有关无损探伤及其应用

有关无损探伤及其应用

Nondestructive Inspection，即无损探伤技术，是在不损坏工件或原材料工作状态的前提下，对被检验部件的表面和内部质量进行检查的一种测试手段。常用的无损探伤方法有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤、γ射线探伤、萤光探伤、着色探伤等方法。如下图所示：

无损探伤用于检查材料表面和内部的宏观缺陷（裂纹、气孔、夹渣、未透），而化工设备中的无损探伤技术主要有渗透(着色和荧光)探伤(PT)、磁粉(或磁力)探伤(MT)、涡流探伤(ET)、超声波探伤(UT)与射线探伤（RT）等。无损探伤技术主要应用于设备的制造和定期检修阶段，近年来无损探伤技术逐渐用于检查运行中的设备。下面就其几种主要的探伤方法做简要的介绍。

一、渗透(着色和荧光)探伤(PT)

Liquid Penetranl Examination (PT) 利用渗透性强的液体渗入构件表面缺陷内，再设法使其显示出缺陷，这是一种表面缺陷的无损探伤方法。根据所用渗透液的不同，可以分为着色渗透法和荧光渗透法。PT的原理是通过喷洒、刷涂或浸渍等方法，把渗透

力很强（表面张力小，或者说与固体的接触角很小）的渗透液（着色渗透液-在白光下一般呈现为鲜艳的红色，或者荧光渗透液-能在紫外线辐照下发出黄绿色荧光）施加到已清洗干净的试件表面，经过一定的渗透时间，待渗透液基于毛细管作用的机理渗入试件表面上的开口缺陷后，将试件表面上多余的渗透液用擦拭、冲洗等方法清除干净，然后在试件表面上用喷撒或涂抹等方法施加显像剂（干粉状或液态），显像剂能将已渗入缺陷的渗透液吸附引导到试件表面，而显像剂本身提供了与渗透液的颜色形成强烈对比的背景衬托，因此反渗出来的渗透液将在试件表面开口缺陷的位置形成可供观察的迹痕，反映出缺陷的状况（形状、取向以及二维平面上的大小）。这种迹痕视所应用渗透液的种类，可以是着色渗透液因颜色对比而在白光下观察（这时称为着色渗透检验），也可以是荧光渗透液因其荧光作用而需要在紫外光辐照下观察（这时称为荧光渗透检验）。

二、磁粉(或磁力)探伤(MT)

Magnetic Particle Testing.（MT）磁粉探伤或称磁力探伤。也是比较古老的无损检测方法，国外已有50年的历史，国内也有30多年。广泛用于检测铁磁性材料及其构件的表面和近表层的缺陷，可检测的缺陷类型：裂纹、重叠、分层等。磁粉探伤可以探测材料或零件表面和近表面的缺陷，对裂纹、发纹、折叠、夹层和未焊透等缺陷极为灵敏。采用交流电磁化可探测表面下2mm以内的缺陷，采用直流电磁化可探测表面下6mm 以内的缺陷。

磁粉探伤设备有固定式、移动式和手提式三种磁力探伤机。显示介质为较细的纯铁

磁粉（Fe

3O

4

）。直接使用干粉灵敏度高，但操作不便；把磁粉和煤油混合成湿粉，使用

方便。

磁粉探伤原理：铁磁性材料构件的表面或近表层有缺陷时磁阻大，一旦被磁化，则会有部分磁力线外溢而形成漏磁场，它对施加到构件表面的磁粉会产生吸附作用，因而显示出缺陷的痕迹，根据磁粉的痕迹来判断缺陷的大小、取向和位置等。漏磁场的强度和分布，取决于缺陷的长度、取向、位置（近表层）和被测表面的磁化强度。当缺陷垂直于磁化方向时，灵敏度最高；当缺陷平行于磁化方向时，则无磁粉痕迹显示。

磁粉探伤方法：磁粉探伤方法按分类方法不同有——按磁化电流性质分为交流电磁化法和直流电磁化法；按磁场方向分为纵向磁化、周向磁化和复合磁化；按显示介质状态和性质分为干粉法、湿粉法和荧光磁粉法等；按磁化方法为直接通电法、局部磁化支

杆法、心轴法、线圈法和铁轭法等。

下面介绍的是MT无损探伤技术在胜利油田的应用

目前, 胜利油田现役油管大部分都是旧油管,其表面特别是内壁都不同程度地存在着缺陷, 这些有缺陷的油管重新下井之后, 可能发生油管穿孔或断裂事故。目前对油管本体主要依靠现场人工目测和后方对油管试压检查, 前者只能检查油管本体外壁, 后者虽然能够证明油管能够承受一定的压力,但不能清楚描述油管内缺陷状况, 有重大隐患的油管往往继续下井使用, 进而造成油井频繁作业, 既增加作业成本, 还严重影响采油生产。从有关统计资料来看, 油管漏失井的作业量占总作业量的六分之一以上。随着增产措施的不断强化和生产任务的不断加重, 必须加大油井井筒管理力度, 进而降低作业成本, 确保采油生产正常进行。为此, 胜利油田引进了一套TY—MT 数字化油管无损检测仪,该套设备的应用为现役油管的分级使用和报废提供了科学依据。

TY—MT 数字化油管无损检测仪

检测原理

TY—MT 数字化油管无损检测仪的磁化系统将被测油管磁化至深度饱和, 当油管内外表面有裂纹、坑点、孔洞以及油管壁厚变化时, 就会产生漏磁场或被磁化段的主磁通发生变化, 这些变化被探伤传感器获取, 经信号调理整形放大后, 再经A/D 转化为数字信号输入计算机, 用探伤分析软件对缺陷信号进行分析、处理, 以曲线形式显示出来,也可用打印机打印检测结果。

基本参数：

检测油管直径: 外径2 (3 英寸(73mm) 、3 "-英寸(89mm) , 内径62 、74mm ;横向裂纹(光滑表面) 分辨率: 013mm (深度) ×5mm (长度) ;腐蚀坑及孔洞分辨率(光滑表

面) :Ê112mm ,深015mm ;壁厚减薄分辨率: 壁厚的3 %;检测速度: 1～50m/ min ;

油管两端检测盲区: ≤80mm。

探头结构特点：

TY—MT 数字化油管无损检测仪的探头主体是8 个周向分布的磁敏传感器和各自的磁化器件。探头结构设计为随动定心结构, 具体形式为: 传感器与其载体组成游动体, 游动体的各传感器在各自的滑槽内由弹簧与其载体相连, 能自动张合; 游动体置于探头体内, 其上下端均由多颗钢珠与外壳的上下端相连。这种结构形式有效地解决了检测过程中的两个问题: 其一, 检测过程中碰到油管接箍时探头内的传感器能自动避让; 其二, 油管在起(或下) 的过程中, 水平方向常会有不同程度的摆动,而根据漏磁检测的特点,