小尺寸管座角焊缝磁轭法磁粉检测工艺探讨

　　1　小尺寸管座角焊缝

　　管座角焊缝是火力发电厂管道及集箱等部件的常见结构,如集箱与受热面管排连接的管座角焊缝、各种疏水管座角焊缝、对空排气管座角焊缝、汽水取样 管座角焊缝、压力及温度测点管座角焊缝等。设备起停及运行过程中由于温度变化、部件膨胀等原因,角焊缝结构会承受较大应力,易产生裂纹等各种缺陷。对此类 焊缝一般要求进行磁轭法磁粉检测。

　　小尺寸管座角焊缝由于管座外径小(指外径小于75 mm的管座),对此类角焊缝完全磁化有一定的困难,其原因主要在于:(1)管座管径小,管壁和磁轭接触面积小,基本为线接触或者点接触,管座磁化强度降 低,导致缺陷漏检;(2)角焊缝两侧工件形状、尺寸差别较大,工件中产生的磁场畸变严重,焊缝各部分磁化强度不一致,检测灵敏度不一致;(3)采用磁轭跨 放在管子两侧的筒体上磁化角焊缝(跨越式检测)的方法达不到理想的磁化效果,可能导致缺陷完全漏检。

　　2　管座角焊缝的结构及失效形式

　　在火力发电厂锅炉管道、集箱的制造和安装过程中,为便于汽水输送、测量及仪表的安装,会大量出现2个圆柱体正交或斜交相贯的情况,对相贯线实施 焊接所形成的焊缝为角焊缝。为避免强制对口,在管道、集箱与接管间往往加装管座。接管座与筒体采用焊接方法连接而形成角焊缝,常见的接管角焊缝的形式有插 入式和安放式2种(图1)。插入式管座角焊缝是接管座插入筒体内焊接而成,这种角焊缝形式容易形成根部未焊透缺陷,而安放式管座角焊缝是接管座安放在筒体 上焊接而成,容易形成根部未焊透、未熔合和裂纹等纵向缺陷。

　　管座角焊缝的开裂失效大致可以分成2种类型:高温蠕变裂纹和应力腐蚀裂纹。高温蠕变裂纹在外壁焊趾处开裂,裂口向外张开,裂纹平面与管轴线垂 直,呈周向分布;应力腐蚀裂纹发生在管座内壁,裂纹方向也与管座轴线垂直,但裂纹位置却离焊口有一定距离,并且腐蚀区域一般位于管轴线的一侧。2种裂纹都 是应力分布和环境等多种因素共同作用的结果。

　　3　磁轭法磁粉检测法

　　3.1　站立式

　　小尺寸管座角焊缝的磁轭法磁粉检测常用的方法是磁轭一脚站立在曲率较小的筒体上或平面上,另一脚则站立在曲率较大的管座上(图2)。筒体侧磁轭 与筒体接触面积大,有利于工件的磁化,而由于接管座曲率较大,磁轭与接管座形成点接触或线接触,进入管座中的磁场强度下降,可能会导致磁化不足,影响探伤 效果。

　　为保证焊缝中有足够的磁化强度,可采取如下2种方法:(1)使磁轭的间距减小到最小,但不小于75mm。筒体侧的磁轭尽量靠近角焊缝焊趾,但至 少要保持热影响区的距离。在磁场强度一定的情况下,磁轭间距的减小使得工件中的磁化强度增大,在一定程度上弥补了磁轭与接管座由于点接触面积不足造成的磁 化强度降低的影响;(2)改变磁轭与接管座的接触方式,磁轭的接头设计成带一定曲率的接头,增大磁轭与接管座的接触面积,可以提高检验的可靠性。此外,由 于趋肤效应的作用,选用交流磁轭比直流磁轭会有更理想的磁化效果。