专利名称：一种管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法
技术领域：
本发明涉及一种数据检测分析方法，特别是一种管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁 检测方法。
背景技术：
焊接技术作为一种基本的工艺方法，广泛地应用于石油化工、航空、航天、舰船、桥 梁、车辆、锅炉、冶金、能源、建筑及国防等各个领域和部门中。随着科技的发展，焊接工艺得 到了成功和迅速的发展，尽管如此，在焊接接头产生的过程中，焊缝中仍然不可避免地会出 现熔合不良、裂纹、气孔、夹渣、未熔合和未焊透等缺陷。而其中，未焊透缺陷的存在，对焊接 结构来说最直接的危害是降低焊接接头的机械性能，而它引起的应力集中往往比强度降低 的危害性大得多。压力管道是许多特种设备或者系统的核心设施，一旦发生质量安全事故.可能引 起燃烧、爆炸或中毒等恶性事故，为保障其安全运行，采用适当的方法对其进行定期的检测 是十分有必要的。目前压力管道的连接多采用焊接方式，对接焊缝处往往是管道的薄弱环 节，容易产生各种缺陷和损伤，而对接焊缝处的未焊透缺陷则是最重要也是危害最大的一 种缺陷。对于直径较小的对接管道，由于现场工艺条件的限制，大多数对接焊缝处都存在未 焊透缺陷。为准确评价压力管道的预期寿命和安全性，必须对未焊透缺陷的深度做出准确 测量，在此基础上才能进一步的进行应力校核以及断裂力学估算等，进而对管道的安全性 给出评价。在管道对接焊缝的检测中，目前常用的检测方法是超声法和射线法。由于实际检 测条件的限制，超声检测的TOFD方法和相控阵方法等不能在管道检测中的得到有效的应 用，目前使用较多是手工探伤。由于对接焊缝轮廓的复杂，手工超声波探伤的回波信号十分 复杂，辨识困难，对检测人员的技术水平和经验要求很高。因此在实际应用中更倾向于使用 射线透照法，根据现有标准，目前的射线透照工艺能够满足对管道对接焊缝的定性检测要 求；应用对比试块以及其它处理方法，也能够对未焊透深度进行粗略的定量。但射线透照法 目前的定量精度还比较低。而且射线法的劳动量和费用也比较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种利用漏磁技术对管道 对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法。本发明的目的可通过下列技术方案来实现一种管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁 检测方法，其特征在于包括下述步骤(1)预处理采用表面清洁处理方法从待检测的工件表面除去所有污垢；所述的 工件是磁性工件。(2)检测利用磁粉探伤仪磁化所述的工件，使用传感器对所述的工件表面的磁 场的连续性进行测量和记录；(3)计算结果通过数值拟合获得漏磁场突变值与缺陷特征值的经验公式，并将 上述测量和记录的数据代入经验公式，计算出缺陷深度。
本技术方案中先将需要检测的铁磁性工件在磁场中被磁化，由于缺陷与工件本身 的磁导率和电导率差异，破坏了磁路的连续性，导致工件表面处的漏磁场发生突变；使用传 感器对缺陷引起的漏磁场突变进行测量和记录；并建立漏磁场突变值与缺陷特征值的对应 关系，从而实现对缺陷特征值的量化。在上述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法中，所述的步骤1中的表面清 洁处理方法为先用水或清洗剂清洗表面污垢，再对焊缝余高进行修磨。采用水冲洗或者市 场上常用的去除的清洗剂对工件表面进行清洁处理，将杂质去除，以提高检测的数值精确度。在上述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法中，所述的步骤2中的磁粉探 伤仪为便携式直流磁粉探伤仪。便携式直流磁粉探伤仪具有磁化功能，能对待侧工件进行 磁化，用于表面和近表面缺陷的检测，是控制器与固态电子器件为一体的高性能的轻便仪器。在上述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法中，所述的步骤2中的传感器 为用于测量漏磁场强度的特拉斯计。在上述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法中，所述的步骤3中的经验公 式为通过数据拟合获得，具体操作为通过对被测工件的某一条母线进行励磁，测量得一组 磁通数值，再对数值进行拟合以获得漏磁场突变值与缺陷特征值的经验公式。与现有技术相比，本方法具有以下突出优点1、本方法利用便携式直流磁粉探伤 仪对带有缺陷的铁磁性工件进行磁化，由于缺陷的存在破坏了磁路的连续性，导致工件外 表面处的漏磁场；使用传感器对缺陷引起的漏磁场进行测量和记录，分析总结漏磁场变化 规律；通过数值拟合获得漏磁场突变值与缺陷特征值的经验公式，从而实现对缺陷特征值 的量化。再次测量和记录漏磁场突变值，把记录的数据代入经验公式，可计算出缺陷深度。 该方法具有操作简单，快速便捷，可以实现现场检测的特点；2、通过应用上述方法对手工焊 接的管道对接焊缝进行了检测实验，实验结果证明，在实验条件下，未焊透深度的定量绝对 误差小于0.3mm，相对误差小于10%，检测结果可靠，精确度高。3、检测成本低；4、绿色环 保。
图1是管对接焊缝漏磁检测原理示意图。图2是无焊缝时励磁磁轭间的漏磁场分布示意图。
具体实施例方式图中，1、焊缝区；2、未焊透区；A、励磁点一 ；B、励磁点二 ；C、测点一 ；D、测点二。以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。本发明在对管道工件对接焊缝根部进行缺陷定量漏磁检测时，首先需要先用水或 清洗剂清洗管道工件的表面污垢，并对焊缝余高进行修磨；其次再利用磁粉探伤仪磁化管 道工件，使用传感器对管道工件表面的磁场的连续性进行测量和记录；最后通过数值拟合 获得漏磁场突变值与缺陷特征值的经验公式，并且将上述测量和记录的数据代入经验公 式，计算出缺陷深度。本发明中漏磁检测的原理是带有缺陷的铁磁性工件在磁场中被磁化，由于缺陷与工件本身的磁导率和电导率差异，破坏了磁路的连续性，导致工件表面处的漏磁场发生 突变；使用传感器对缺陷引起的漏磁场突变进行测量和记录；并建立漏磁场突变值与缺陷 特征值的对应关系，从而实现对缺陷特征值的量化。由上述漏磁检测的原理可知，漏磁检测 定量的关键是建立正确的对应关系，也就是漏磁场突变值与缺陷特征值的量化关系，以此 为基础才能进行漏磁的定量检测。本实施例针对管道对接焊缝的特点，使用水冲洗管道的表面污垢，再采用市场上 销售的便携式直流磁粉探伤仪对管道进行磁化，然后通过特拉斯计测量漏磁场强度，建立 如图1所示的漏磁场模型。图1所示，在检测过程中，沿被测管道的某一条母线励磁。考虑焊缝轮廓在周向 上的不均勻性，漏磁测量仅在该条母线上进行，对漏磁场的分析也限制在周向宽度As内， Δ s足够小，以保证焊缝在该范围内均勻。设在实验所用的励磁条件下，管壁材料中产生的磁感应强度为B1,无焊缝时管壁 处漏磁场强度为 ，则管道无焊缝时，励磁场产生的总磁通可表示为，Φ ！ = B1 · t · Δ s+B3 · Ii1 · Δ s (1)其中t为测量点处的管壁厚度，As为测量点处的小量周向宽度，B^t · Δ s即为 管壁内产生的磁通屯为管壁漏磁场系数，表示整个漏磁场折算到测量点处的厚度系数，B3 为测量点处的漏磁场强度，B3 · k! - Δ s即为无缺陷和焊缝时的漏磁通。如图1所示，测点二为焊缝中线处，则该点的总磁通可以表示为，φ 2 = B2 · (t+h-x) · Δ s+B4 · k2 · h · Δ s (2)其中，B2为焊缝融合区的磁感应强度，h为测量点处的余高，χ为测量点对应径向 上的未焊透深度，则(t+h-x) · Δ s为焊缝融合区内的磁场强度；Β4为焊缝外测量点处 的漏磁场强度，k2为管壁焊缝漏磁场系数，表示整个焊缝处漏磁场折算到测量点处的厚度 系数，考虑提离效应，在式(2)第二项中引入余高，则氏·!^·!!· As表示焊缝测量点处的 磁通。根据磁通量守恒原理，联立式(1)和式O)，有，B1 · t · Δ s+B3 · Ii1 · Δ s = B2 · (t+h_x) · Δ s+B4 · k2 · h · Δ s (3)(3)式成立的精确条件是励磁条件完全相同，即如果 的测量点在两个励磁点A、 B的磁轭的中点处，则B4的测量点也要在两个励磁A、B的磁轭的中点处，这就要求在同一母 线上的不同位置(有焊缝处和无焊缝处)分别励磁两次，才能完成一次测量。结合经验以及实际检验结果可得出下图所示的无焊缝时励磁磁轭间的漏磁场分 布示意图，如图2所示。考虑无焊缝时漏磁场的强度存在上图所示的特点，即在励磁中点左右士 15mm范 围内漏磁场的变化趋于直线，且变化率不超过0. lmT。故采用如下的测量方法。测量在一次励磁中完成，如图1所示，在测点一 C处测得的 代替无焊缝时磁轭 中点处的漏磁场强度，在测点二 D处测得B4即为焊缝处的漏磁场强度，再根据公式(3)，即 可计算出测量点对应径向上的未焊透深度X。为便于实验和数据处理，对公式(3)中的目标量未焊透深度χ做显式处理，即，χ = t+h-M · t-B3 · N+B4 · h · L (4)
权利要求
1.一种管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，其特征在于包括下述步骤(1)预处理采用表面清洁处理方法从待检测的工件表面除去所有污垢；所述的工件 是磁性工件。(2)检测利用磁粉探伤仪磁化所述的工件，使用传感器对所述的工件表面的磁场的 连续性进行测量和记录；(3)计算结果通过数值拟合获得漏磁场突变值与缺陷特征值的经验公式，并将上述 测量和记录的数据代入经验公式，计算出缺陷深度。
2.根据权利要求1所述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，其特征在于，所 述的步骤1中的表面清洁处理方法为先用水或清洗剂清洗表面污垢，再对焊缝余高进行修 磨。
3.根据权利要求1所述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，其特征在于，所 述的步骤2中的磁粉探伤仪为便携式直流磁粉探伤仪。
4.根据权利要求1所述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，其特征在于，所 述的步骤2中的传感器为用于测量漏磁场强度的特拉斯计。
5.根据权利要求1所述的管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，其特征在于，所 述的步骤3中的经验公式为通过数据拟合获得，具体操作为通过对被测工件的某一条母 线进行励磁，测量得一组磁通数值，再对数值进行拟合以获得漏磁场突变值与缺陷特征值 的经验公式。
全文摘要
本发明提供了一种管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，属于机械技术领域。它解决了现有的检测方法的定量精度较低、劳动量和费用较高的问题。本管道对接焊缝根部缺陷定量漏磁检测方法，其特征在于包括下述步骤(1)预处理采用表面清洁处理方法从待检测的工件表面除去所有污垢；所述的工件是磁性工件。(2)检测利用磁粉探伤仪磁化所述的工件，使用传感器对所述的工件表面的磁场的连续性进行测量和记录；(3)计算结果通过数值拟合获得漏磁场突变值与缺陷特征值的经验公式，并且将上述测量和记录的数据代入经验公式，可计算出缺陷深度。本方法检测成本低，其绝对误差小于0.3mm，相对误差小于10％，结果可靠，精确度高。
文档编号G01N27/85GK102095793SQ20111000018
公开日2011年6月15日 申请日期2011年1月4日 优先权日2011年1月4日
发明者原可义, 许林滔, 郭黎群, 马刚 申请人:台州市特种设备监督检验中心