对以后机加工产生不良影响;③剩磁会对测试或计量装置产生 不良影响;④剩磁会对焊接产生不良影响;⑤其他必要场合。 2. 退磁方法分为交流和直流两类, 其中, 用直流电磁化过的工件磁场渗透深度大, 在 7 种磁化电流中(交流电、单相半波整流电、单相全波整流电、三相半波整流电、三 相全波整流电、直流电、冲击电流)直流电磁化检测缺陷深度最大,但退磁也最困难。 直流电或整流电磁化过的工件除可用直流电退磁外,也可用超低频交流电进行退磁,其 原因是:磁化时,如果用交流电退磁只能将表面剩磁去掉,内部仍有剩磁存在,因为趋 肤深度 ? ?

500 f?? r

(式中:f —频率;σ —电导率;μ —相对磁导率) ,通常 50Hz 的交

流电,δ =2mm,而超低频通常指 f=0.5~10Hz,当 f=9Hz 时,δ =4.6mm,当 f=0.5Hz 时,δ =20mm,所以要彻底地退磁,就要使用超低频退磁设备,但该设备较复杂,退 磁效率较低。退磁是否达到要求,应该按产品技术条件规定,如果没有规定具体数值, 则剩磁应不大于 0.3mT(240A/m) ,这个要求是与 ASME SE-709 和 GB/T 15822-1995 中的要求是一致的。 不少规范都没写明工件退磁后剩磁可以接受的界限,一般认为剩磁不大于 0.3mT 的工件对后道加工、焊接和仪表的使用都没有不利影响,只有极少数工件尤其是特殊工 件必须通过试验制定更严格的退磁验收标准。

第八章

磁粉检测质量的分级

1.参照 ASME 和 JIS 有关标准以及行业有关单位提出的意见,制定了焊接接头 材料和受压加工零部件的磁粉检测质量等级分级标准供设计人员选用。 2.规定了下列缺陷不允许存在: a)不允许存在任何裂纹和白点; b)紧固件和轴类零件不允许任何横向缺陷。 3.将焊接接头和受压加工部件分别设立质量等级评定标准。 4.质量等级分为四级。Ⅰ级供分析设计用;Ⅱ级为 GB150 等规程规定范围锅、 容、管特种设备合格级别;Ⅲ级为零部件(如锻件)合格级别,Ⅳ级为不合格。 5.综合评级 在园形缺陷评定区内同时存在多种缺陷时,应进行综合评级,对各类缺陷先分别 评级,取质量级别最低的级别作为综合评级的级别。当各类缺陷的级别相同时,则降低 一级作为综合评级的级别。 以上叙述与本标准射线检测部分综合评级是一致的。

第九章、承压设备在用磁粉检测
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对于在用承压设备,由于其长期在各种介质环境下工作,表面清理干净是很困难 的,因此,容易漏掉小的裂纹。高强钢在使用中有可能产生小裂纹,长期在腐蚀介质环 境下工作有可能发生应力腐蚀裂纹的锅炉、压力容器及压力管道,或制造时采用对裂纹 (包括冷裂纹、热裂纹、再热裂纹)敏感的材料时,其内壁宜采用荧光磁粉检测法。其 原因是:人的眼睛对各色光的敏感性不同,根据标准光度观察者的测定结果,只有波长 555nm 的黄绿色光,它的明视觉光谱效率是 1,对人眼最敏感。国外也有文献介绍,纯 黑和纯白的对比系数可达 25:1,而荧光在黑暗中提供的对比系数则高达 1000:1。荧 光磁粉的磁痕,在紫外线的照射下,能发出色泽鲜明的黄绿色荧光,容易观察,与工件 表面形成的紫色本底有很高的对比度,因而缺陷磁痕在暗区具有最好的可见度,所以荧 光磁粉检测灵敏度高,故在承压设备在用磁粉检测时得到广泛应用。

第十章

磁粉检测报告

根据 ASME SE-709、JIS G0565、GB/T 15822-1995 起草了本章。 附录 A、标准试块的类型、图形、尺寸及使用方法 1.B 型标准试块用于中心导体法,磁化电流为全波整流或直流电,它最早出现在 国内压力容器标准中是 JB3965-85《钢制压力容器磁粉探伤》 ,标准中称为人工缺陷试 环,来源于 ASME SE-709(82 版) ,由于压力容器行业中的磁粉检测只要求发现表面 和近表面缺陷,用 A 型和 C 型灵敏度试片已基本能满足要求,因此很多厂都不用这个 试块,JB4730-94 标准起草小组就取消了这个试块。考虑到 JB/T6066-92《磁粉探伤用 标准试块》中介绍了 B 型试块,ASME SE-709(2001 版)仍采用该试块,因此本标准 送审稿采用此试块。 由于本行业中的磁粉检测只需要检测表面和近表面缺陷,因此综合性能试验合格 的条件为“使用磁化电流为 1400A 时,湿磁粉法至少应显示 3 个孔,干磁粉法至少应 显示 4 个孔。 ”这一点是与 ASME SE-709(2001 版)的要求是一致的,也不再要求用 更大的电流发现更深的孔来评价综合性能试验是否合格。 2.E 型试块适用于中心导体法,磁化电流为单相半波整流电或交流电,最早从英 国传到中国的,但国内压力容器行业中较少采用。 JB/T 6066-92《磁粉探伤用标准试块》 ,国家军用标准 GJB 2028-94《磁粉检验》 中都采用了 E 型标准试块,故本标准送审稿采用了 E 型试块。 采用 E 型标准块综合性能(系统灵敏度)试验合格的条件为“采用有效值 700A 交流电(AC)连续磁化,在试块外部边缘上,最少有一个人工孔磁痕显示清晰。若通 以平均值为 1000A 的单相半波整流电(HWDC) ,在试块外部边缘上最少有 3 个人工孔 磁痕显示清晰。 ” 3.附录 A“标准试块的类型、图形、尺寸及使用方法”的内容在 2004 年 8 月送 审稿中还存在,2005 年 3 月标准定稿会上考虑到锅、容、管、特行业较少使用中心导 体法,故在最后的报批稿中将有关标准试块内容的附录 A 删去。 附录 B、各种磁化电流的波形、电流表指示及换算关系 列出各种磁化电流的波形、电流表指示及换算关系便于实际工作中查阅。 附录 C、焊缝的典型磁化方法 锅炉、压力容器及压力管道行业中磁粉探伤对象主要是焊缝,所以,本标准附录 2 引用了欧洲标准 EN1290:1998 中推荐的磁轭法、触头法、绕电缆法探测焊缝(包括对
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接焊缝、角焊缝及相贯线焊缝)的典型磁化方法。 该欧洲标准于 1998 年 2 月由 CEN(欧洲无损检测委员会)批准,CEN 由奥地利、 比利时、捷克共和国、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森 堡公国、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士、英国等 19 个欧洲国家标准团体 组成。按照 CEN/CENELEC 内部规则,这 19 个国家的国家标准组织应执行该欧洲标 准。该欧洲标准存在三种官方版本(英语、法语、德语) 。该标准等同于英国标准。目 前世界上公认欧洲标准结构严谨、规范,特别在工艺方法方面有特色,JB4730-94 标准 (RT 部分)和 GB3323-87 标准修订时基本考虑之一是:技术上应与国外近年相关标准 的规定尽量一致,重点考虑欧洲标准 EN1435:1997 和国际标准化组织标准 ISO5579: 1998。其中 GB3323-87 的修订版基本上等同于 EN1435:1997 标准。 EN1290:1998 规定:①推荐相切的磁场强度为 2~6KA/m 与 ASME SE-709(2001 版)和本标准中 2.4~4.8KA/m 稍有差别。②为保证全方位检测缺陷,焊缝须按两个大约 互相垂直、误差不超过 30°的方向进行磁化。③磁力线通过的通道(即磁轭两极间距 或两触头间距)应大于或等于焊缝和热影响区再加上 50mm 的宽度,而且在所有情况 下,焊缝和热影响区应纳入磁化有效区内,应规定磁化相对于焊缝方向的大约角度。④ 对磁轭法和触头法磁化有效区为:宽度为磁轭或触头中心线两侧 1/4 极距,长度为极距 减去 2?25mm。 磁化有效区长度减去 2?25mm 的理由是考虑到磁轭或触头附近的磁力 线或电流密度过大,易产生非相关显示。 EN1290:1998 标准中规定的几种磁化方法中的安匝数计算公式为 NI≥8D,该公 式由于没有考虑反磁场的影响,所以计算结果与标准中正文中低、中、高充填因数线圈 法计算结果出入较大,故在标准定稿会上专家们一致意见将 NI≥8D 删去。 该附录中还介绍了第四种磁化方法,交叉磁轭法的典型磁化方法。该方法要注意 喷洒磁悬液的原则是:检查环缝时,磁悬液应喷洒在行走方向的前上方;检查纵缝时, 磁悬液应喷洒在行走方向的正前方。

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