摘要：在现代工业的生产中，锅炉、压力容器、管道和大型游乐设施等特种设备的结构相对复杂，其运行环境也较为恶劣，一旦发生故障，将会导致严重的人员伤亡及财产损失，后果不堪设想，因此，特种设备的安全管理和无损检测显得尤为重要。无损检测技术在不破坏设备本身的前提下，对设备内部和表面的缺陷进行检测与评估，极大地保障了设备的安全运行，堪称现代工业安全的一道坚固防线。磁粉检测作为无损检测技术的常规方法之一，文章主要针对其在特种设备检测中的应用进行剖析，提出优化策略，从而为工业生产的顺利提供参考。
关键词：磁粉检测,特种设备,无损检测
1磁粉检测技术的基本原理及特点
磁粉检测是基于漏磁场原理，用于检测铁磁性材料表面及近表面缺陷的技术，主要应用于铸钢件、锻钢件、压延件、管材、棒材、型材、焊接件、机加工件及使用过的上述工件的探伤，用于发现裂纹、发纹、白点、折叠、夹杂物、冷隔的缺陷［1］。
铁磁性材料和工件被磁化后，由于不连续性的存在，使工件表面和近表面的磁力线发生局部畸变而产生漏磁场，吸附施加在工件表面的磁粉，形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大小。适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测出长0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性。
这些漏磁场会吸引和聚集散落在材料表面的磁粉，依据磁粉的堆积分布情况可以直观地识别出缺陷的位置和形状，从而便于快速分析和处理，提高检测的效率。这种检测技术对于发现早期的表面裂纹和近表面缺陷特别有效，能够在很大程度上预防设备失效和事故的发生，为设备的安全运行提供有力保障［2］。
2影响磁粉检测效果的因素
2.1被检材料的特性
不同的铁磁性材料具有不同的磁导率μ,磁导率影响工件在磁场中的磁化程度。根据磁通量密度B与磁场强度H的关系B=μH，磁导率高的材料更容易被磁化，但产生的漏磁场大小还受到其他因素的影响。工件表面的粗糙度、氧化皮、油污等，都会影响磁粉的吸附和缺陷磁痕的显示，表面越粗糙，磁粉吸附越不均匀，可能掩盖微小缺陷。
2.2磁粉的选择与应用
不同类型的磁粉具有不同的检测灵敏度和适用场合。磁粉的粒度影响其检测灵敏度，细颗粒磁粉适用于检测微小缺陷，但可能会影响磁粉的流动性；而粗颗粒磁粉适用于检测较大缺陷，但容易掩盖小缺陷的检出。此外，磁粉的施加方式、浓度和磁悬液的配比等，需要恰到好处才能呈现出最佳的检测结果。
2.3磁化方法与设备的选择
磁化方法按磁化方向分类，包括周向磁化、纵向磁化和复合磁化。其中周向磁化包括轴向通电法、中心导体法、偏置芯棒法、触头法等；纵向磁化包括线圈法、磁轭法；多向磁化包括交叉磁轭法、交叉线圈法等。周向磁化利于发现与工件轴平行的纵向缺陷（即与电流方向平行的缺陷）；纵向磁化利于发现与工件轴垂直的周向（横向）缺陷，工件中的磁力线平行于线圈的中心轴线；复合磁化在工件中产生一个大小和方向随时间成圆形、椭圆形或螺旋形轨迹变化的磁场，利于发现工件上多个方向的缺陷［3］。
3磁粉检测技术的优化措施
3.1提高检测人员的专业技能
磁粉检测技术虽然操作相对简单，但检测结果的准确性和可靠性很大程度上依赖于检测人员的专业技能和丰富经验。检测人员如果缺乏专业技能与对工件特性的了解，在进行磁粉检测时，可能就无法准确判断检测结果的有效性。例如，在观察磁粉的聚集形态时，如对工件内部结构及材质特性未了解清楚，就很容易误判缺陷甚至漏评。经验丰富的检测人员能够根据以往的检测经验，迅速判断出一些特殊情况下的检测结果是否可靠，对检测工艺规程进行修改或增加额外的检测方法进行验证。因此，定期对检测人员进行培训和技能提升是非常必要的。
通过培训，还要提高检测人员对一些特殊材质、异形结构件工件的检测能力。同时，提高检测人员对磁粉检测的操作方法的熟练程度，从检测前的设备调试、磁粉准备，到检测过程中的正确操作手法，再到检测后的结果记录与分析等一系列环节，都能做到准确无误。通过实际操作和案例分析，提高检测人员的实战经验，使其在检测过程中能够准确判断和处理各种复杂情况，为磁粉检测工作的准确性提供有力支持［4］。
3.2磁粉检测仪器设备的维护
根据行业标准规定，应对检测设备仪器进行校准或鉴定操作，主要包括：①电流表精度校验，至少半年校准一次，当设备进行重要电气修理或大修后，或者设备停用一年以上应重新进行校准；②电磁轭提升力校验，至少半年核查一次，磁轭损伤修复后应重新核查；③黑光辐光照度计、光照度计至少每年校准一次；④磁场强度计至少每年校准一次，以此保证检测仪器设备的可使用性，从而提高检测效率、保证检测结果准确性。
3.3磁粉检测材料的控制
通过对磁悬液的污染判断（使用梨形沉淀管，通过其管中的沉淀物判定磁悬液能否继续使用）、磁悬液浓度的测定（对新配置及循环使用的磁悬液进行测定）及水断试验（润湿性能测定，液膜连续可用，断开则润湿性能不合格），对检测材料的品质进行控制，保证检测结果的可靠性及准确性。
3.4检测工艺的优化
在磁粉检测前，首先需要对被检测表面进行彻底的清洁和处理。这是因为表面的油污、锈斑和其他杂质会影响磁粉的吸附效果，进而致使最终的检测结果出现偏差而不准确。例如，在针对压力管道开展检测工作之前，必须着重清除管道表面的油漆和铁锈，以此来保证被检测表面达到清洁且光滑的要求。常用的清洁处理方法包括使用溶剂清洗、机械打磨或喷砂处理等，以确保表面无任何残留物。
此外，在进行检测工作时，选择合适的磁化方法，并且对磁化强度进行有效控制也是提高检测效果的关键因素。具体来说，要根据被检测工件自身的形状以及大小的不同，选择与之相匹配的磁化方法，如磁轭法在大型工件的局部检测方面非常适用，因为大型工件整体的磁化难度较大，采用磁轭法对其局部进行磁化，可以较好地实现检测目的；而对于长棒材或者管材这类形状较为规则且细长的工件，线圈法就比较实用，它能够对长棒材或管材进行整体磁化，从而确保磁化效果均匀。同时，在检测过程中，必须将磁化强度控制在一个适当的范围之内，要避免磁化强度过强或过弱的情况出现。通过优化检测工艺，可以提高磁粉检测的准确性和可靠性，为设备的安全运行提供更加坚实的保障。
3.5后续处理、环境控制与保护的考虑
磁粉检测过程中，采用不同的检测方法，应对可见光照度、紫外光照度、环境光照度的数值，根据标准规定进行控制，保证在合格的检测环境中进行无损检测作业。
磁粉检测完成后，必须对被检测表面进行仔细清洗和退磁处理，这是因为磁粉检测过程中，磁粉会大量附着在被检测表面，并且检测操作可能致使被检测表面留存磁场，若不加以处理，残留的磁场极有可能对设备的正常运行产生严重影响，从而干扰设备正常的工作流程、降低设备的工作效率甚至损坏设备的关键部件。轴向通电法和触头法检验使用时注意防火，不应在易燃易爆的场合使用；使用水磁悬液检测时，应防止绝缘不良或电器短路；使用荧光磁粉检测时，应避免黑光灯直接照射人的眼睛等。为环境保护和社会的可持续发展做出贡献。
4磁粉检测技术在特种设备中的应用
4.1承压类特种设备中的磁粉检测辅助应用
在承压类特种设备中，锅炉、压力容器和管道这些设备由于长期处于高温、高压的工作环境中，极易产生疲劳裂纹和其他形式的缺陷，磁粉检测技术能有效地发现这些设备早期的裂纹，从而防止这些设备因裂纹的扩展而导致的破裂和泄露。在压力容器的制造和定期检验中，磁粉检测常用于检测焊接接头的质量，确保容器的结构完整性和安全性。
以某公司大厚度T=40mm，材质为12Cr2Mo（具有延迟裂纹倾向）的在制压力容器为例，要求其在缺陷返修补焊后进行复探。
针对具有延迟裂纹倾向材质的压力容器，选用射线检测虽缺陷可直观显现，但难以做到对“延迟性”实时监测，特别是大厚度工件，射线检测存在透照时间长、底片成像质量不高、γ射线探伤操作安全要求高等多种因素，故不推荐。考虑到主要检测对象为补焊后的裂纹检出，结合检测时机及检出率的综合考虑，特选用荧光磁粉检测方法（磁轭法），以满足检出要求。
表面检测作为无损检测中不可忽视的一环，特别是对于容易产生裂纹的金属材料、焊接表面、贯穿缺陷，能够及时迅速发现，特别对压力容器上的焊接接头、补焊处等关键部位缺陷的高效检出，选用荧光磁粉检测方法（磁轭法），运用荧光法其对细小裂纹具有高灵敏度、高效率的特性，对补焊处进行无损检测探伤，同时此方法对贯穿缺陷有着高效的检出率，可预防事故的发生。
4.2磁粉检测在焊缝质量检验中的辅助应用
焊缝是特种设备中最为关键的连接部分，其质量直接关系到整个设备的结构安全。磁粉检测技术在焊缝质量检验中发挥着重要作用，能够有效检测出焊缝表面的裂纹、焊瘤和其他缺陷。特别是在焊接接头的疲劳裂纹检测中，磁粉检测技术因其高灵敏度而被广泛采用。在对大型储罐的焊接接缝进行检测时，磁粉检测可以发现肉眼难以察觉的微小裂纹，从而确保储罐的安全使用。
以化工园区内管道常规四项常规无损检测为例，其检测内容为一管道材质为Q235C，规格为Φ1400×14的容器，在进行射线检测时，拍片发现有超出底片范围的横向裂纹。打磨缺陷处区域焊缝+焊缝热影响区的表面检测区域粗糙度Ra≤12.5μm。由于底片宽度有限，无法确定具体裂纹的实际长度，考虑到射线检测虽具有穿透能力强、非破坏物体本身、检测灵敏度高等优势，但其可视化记录仅能体现缺陷的平面数据，且客户要求明确自身高度缺陷的三维立体数据，故在原检测的基础上采用K2.75的70°横波斜探头手工脉冲反射法，开展一次波扫查焊缝及热影响区的超声检测，通过利用超声波在物体内部传播的特性，测量超声波的传播时间和反射信号的缺陷问题。随着检测的推进，发现冲顶反射波，且此时的底波直接消失，二次波区域亦是如此，说明此横向裂纹已下表面裂穿；介于超声检测对上表面有一定的盲区，故只用6dB法大致确定上端点的位置；然后辅以荧光磁粉检测，对裂穿性裂纹做进一步确定，提高细小裂纹的检出效率。
5结语
综上所述，磁粉检测技术作为特种设备无损检测的重要手段，其应用不仅提高了设备的安全性和使用寿命，还降低了维护成本。通过不断优化磁粉检测方法和技术，能够进一步提升检测的准确性和效率，为特种设备的稳定运行提供坚实保障，推动相关行业向更高质量、更安全的方向发展。
参考文献
［1］孙文泽.磁粉无损检测技术在煤矿设备中的应用［J］.机械管理开发，2024，39（9）：328-329+332.
［2］赵佳萱，徐治中，刘陆.无损检测技术在特种设备检测中的应用分析［J］.模具制造，2024，24（4）：225-227.
［3］戴西斌，左万君，吴昌玉.无损检测技术在特种设备检验中的应用与分析［J］.设备管理与维修，2024（2）：111-114.
［4］陈多虎.无损检测技术在特种设备制造中的应用与发展［J］.现代制造技术与装备，2021，57（2）：138-139.
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