磁粉检验在火力发电厂高温紧固螺栓中的应用分析

傅恩敏++彭学文

摘 要：随着我国电力事业的发展，火力发电厂已经成为推动我国现代经济发展的重要组成部分。高温紧固螺栓作为保证火力发电厂运行的关键，对于火力发电厂的安全运营具有一定的现实意义。同时，针对高温紧固螺栓的检验方法有磁粉检验以及超声波检验，该文以磁粉检验为研究对象，明确磁粉检验的相应优点，着重介绍该螺栓磁粉检验工艺。

关键词：磁粉检验 火力发电厂 高温紧固螺栓

中图分类号：TGll5.28 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（c）-0102-02

前言：“对大于和等于M32的螺栓均需要进行100%的超声波检验（必要时可用磁粉、着色以及其他检验方法检查），不得有裂纹和影响强度的缺陷存在，有裂纹的螺栓应报废”，这条规定出自于DL439-91《火力发电厂高温紧固件技术导则》当中第3.7条，它明确地规定了高温紧固螺栓的检验标准。类似这样的规定，都是为火力发电厂的安全运营做的保证，使火力发电厂的发电量能够满足社会的需求。充分的说明高温紧固螺栓在整个发电厂当中的重要作用，对其进行精确检验对火力发电厂的发展具有促进作用。

1 火力发电厂高温紧固螺栓概述以及损伤原因分析

1.1 概述

高温紧固螺栓为火力发电厂的重要金属部件，在实际运行的过程中承载着高温、应力以及腐蚀等方面的多种作用，造成螺栓的损伤速度加快，极易形成断裂以及螺栓事故，严重影响整个机组安全性能。高温紧固螺栓按照具体的特征划分为刚性螺栓与柔性螺栓；按照形状划分为直筒螺栓与细腰螺栓；按照具体的结构划分为中心孔与无中心孔两种类型。目前，火力发电厂当中普遍进行应用的是柔性细腰螺栓，由于柔性细腰螺栓在拧紧的状态下，螺栓的身长与变形主要集中于螺杆部位，其允许范围内的变形量能够明显的改善螺栓的受力状态，在现代火力发电厂当中得以广泛应用。

1.2 损伤原因分析

高温紧固螺栓在应用的过程中，承载的力在旋和螺纹上的荷载分布不均匀，在适当的弹性范围内，靠近螺母支承面的第一圈螺纹荷载较大，其余螺纹荷载程度逐渐减小。同时，在进行大修拆卸时主要是采用中心加热的方式，造成中心孔内部受到灼伤以及热力影响，造成螺纹中心孔横向裂纹的产生，严重的影响整体机组的工作效率，出现安全隐患[1]。

2 超声波检验的不足之处

超声波检验是检验高温紧固螺栓裂纹的一种重要方法，但超声波检测存在一定的不足之处。对于裂缝小于1 mm的微小裂纹缺陷，超声破检测不出来，这是从DL/T694-1999《高温紧固螺栓超声波检测技术导则》中知道的。对于高温紧固螺栓的检测存在不足，分析其具体原因主要为以下三个方面的内容：

（1）纵波斜探头频率具体要求标准为2.5 MHz-5 MHz（波长>1 mm）；

（2）产生波探伤标准孔≈1 mm；

（3）超声波探伤灵敏度约为λ/2，因为波的衍射存在超声波检测过程中

为避免微小裂纹在进行检测的过程中存在漏洞，安装高温紧固螺栓前，先对螺栓的螺杆、靠近螺杆位置的三个螺纹，采用了磁粉检验的方式，对螺纹进行检测，主要原因是由于该区域荷载较大，容易出现相应的裂纹。具体如图1所示。

3 质量检验与验收标准

质量检验以及验收标准需要按照关于火力发电厂设备检测的相应标准：（1）不允许存在任何裂纹和白点，（2）紧固件和轴类零件不允许横向缺陷显示，（3）不得有裂纹和影响强度的缺陷存在。前两条是JB/T4730.4-2010《承压设备无损检测》中第9.1条规定，第三条是DL439-91《火力发电厂高温紧固件技术导则》中第3.7条规定。

4 磁粉检验过程

4.1 选择螺栓

选择材质为35CrMoA-5的螺栓10个，规格全为M80×6×600。热处理过程中，水冷或者油冷的温度为850 ℃～870 ℃，回火温度为550 ℃～630 ℃。该材质的螺栓剩余磁感应强度为1.11T，矫顽力为1376A/m[2]。

4.2 设备

使用的检验设备为，根据JB/T4730-2010中有关探伤机质量相关标准的规定，把固定式磁粉探伤机作为使用的检验设备，断电相位控制器。

4.3 磁粉以及载液选择

磁粉是保证检验质量的关键内容，在本次检测实施过程中，根据JB/T4730.4-2010中有关质量标准的相关规定，选取的磁粉是YC-2荧光磁粉，选择的载液是LPW-3油基载液配置荧光磁悬液，并确保实际的荧光磁悬液浓度为0.5g/L[3]。

4.4 方法

运用连续法纵向磁化螺栓，各种缺陷包括高温紧固螺栓的横向裂纹缺陷均使用剩磁湿法和荧光磁悬液检验。这是因为：采用线圈法纵向磁化螺栓后，螺纹本身就相当于横向裂纹，这样，螺纹在检验过程中吸附附近磁粉变得非常容易，促使过度背景的形成，不能观察到螺纹缺陷，容易造成误判。

4.5 规范磁化

纵向磁化所需的磁化电流，其计算公式如下：

由于：L/D=600/80=7.5，2<7.5<10；

线圈的具体直径为300mm；

长度为300 mm得出：S1/S2=1502π/402π=14>10

IN=1690R/[6（L/D）-5]；

所以：I=1690R/[6（L/D）-5]=1690×150/10[6（600/80）-5]=768（A）

计算结果：I=768（A）（10匝）

4.6 检验步骤

4.6.1 预清洗

在安装之前，螺旋为了防止生锈采用油脂进行保存，所以在使用前，要完全清除螺栓上的油脂，清除油脂要选用相应的清洗剂，如酒精、丙酮等。endprint

4.6.2 磁化

采用线圈法磁化螺栓纵向方面，可以检验横向方面的缺失。并且，要重点处理紧挨螺杆两侧的螺纹。磁化过程中，注重断电相位控制器的使用，控制磁化时间，使其保持在在0.25～1 s之间[4]。

4.6.3 磁悬液的使用

采用喷洒方式施加磁悬液。检验时，使用的磁悬液具体的浓度标准为0.5 g/L。控制其具体的喷洒次数，在2-3次之间。同时，在磁悬液的使用过程中主要注意的问题包括以下几点：第一，将整个螺旋润湿，然后施加磁悬液；第二，施加完成后，任何磁性物质不得靠近以及接触螺栓；第三，在检测螺旋的横向缺陷方面，需要重视磁悬液的添加，保证螺栓磁化后施加磁悬液，控制施加速度。

4.6.4 观察磁痕显示

在暗室里观察螺栓磁痕显示，确保暗室内的可光照度小于201x。在螺栓表面，所采用的黑光灯辐射照度应该≥1000。辨认微小痕迹显示时使用5倍放大镜[5]。

4.6.5 记录

采用照相法记录螺栓上的磁痕显示，并用草图方法标识螺栓磁痕显示。

4.6.6 退磁

检验结束后，螺栓上可能会有剩磁，这会影响附近的监控线路和仪表的精准度，需要对螺栓进行交流电退磁。

4.6.7 后处理

对于螺旋的检测结束之后，把螺栓上的磁粉清除干净，然后涂上油脂层防止生锈。

5 检验磁粉结果

根据JB/T4730.4-2010中的第五条评定磁痕。本次检验的10只螺栓，都没有磁痕显示缺陷，全部达标，即达到DL439-91和JB/T4730.4-2010有关质量标准的要求。

结论：综上所述，本次检验的10只螺栓，经磁粉检验后，全部合格，这主要是因为工厂在零件出厂之前会检验全部零件的质量。所以，要防止发生事故，保证零件质量，应该明确具体的检验手段与标准。运用磁粉检验的过程中能够有效保证高温紧固螺栓的安全性，应该积极的推广与应用，对于火力发电厂的可持续发展与运营具有重要意义。

参考文献

[1] 祁德顺，李世忠，卓鹏，等.不同厚度防腐涂层磁性管子、管件磁粉检验[J].无损探伤，2014，4（1）：143-145.

[2] 霍彦，吕胜军.火力发电厂高温紧固螺栓的在役超声波检测[J].无损检测，2011，10（2）：169-171.

[3] 潘建华.磁粉检验用B型环的评价[J].无损检测，2011，10（9）：182-186.

[4] 熊军.高温紧固螺栓超声波检验技术及应用[J].华电技术，2010，10（7）：136-139.

[5] 袁文明.航空用钢发纹检验与评定标准综述[J].航空标准化与质量，2010，10（6）：143-146.endprint