设备内表面磁粉检测方法探讨
磁粉检测是利用磁现象来检测材料和工件中缺陷的方法,是常规无损检测方法中灵敏度比较高的一种，其可检测微米级的缺陷，主要用于铁磁性材料的表面和近表面缺陷的检测,是在用特种设备检测中最常用的无损检测方法之一。磁粉检测可分为荧光和非荧光两种,非荧光磁粉主要由铁粉制成,检测形成的磁痕可在阳光或灯光下观察;荧光磁粉是在铁粉外面粘附一层荧光染料,需要在黑暗环境中，并借助黑光灯来进行观察。由于其操作简单，对设备要求不高，不需要特殊的环境等方面考虑，对于多数在用压力容器的表面检测多采用非荧光磁粉,荧光磁粉应用不多。
但对于特殊环境下的容器检验，荧光磁粉检测则表现其突出优越性。新标准JB/T4730.4-2005《承压设备无损检测》第4部分中在用承压设备磁粉检测时采用荧光磁粉的内容,具体条文如下“对在用承压设备进:行磁粉检测时,如制造时采用高强度钢以及对裂纹(包括冷裂纹、热裂纹、再热裂纹)敏感的材料,或是长期工作在腐蚀介质环境下,有可能发生应力腐蚀裂纹的场合,其内壁宜采用荧光磁粉检测方法进行检测”。
对于一些特殊容器，如高压容器，盛装易燃、易爆性介质容器，特别是内装腐蚀性介质容器。这些容器内壁容易形成极其细微的表面裂纹，由于这种裂纹非常细小而且形状和方向具有随意性，以及处于这种特殊环境下，很容易形成穿透性裂纹，具有很高的危害性。对于这种情况，容器内部检测宜选用荧光磁粉检测法，且通过对裂纹尺寸，以及人眼对光的响应、容器表面对比度和设备状况等方面对这种检测方法进行讨论。
1裂纹尺寸与磁痕显示
磁粉检测时,对工件进行磁化时，会在裂纹处产生漏磁场，漏磁场会吸附磁粉在工件表面形成磁痕而被发现的。在一定范围内,裂纹的长度、宽度及深度尺寸对所形成磁痕显示有着非常大的影响。长宽比越大所产生的漏磁场越大,形成的磁痕显示越明显,越容易被发现;越短、越窄、越浅则越不容易被发现。对于细小的疲劳裂纹、应力腐蚀裂纹及晶间腐蚀裂纹等,能提供的缺陷显示尺寸太小,目视很难发现,为提高对细小缺陷的识别能力,保证检测结果的可靠性,往往要采用更高灵敏度的检测方法。
2人眼对光的响应
波长决定了光的颜色,能量决定了光的强度。在电磁波辐射范围内,只有波长400nm～760nm的辐射能引起人们的视感觉,这段光波叫做可见光。按波长由大到小顺序排列,依次为红、橙、黄、绿、青、兰、紫七色光。人眼对各色光的敏感度是不同的,
根据测定结果,波长为555的黄绿色光光谱光视效率为1,对人眼最敏感,其它均小于1。不同可见光照度下,人眼平均响应曲线如图1所示。
曲线a为1000lx明亮条件下观察,人眼敏感度为1;曲线b为暗室中,平均照度10lx条件下观察,人眼的敏感度增加到30;曲线c在全暗中,平均照度1lx条件下观察,眼睛的敏感度高达800,比曲线a增加800倍。非荧光检测时,在可见光下观察磁痕,相当于图1中曲线a。荧光检测时,在暗室或全暗条件下观察磁痕,相当于曲线b、c。比较可知,荧光磁粉检测较非荧光磁粉检测对人眼的响应有相当大的优势,同时荧光磁粉在320nm～400nm的紫外光(被称为黑光)激发下,产生波长范围510nm～550nm的黄绿色荧光,具有很高的光谱光视效率,使得荧光法对缺陷有更高的显现性。
3对比度
磁粉的颜色、荧光亮度及与工件表面的对比度,对磁粉检测灵敏度有很大影响,其中起主要作用的是亮度反差。亮度反差是指某一表面上反射的光量与邻近表面反射的光亮之比。在非荧光检测系统中,磁痕呈低亮度而本底金属呈高亮度。本底可反射15%～75%的入射光,磁痕可反射3%～8%的入射光,45%平均本底反射除以5%的平均磁痕反射光,得到9∶1的反差比。在荧光检测系统中,由于激发出大量黄绿色可见光,磁痕是亮点,这使得非荧光本底呈低亮度,磁粉呈高亮度,相应的反差比就高,在全黑的观察区域内,有效反差可达到200∶1或更高。
颜色反差方面,非荧光磁粉与工件背景的对比度极低,荧光磁粉与工件表面形成的紫色本底有很高的对比度。由于荧光磁粉的高对比度,使其具有高的检测灵敏度。
4设备状况
在用承压设备内部环境一般比较恶劣,内表面易形成铁锈、氧化层、腐蚀产物,这种表面色泽与非荧光磁粉对比度低,人在这种环境下很难观察到缺陷磁痕的显示，很容造成漏检。同时,容器本身形成了一个暗区空间,对非荧光磁粉来说,光照条件很差,需借助外接灯光观察,容易漏掉小的裂纹。但对荧光检测来说,容器形成的暗区正是其所必需的环境条件,通过黑光灯的照射下产生的黄绿色光，人眼在没有白光的干扰下很容感觉到，罐内本身所具备的条件非常适合荧光检测。
