不锈钢与碳钢容器金属磁记忆检测特性对比分析-北京工业大学学报.PDF

第32卷第1l期 北京工业大学学报 V01．32No．1l 2006年11月 0FBEIJINGUNIVERSITY0FTECHNOLoGY Nov．2006 JOURNAL 不锈钢与碳钢容器金属磁记忆检测特性对比分析 张亦良，刘宏娟，李晓阳 (北京工业大学机械工程与电子技术学院，北京100022) 摘要：为了比较金属磁记忆技术应用于铁磁性与弱磁性材料时表现出的磁记忆特征，对AJsl304不锈钢化工 原料储罐和Q235B碳钢洗涤塔进行了磁记忆检测，并对碳钢罐体热处理前后的磁记忆特性进行了跟踪检测．结 果表明：弱磁性不锈钢储罐母材本身不显示磁性，但是焊缝处具有明显磁性，显示了磁记忆技术在亚稳态不锈钢 焊接结构检测中的可行性；碳钢洗涤塔焊接后，磁记忆特性曲线在焊缝处有明显突变，经过热处理后趋于均匀， 但未改变焊缝处磁记忆曲线突变和翻转的基本特征． 关键词：无损检测；金属磁记忆；焊缝；不锈钢；碳钢 972 中图分类号：TG115．28；TB 文献标识码：A 磁记忆检测方法是一种通过检测铁磁性构件本身内禀性磁场，确定构件的缺陷或潜在危险区域的无 损检测技术，具有早期诊断、不需专门的磁化装置、检测部位表面不需进行预处理等优点[1]．碳钢属于铁 磁性材料，铁磁性构件运行时受工作载荷作用，应力集中部位的磁畴取向会发生变化，在地磁环境中表现 为局部磁场异常，并在工作载荷消除后仍然保留[1]，为缺陷的成功检测提供了可能，现已有多项研究表明 磁记忆方法对于检测铁磁性构件的损伤和早期缺陷是行之有效的[24]．奥氏体不锈钢属于弱磁性材料，而 金属磁记忆的基本检测原理是依赖于应力集中引起的磁场强度变化，核心问题在于磁特性的改变，按其原 理，金属磁记忆方法不适用于奥氏体不锈钢．近年来，一些学者对奥氏体不锈钢的磁特性转变问题做了大 量工作，研究结果表明(5一]，冷加工产生的塑性变形会诱发亚稳态不锈钢中马氏体相的产生，马氏体相具 有强烈的铁磁性；焊接和其他加热工艺会造成晶界贫铬，促进马氏体相变产生，使不锈钢设备焊缝区域的 马氏体含量普遍偏高【8]．这些研究结果表明，可以将磁记忆检测技术引入奥氏体不锈钢构件的检测．奥 氏体不锈钢是不锈钢类中钢种最多、使用量最大的一种．作者用金属磁记忆方法分别对制造过程中的 析了焊缝拼装工艺以及热处理工艺对磁信号的影响，并将磁记忆检测与x射线残余应力检测结果对比， 分析了焊缝残余应力水平与磁场强度变化量的关系，为磁记忆技术在工程中的进一步推广应用提供了基 础性数据． 1 检测过程 1．1检测对象基本情况 1．1．1不锈钢化工原料储罐 罐体尺寸：内径d=1．2m，厚度￡=7mm；罐体材料：AISl304不锈钢，化学成分见表1． 1．1．2碳钢材料洗涤塔 mm；直径：4．2m．取洗涤塔开孔处割下 塔身材料：Q235B；焊条：J422；塔高：36～38m；壁厚：10～14 的剩余板材，制作3个标准试样做拉伸试验，材料力学性能见表2． 收稿日期：2005．10一19． 作者简介：张亦良(1955一)，女，北京人，教授 万方数据 北京工业大学学报 表1 AIsl304不锈钢化学成分的质量分数 Tab．1M躯sfr舵tionofthechemicaI ofAISl304stainIesssteel ％ composition 表2 Q235B力学性能 1．2金属磁记忆检测原理 Tab．2Mechanical of propertiesQ235B 金属磁记忆方法是依据对铁磁性构件表面 漏磁场分布的