管线管管端坡口分层缺陷的磁粉检测方法研究.pdf

管线管管端坡口分层缺陷的磁粉检测方法研究 赵仁顺 （天津钢管集团股份有限公司质量保证部 天津300301 ） 摘 要：介绍了钢管坡口分层缺陷的磁粉检测方法，采用交流电磁轭径向磁化，湿法连续法检测。 灵敏度校准所用的试片外形尺寸可根据被检钢管壁厚进行选择，实际检测时两次磁化间应有不下于 15mm 的磁化重叠区。 关键词：钢管，坡口，分层缺陷，磁粉检测，径向磁化 API SPEC 5L[1] 附录K.2.1.4 中规定，对于酸性和/或海洋环境服役用钢管，若供需双 方协商同意，对钢管管端端面/坡口面进行磁粉检测，旨在检测坡口面沿圆周方向没有大 于或等于6mm 的分层缺欠。而国际上许多大石油公司的钢管规范，如法国道达尔TOTAL 规范（GS EP PLR 211 [2] ）和壳牌规范（DEP 31.40.20.37-Gen.[3] ）等均已将其做为强制 性条款，更有甚者，沙特ARAMCO 的管线管规范（01-SAMSS-035[4] ）中对非酸性或非 海洋服役环境的钢管也将此要求作为强制性条款。对此，本文采用理论分析和现场试验 的方式，对钢管管端坡口的湿磁粉检测方法进行研究，以满足标准和用户规范的要求。 1 分层缺陷的定义 分层缺陷是一种通常与金属表面平行的、片状的内部金属分离。主要由于钢坯中的 内裂纹、严重的疏松、残余缩孔、气泡及 非金属夹杂物等原因造成，会影响钢管的 分层缺陷 [5] 使用性能 。分层缺陷常出现在离钢管表 面 1/2~1/4 壁厚处，在缺陷处切断钢管， 会在横断面上呈现层状，有明显的分离， 有些可分离成两层或多层，严重时在裂缝 处有肉眼可见的夹杂物，甚至有时会开 图1 分层缺陷示意图 裂。如图1 所示。 以上所述是指钢管管体的分层缺陷，图1 为钢管轴向的断面，而管端坡口分层缺陷 是指钢管管端加工完坡口后，暴露在坡口表面或近表面的分层缺陷，通常沿钢管坡口圆 周向分布。 2 磁粉检测理论依据 磁粉检测是以检测漏磁场为基础的，钢管坡口处被磁化后，在表面和近表面存在缺 陷（分层或裂纹等）的部位会形成漏磁场，以吸附施加在坡口表面的磁粉，形成磁痕， 1 从而显示缺陷的位置、大小和形状。 3 磁化方法 针对钢管坡口分层缺陷的检测，磁化方法分为在试样上通电流磁化法和在试样上通 磁磁化法及复合磁化法三大类。由于API SPEC 5L 中规定电弧烧伤的产品是拒收且不允 许修磨处理的缺陷，而通电法容易造成电弧烧伤，所以不宜采用。根据待检出的分层缺 陷方向（周向）并参考ISO 10893-5[6]标准，对钢管坡口分层缺陷的检测采用径向通磁磁 化方法，利用现有的资源—— 电磁轭进行径向磁化，即磁极在管端通过内外表面之间的 钢管壁厚实现径向磁化。检测方法为湿法连续法，两磁极之间的连线为磁场最强的区域， 改变磁极的方向，既能检测坡口面上的纵向缺陷也能检测横向缺陷。而API SPEC 5L 和 用户规范均规定检测钢管管端坡口面上的横向缺陷，所以，采用此方法完全满足产品标 准和用户规范的要求。 3.1 磁化电流 磁粉检测采用的磁化电流有交流电、整流电（包括单相半波整流电、单相全波整流 电、三相半波整流电和三相全波整流电）、直流电和冲击电流七种，由于坡口检测一般 对缺陷检测灵敏度要求较高且检测深度小，故一般采用交流电磁轭进行检测。 3.2 磁粉施加方法 在磁粉检测的检验方法中，根据磁化工件和施加磁粉、磁悬液的时机不同，分为连 续法和剩磁法检验，根据所用的载液或载体不同，分为湿法和干法检验。由于剩磁法仅 适用于剩磁和矫顽力高的材料，且剩磁法检测灵敏度较低，因此我们选用连续法；又由 于干法受风向影响且检测小缺陷的灵敏度不如湿法，故我们采用湿法检验。综上，采用 湿法连续法进行检测。 4 使用的检测设备及配件 4.1 检测设备 CDX-III 型多功能磁粉检验探测仪，配有F/D 型电磁轭。 4.2 检测媒介 磁粉检测的媒介为磁粉，分荧光磁粉和非荧光磁粉两类，由于荧光磁粉必须在暗室 中采用，受检测场地限制，因此我们采用非荧光磁悬液——黑水磁悬液。 4.3 灵敏度试片 磁粉检测前必须对设备、磁粉和磁悬液的综合性能进行检查