环状链条的磁记忆检测

  摘要：使用新的磁记忆检测技术对电厂捞渣机链条进行检测，发现了很多表面裂纹、应力集中缺陷，及时予以更换，保证了锅炉的安全运行。实践证明该方法对链条的检测快速、准确、有效。
  关键词：磁记忆 捞渣机链条 检测
0 简介
  华能德州电厂三期扩建工程安装两台660MW进口机组,其中2209T/H锅炉由德国巴布科克公司生产制造，在运行中由于锅炉卫燃带结焦等原因，曾4次造成刮板式捞渣机链条断裂，严重影响到机组的安全运行。为在断裂前发现并及时更换损坏的链条，防止事故的发生，需要一种有效的检测手段，能够提前检测到链条的损伤情况，进而为更换链条提供依据。在山东电科院的协助下，我们应用目前先进的磁记忆检测方法，对＃5锅炉捞渣机链条进行了全面检测，发现了部分存在问题的链条并及时进行了更换，保证了机组的安全运行。
1 磁记忆原理
1.1 磁记忆效应
  机械部件和金属构件发生破坏的主要根源是各种微观和宏观机械应力集中。在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。设备出现运行性损坏之前，应力集中区金属组织的变化（腐蚀、疲劳、蠕变）是一个渐变的过程。相应地，金属的磁性强度也在随之变化，它反映着设备和结构的实际应力变形状况。变化发展的最终结果，导致金属材料突发性损坏。
  机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有直接的联系。在地磁作用的条件下，缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，铁磁材料的这一特性称为磁机械效应。磁机械效应的存在使得铁磁性金属部件的表面磁场增强，该增强了的磁场“记忆”着部件的缺陷或应力集中的位置，这就是磁记忆效应。
1.2 磁记忆检测原理
  金属部件由于疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中。实验研究证明：铁磁性金属部件存在着机械效应，其表面上的磁场分布与金属部件应力载荷有以下特定的关系。
（1）铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量HpX具有最大值，HpX＝max;
（2）法向分量HpY改变符号且具有零值，HpY＝0,参见图1。
基于此类现象，使用磁记忆检测工件时，可以通过检测部件表面的磁场分布情况，间接的对部件缺陷或应力集中位置进行诊断，从而确定缺陷或应力集中的区域，达到对金属部件检测的目的。
2 捞渣机链条的制造工艺及受力分析
2.1 捞渣机链条制造工艺：
  捞渣机链条多采用CrNi或CrNiMo高纯度、细晶粒、非时效合金结构钢制作，目前多从国外进口。
  链条的主要生产工艺为：下料→编链→合口→闪光对焊→去刺→拉伸→校准→热处理（渗碳＋中频感应淬火＋回火）→成品。严格的工艺使链条具有高的抗疲劳强度、高耐磨性以及高的抗脆性断裂能力。
2.2 链条的受力分析
  在实际使用中，链条所承受的载荷是变化规律很复杂的动载荷。链条既承受主要工作载荷的拉应力又承受剪切、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用。
从环状链条的结构受力分析可知：最大拉应力处于链条圆环外侧顶部，而链条直边处则以内侧拉应力为最大。
针对以上分析，磁记忆检测时在对整个链条外表面检测的前提下，应当重点检测链条的上述2个应力大的区域。
3 捞渣机链条的磁记忆检测
3.1 磁记忆检测仪器
检测使用俄罗斯进口磁记忆检测仪，型号为：EMIC-1裂纹检测仪；TSCM-2FM，TSCM－1M－4应力集中检测仪。
3.2 磁记忆检测结果
使用磁记忆检测仪共检验＃5锅炉捞渣机链条2300只，发现存在问题的链条34只。见表1
表1 磁记忆检测结果统计

3.3 链条缺陷产生的部位：
  裂纹等缺陷主要产生在链条圆环外侧顶部和直边焊缝区域，与受力分析结果比较相符，见 图2、3。

4 磁记忆检测方法的优点
1）不需要对被检测部件进行专门的磁化，因为它利用了部件运行中形成的残余磁性。
2）能准确确定检测部件上应力和变形集中区的最危险区域。
3）对设备外露部分的检测无需设备停止运行。
4）无需对检测对象表面进行打磨等预处理降低了成本。
5）检测结果准确性高。
6）便于对部件进行100%快速检测，效率高，可以避免漏检。
7）与渗透探伤常规检测方法相比，检测灵敏度高。
5 与渗透探伤方法的比较
对使用磁记忆检测发现存在缺陷的部件使用渗透探伤验证、比较，发现存在以下问题：
1）较大的开口性裂纹，两种方法均可发现。
2）较小的非开口性裂纹，磁记忆方法可以发现而渗透探伤无法发现。
3）应力集中区域渗透探伤方法无法发现。见表2
表2 二种检测方法的比较

6 结论
1）磁记忆检测方法检验结果准确率高。
2）与渗透探伤常规检测方法相比，检测灵敏度高。
3）检验效率高、成本低。
7 结语
  属磁记忆的优点在于它不仅能够发现运行中己经产生的缺陷，而且还可预报可能产生缺陷的危险区域，即最大应力集中区域，从而提前采取措施，防止事故的发生。
  #5捞渣机经磁记忆检验并及时更换有缺陷的链条后，至今已经安全运行10个月未发生链条断裂事故，因此磁记忆对于捞渣机链条检验是一种较为实用、有效地检测方法。
[参考文献]
［1］林俊明 无损检测新方法－磁记忆效应原理与应用 热力发电，2000（4）
［2］刘三江 金属磁记忆检测技术概况及初步应用 无损检测，2002（9）