电站铁磁构件的金属磁记忆检测

　　1　引言

　　电力工业中设备运行的可靠性非常重要,它和设备零部件的疲劳损伤有关,也和设备制造安装及修理过程中留下的缺陷有关。尽管采用了传统的方法如超声波、磁粉、着色和涡流探伤等,做了百分之百的检测,但大修后意外的损伤还是经常发生。

　　产生损伤的根源是工件内部的应力集中。出现应力集中的部位是由工作负荷的作用和部件的缺陷决定的。采用传统的检测方法只能检查出已经产生的缺陷,而无法查出有损伤倾向的应力集中部位。

　　为有效查明有损伤倾向或已经损伤的零件,就需要有和机械应力息息相关的诊断技术方法。在评价设备的应力分布状态方面,金属磁记忆法是卓有成效的。与传统的无损检测方法相比,金属磁记忆检测具有重要的实际意义和应用价值。它能解决常规无损检测所无法解决的金属早期诊断问题,为电站铁磁金属构件失效及寿命评估提供有力的科学依据,能够更好地满足当今设备监测从定期检修朝状态检修发展方向的要求。

　　2　磁记忆检测原理

　　磁记忆效应是磁弹性和磁机械效应共同作用的结果。弹性应力使铁磁体不仅产生弹性形变,而且还产生磁致伸缩性质的形变。当铁磁体的某一部位在周期性负载和外部磁场的共同作用时,该处会出现残余磁感应强度的增长,即铁磁试件的压磁条件:交变压力、外磁场。叶片正好满足铁磁试件的两个条件(交变应力、地球磁场)。

　　根据磁介质的麦氏关系、循环关系以及居里定律,并取单位体积ω= dV,且定义m为单位质量的磁化强度,则得:

　　式中　p—铁磁体的密度

　　H—外磁场强度

　　P—外加压力

　　T—物体热力学温度

　　由(1)可知,由于磁致伸缩的存在,当对材料施加力的作用时,材料的磁化状态要发生改变。被检测的构件漏磁场Hp的变化与机械应力

　　△σ各向异性的关系为:

　　式中　λH—压磁系数

　　△σ—外力的变化

　　μ0—真空中的磁导率

　　根据式(2),可通过对检测的漏磁场情况来确定△Z段上的应力△σ水平。

　　铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量HpX具有最大值,法向分量HpY改变符号具有零值,如图1所示。所以,可通过分析磁场强度法向分量的符号及K值(K= dHpY/dx)变化来完成对部件上是否存在缺陷或应力集中区域的诊断。

　　3　磁记忆检测

　　检测在广东沙角C电厂#3机组上进行,沙角C电厂#3机组末级过热器、末级再热器入口段密封板处的焊缝、水封槽水冷壁密封处焊缝曾经发现有泄漏的迹象,怀疑是焊缝本身缺陷所造成的,为此对相关焊缝进行了金属磁记忆检测。