焊缝检查（精选4篇）
焊缝检查 篇1
0 引言
核电站压力容器顶盖仪表测量管 (如图1) 用于压力容器内中子通量的测量, 每个顶盖上分布有8根仪表测量管, 仪表测量管属于一回路系统重要组成部分, 其异种金属焊缝的焊接容易产生气泡、裂纹等缺陷, 存在缺陷的焊缝在缺陷位置容易产生断裂[1,2], 使一回路带放射性物质存在泄漏风险, 因此必须定期对该类焊缝进行检查。异种金属焊缝超声检测在国内、外领域都是难题, 不同国家的产品标准对检测方法也各不相同。由于超声检测具有检测成本低、速度快、灵敏度高、仪器轻、对现场环境要求低等优点, 所以广泛应用在核电设备无损检测中[3,4]。
1 仪表测量管简介
带仪表测量管的压力容器顶盖结构不同于国内现有堆型, 其反应堆压力容器没有设计底部贯穿件, 所有的测量通道均布置在顶盖上, 顶盖仪表测量管异种金属焊缝是该关键设备上的薄弱环节, 相应规范也将其纳入强制必检项目, 检查实施方式及检查质量都受到业主及监管机构高度重视。
压力容器顶盖仪表测量管异种金属焊缝共8条, 在顶盖周围均匀分布, 其壁厚为33.4mm, 外径准φ187.5mm, 仪表测量管外表面与下筒体内表面间最小尺寸为115.8mm。其模型如图1所示:1.仪表测量管接管;2.异种金属焊缝;3.仪表测量管。顶盖上除了有仪表测量管外, 还有其它很多附属设备分布于周围, 焊缝所处位置空间狭小, 其模型如图2所示:1.顶盖2.门孔3.仪表测量管4.下筒体5.挡流板6.CRDM管;顶盖区域属于高剂量区, 对在该区域进行检查设备安装、操作人员有较大影响。
目前比较成熟的异种金属焊缝超声自动检查技术主要是针对压力容器进水口、出水口接管焊缝, 而仪表测量管异种金属焊缝直径小、壁厚薄, 虽然二者材质相近, 但结构尺寸以及周围环境存在巨大差异, 使得压力容器进水口、出水口接管异种金属焊缝超声自动检验技术在此不能适用。因此, 必须针对仪表测量管异种金属焊缝开发专用的检查设备及超声检验技术。
2 顶盖仪表测量管异种金属焊缝超声自动检查装置总体设计
2.1 检查装置机械结构设计
图3所示为顶盖仪表测量管异种金属焊缝超声自动检查检测示意图, 它包括轴向定位组件, 周向运动组件、轴向运动组件及耦合剂储存组件等四个部分, 其中轴向定位组件安装于仪表测量管顶端后, 保证轴向、周向运动组件在仪表测量管轴向每次安装位置一致, 周向定位杆将周向运动组件周向限位, 轴向运动组件固定在周向运动上, 周向运动旋转, 带动轴向运动整体旋转, 从而带动探头整体旋转。
周向运动组件由导轨滚轮副限制其余五个自由度, 在电机驱动下, 只能绕导轨旋转, 其定位采用两个固定夹定心, 此两个固定夹呈120°角度分布, 在与两固定夹分别成120°的位置, 设计有一快速夹紧机构, 使其安装过程中能实现快速安装, 准确定位。轴向运动组件螺纹连接在周向运动组件运动载体上, 在周向运动电机带动下, 轴向运动组件整体绕仪表测量管旋转。两个运动轴的相互配合, 可以实现仪表测量管异种金属焊缝的轴向与周向自动扫查。
1.轴向定位组件;2.仪表测量管;3.周向定位杆;4.周向运动组件;5.轴向运动组件;6.下筒体;7.探头夹持器;8.耦合剂储存器.
2.2 检查装置系统说明
压力容器顶盖仪表测量管异种金属焊缝超声自动检查装置包括机械系统、控制系统和超声系统等三个方面内容研究, 其检查设备研究框图如图4所示:
3技术难点及解决方法
3.1 技术难点
1) 仪表测量管周围空间狭小, 安装及检测受到下筒体、顶盖、挡流板、CRDM管等部件的限制 (如图2) ;
2) 轴向与周向定位准确、可靠, 同时, 保证安装时间尽量少, 设备轻便;
3) 耦合剂收集困难。
3.2 解决方法
3.2.1 仪表测量管周围空间狭小, 障碍物多的解决方法
针对周围空间狭小, 障碍物多特点, 仪表测量管异种金属焊缝超声自动检查装置设计时, 合理选用和布置传动方式, 控制轴向运动组件和周向运动组件各零部件尺寸, 每个尺寸都经过准确计算, 建立其三维模型, 确保每个环节准确, 最终保证其三维模型与实物一致, 确保装置研发成功。
3.2.2 周向、轴向准备定位、快速安装解决方法
为了实现快速安装, 保证人体在设备安装过程中被照射剂量尽量低, 轴向定位组件、周向运动组件、耦合剂收集组件均设计由两半组成, 一端由合页把两部分连接好, 另一端靠快速夹钳将两部分快速夹紧, 使其连接后成一个整圈。轴向定位组件中有三根定位杆与周向运动组件中三个定位块相连, 能保证轴向尺寸每次安装一致, 周向定位采用周向定位杆与最近的一根CRDM管相切, 周向定位杆固定于周向运动组件上, 该方法能保证装置每次安装于仪表测量管后, 与仪表测量管周向角度一致。
3.2.3 耦合剂收集困难解决方法
在检查装置的下部摆放一个专用装置进行耦合剂收集, 此装置底部一侧与下筒体上表面支撑面贴合, 设计时保证此装置与仪表测量管联接件采用橡胶材质, 快速夹钳夹紧的同时, 保证橡胶与仪表测量管紧密贴合, 从而实现扫查过程中顺着仪表测量管外壁往下流的耦合剂进行收集, 为了保证耦合剂形成一个闭合回路, 在此耦合剂收集装置下部开有两个引流孔, 然后通过水管引至专用耦合剂储存装置。
4 结语
本文提出了一种能够实现同时进行仪表测量管周向和轴向焊缝检查功能的顶盖仪表测量管异种金属焊缝超声自动检查装置, 详述了顶盖仪表测量管异种金属焊缝超声自动检查的结构特征, 详述了周向往复扫查、轴向往复扫查、周向定位与轴向定位的实现方法。保证了监测数据的准确性与可靠性, 减少了人体受放射性射线的照射, 为顶盖仪表测量管异种金属焊缝的超声检查带来帮助。
摘要：顶盖仪表测量管异种金属焊缝关系着核反应堆回路系统的安全运行, 为有效避免安全事故的发生, 必须对该类焊缝进行无损检测。根据无损检测规范要求, 仪表测量管异种金属焊缝适合进行超声检查。然而, 由于仪表测量管周围空间狭小, 安装及检测受到相关零件的限制, 而且目前没有专门针对对此部位焊缝检查的成熟技术及专用检查装置。为此, 本文提出了一种核反应堆压力容器一回路系统的顶盖仪表测量管异种金属焊缝检查装置, 其能够按照相关检查规范要求有效的对该处焊缝进行超声自动检查, 确保险期检测数据准确、可靠。
关键词：核反应堆,焊缝,超声自动检查装置
参考文献
[1]冯小平, 杨峰, 李亚维, 等.铸件的超声波检测分析[J].热加工工艺, 2015, 41 (3) :79-80.
[2]袁建中.异种金属焊缝表面和近表面超声爬波检测技术[J].中国核工业, 2010 (6) :147-150.
[3]雒里柯.异种金属焊缝常规超声检测应注意的几个问题[J].无损探伤, 2013, 37 (6) :32-33.
[4]杨芷, 杨茂.无损检测技术及工业应用综述[J].金属世界, 2013 (5) :22-25.
焊缝检查 篇2
关键词：核反应堆压力容器,环焊缝,超声检查装置
0 引言
筒体环焊缝属于一回路系统无损检测主要对象之一, 根据无损检查规范要求, 需要对此焊缝进行超声检测, 超声波检测具有明显的优势, 一方面由于其经济实用、操作简便, 在铸件生产厂家中广泛应用;另一方面, 由于超声波检测定量定位相对准确、直观, 在质量控制过程中应用广泛[1]。
反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查主要受到堆焊层、奥氏体焊缝存在的粗大柱状晶组织以及焊缝附近复杂的几何结构形状等因素的影响。超声波在该焊缝中传播时在奥氏体晶界面发生严重的散射以及波型转换, 引起超声波严重衰减, 信噪比显著下降。奥氏体晶粒的各向异性引起声束弯曲, 造成缺陷定位不准等问题[2]。同时在核电工业的安全运营中, 核容器及体环焊缝的役前和在役检测至关重要, 其巨大的工作量及其恶劣的工作环境要求检测装置需具备结构简单、安装方便、稳定性好且质量轻等特点[3]。
1 检查对象介绍
核电站压力容器 (图1) 是核反应堆冷却剂压力边界的核心部件之一, 它由法兰环、筒身段、进出水口接管等筒体组合件、顶盖组合件、底封头以及法兰密封结构组成, 其中筒体环焊缝是指法兰环与筒身段之间的连接焊缝以及筒身段自身之间的连接焊缝。压力容器结构如下图1所示, 不同的堆型, 其筒体焊缝数量也不同, 一般由上筒体环焊缝和下筒体环缝两条筒体环焊缝两条焊缝组成。
筒体焊缝属于一回路高剂量区, 检查时, 其容器内充满放射性去离子水, 要想对此处焊缝进行超声检查, 手动超声难度较大。为提高其超声检查的可靠性和检查效率, 本文提出了一种核反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查装置, 其能够按照相关检查规范要求有效的对该处焊缝进行超声检查, 减少了人体受放射性射线照射, 提高了检测数据的准确性及可靠性, 为核反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查带来帮助。
2 核反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查装置整体设计
2.1 结构设计
筒体扫查工具安装于压力容器检查设备上, 压力容器检查设备安装于压力容器法兰面, 此设备有沿压力容器轴向上下升降的升降轴, 同时还有一个沿压力容器轴线旋转的旋转轴, 筒体扫查工具安装示意如图1所示, 筒体扫查分为轴向扫查与周向扫查两种扫查, 即筒体扫查轴与旋转轴交替为扫查轴, 另一个为步进轴。
核电站核反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查装置主要由直线伸缩部件、底板组件、托盘组件组成, 直线伸缩部件由弹簧绳、外套筒、伸缩气缸、径向导轨、内套筒、径向滑块等零部件构成。在径向导轨和径向滑块的限制下, 气缸的伸缩可以带动内套筒前后伸缩, 底板组件安装于内套筒上, 故设备安装过程中, 气缸处于收回状态, 当设备抵达筒体焊缝附近时, 气缸处于伸出状态, 此时, 探头托盘紧贴压力容器内表面, 实现探头在压力容器内表面贴合扫查。
底板组件由滚珠丝杠、螺母座、轴向滑块、轴向导轨、驱动元件、底板等零部件组成。驱动元件运动可以带动丝杠旋转, 同时在轴向导轨和轴向滑块限制下, 丝杠旋转可以带动螺母座上下运动, 而托盘组件安装于螺母座上, 最终实现托盘探头的上下运动。
2.2 整个扫查装置系统介绍
压力容器检查系统包括机械系统、控制系统、超声系统、视频系统等。控制系统、机械系统及超声系统远程控制流程如图5所示, 控制电脑控制设备正常运转, 最终带动探头托盘满足轴向与周向检查, 探头的信号会传给超声仪, 最终超声仪的信号会经过网络传输给采集电脑, 完成数据采集与分析工作。除了此三套系统外, 还有一个视频系统, 对整个扫查过程中运动过程进行监控, 目的防止探头托盘与障碍物碰撞, 视频系统中摄像头通过电缆将图象传给视频控制器, 视频控制器再将图象传给监控电脑。筒体扫查装置只是压力容器检查系统的一个运动轴, 压力容器检查系统是由多个这样的子系统组成。
3 主要技术特点
3.1 直线伸缩组件研究
直线伸缩技术由内套筒、外套筒、伸缩气缸、径向导轨、径向滑块等零部件组成, 在导轨滑块副的限制下, 伸缩气缸伸出与收回能实现底板伸出与收回功能, 在扫查过程中, 该气缸又具有缓冲作用, 保证在扫查过程中托盘始终贴合良好;采用气缸作为执行单元, 成功替代传统电机驱动丝杠螺母副的直线运动单元与托盘前端恒力弹簧自缓冲扫查机构, 简化了机械结构的同时, 减少了自缓冲结构, 使得前端托盘组件占用压力容器径向尺寸更小, 伸缩臂的伸缩行程变的更大, 从而更能满足压力容器内径变化大的堆型。
3.2 出现故障时, 直线伸缩组件如何具备出水状态的研究
防意外自动拉回技术由弹簧绳实现, 当伸缩气缸出现意外而无法收回时, 弹簧绳靠自身弹簧力作用可以将底板拉至收回状态, 当设备处于收回状态时, 才能具备设备出水条件, 当弹簧绳自身弹力与伸缩气缸均无法收回时, 可以借助长杆的作用, 拉扯两个导向轮间的弹簧绳, 使得底板组件在外力的作用下, 被外力强行拉至收回状态, 使其具备设备出水状态。
3.3 托盘在水下如何实现轴向扫查与周向扫查的研究
由于扫查过程包括轴向和周向两个扫查方向, 因此, 在一次装夹下, 完成一个方向扫查后需要将托盘旋转九十度来实现另一方向扫查, 为了减少更换托盘次数, 提高扫查效率, 减少人体被照射剂量, 该装置中设计了旋转气缸可以实现这一功能。选择旋转气缸的原因是简单可靠, 且控制方便, 气管比电缆也更轻便, 利于维护。
3.4 扫查组件研究
扫查组件的运动好坏直接影响其扫查结果, 因此, 此扫查轴设计时, 采用电机作为执行单元, 目的是为了记录扫查过程中托盘位置, 且能将此位置发送至超声仪, 然后由执行单元带动丝杠螺母副工作, 在导轨滑块副的限制下, 执行单元的正反旋转带动托盘组件沿丝杠轴向上下升降运动, 最终保证运动过程匀速可调。
4 检查装置调试及现场应用
检查装置多次在实验大厅和现场完成调试, 调试过程中运行平稳, 状态良好, 模拟扫查过程均能满足现场检查要求。目前已经完成了多次役前及在役检查, 通过改变后端伸缩部件的行程, 可以满足各种不同直径的压力容器扫查。
5 结语
本文提出了一种核反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查装置, 具有防意外自动收回技术、托盘可旋转技术、扫查过程中上下移动技术、直线伸缩技术等技术特点, 其能够按照相关检查规范要求有效的对该处焊缝进行超声检查, 减少了人体放受射性射线照射, 提高了检测数据的准确性及可靠性。为核反应堆压力容器筒体环焊缝超声检查带来帮助。
参考文献
[1]曾伟, 杨先明, 王海涛, 等.激光超声技术及其应用[J].无损检测, 2013, 35 (12) :49-51.
[2]王俊涛, 王龙, 陈姝, 张军.反应堆压力容器接管安全端超声检查装置设计研究[J].机械工程师, 2015, 1:71-73.
打破积习创造优质焊缝 篇3
众所周知, 海洋石油工业是高技术高风险的事业, 海洋工程尤其是导管架必需能抵抗风、浪、冰、地震等诸多自然灾害及船舶正常和非正常的碰撞力, 这就要求导管架的每一道焊缝质量合格优良, 才能确保整体工程质量。那什么样的焊缝是合格优良的呢?怎样才能制作出合格优良的焊缝呢?本文根据现场遇到的实际情况为大家介绍如何焊接出合格优质的焊缝。形成一道质量合格的焊缝的过程:①下料尺寸合格;②卷管、组对尺寸合格;③合格的焊工按认可的焊接程序焊接;④焊缝经外观检验及内部质量的无损探伤 (UT) 检测合格, 得到一道合格的焊缝。一道合格优质的焊缝是由多工种人员共同努力下做到多工序的优质合格才能创造出来的。合格优质焊缝不是质检工程师检出来的, 不完全是焊工焊出来的, 而是设计、制造、质检及管理共同努力的结果。下面我们在某项目的海上平台导管架管子制造焊接中遇到的问题及艰难的解决此问题就证明了这一观点。
1 问题由来
焊缝焊好后, 要经过承包商的检验工程师自检合格后, 报业主和第三方检验, 这项工作有时同时进行, 有时分开进行。
海洋工程某项目WHPB导管架是20XX年11月25日开工, 12月6日首批管纵缝报检, 焊缝外观质量全部不合格 (图1) 拒收, 这就意味下道无损探伤 (UT) 和组对工作不能进行, 需补焊、打磨、自检后再报检。建造方经修补、打磨、自检, 于12月12日第二次报检, 返工后的纵焊缝仍判为不合格 (图2) 拒收。其理由是:①焊缝外观明显凹凸不平, 有超标的凸面和超标的咬边;②因第一次焊接质量太差, 仅靠打磨是很难达到合格的, 所以第二次的报检仍为不合格;③依据AWS钢结构焊接规范D1.1/D1.1M和本项目1004焊接与检验规格书的规定, 任何盖面焊及焊道顺序的变更都应重新认定焊接程序, 即使打磨的看似合格的焊缝, 因未按合适的焊接程序焊接, 也可判定为不合格。
2 问题背景
中国海洋石油工业自60年代从无到有, 从小到大, 从封闭的自力更生到开放的国际合作, 又从国际合作到自营开发, 从无工业规范可循到按国际标准设计、建造, 如海上平台导管架、组块的设计、建造是按国际通用的美国国家标准的API、AWS、ASME、AISC等规范, 这是20世纪80年代90年代对外合作的需要, 所有图纸和资料都是英文, 作业者和发证检验都是外方, 现场施工的质量检验非常苛刻, 在认真设计、文明施工、严格检验、精细管理之下, 渤海湾建造了一批国际一流的海上平台。随着形势的发展合作项目越来越少, 自营项目突飞猛进, 2001年-2010年海洋石油工业形成了跨越式发展。设计、建造、检验及管理人员成倍增加, 新的建造公司、场地不断出现, 作业者是自己, 发证检验机构又国外的转到国内的, 管理上从国际化转向“中国式”管理, 计划费用为主的项目管理思路站主导, 所以, 出现某项目WHPB导管架是11月25日开工, 12月6日首批管纵缝报检, 焊缝外观质量全部不合格 (图1) 拒收, 12月12日第二次报检, 返工后的纵焊缝仍判为不合格 (图2) 拒收。此事件引起多方关注, 这不仅是技术上的问题, 还是陋习、积习问题。
3 打破积习, 创优质焊缝
3.1 积习
为自己方便、省力而形成的一种偷工减料习惯, 一种粗陋习惯称为陋习, 长期形成的陋习旧习惯即为积习。有句古语:积习难改。图1和图2焊缝, 本应按药芯焊丝电弧焊 (FCAW) 单面焊双面成型的焊接程序焊接, 但因①要求加工设计精确;②划线、切割、卷管精度要求高;③定位焊工技术水平要求高或;④打磨掉定位焊焊肉重焊。这些要求给承包公司带来了质量、进度、费用、员工素质和管理方面的巨大压力, 为此, 公司选择了定位焊缝+手工盖面焊缝+焊缝外观打磨法, 这种陋习日久形成了积习。
3.2 中国式管理
中央电视台、报纸和网上多次报光“中国式”过马路、“中国式”治、“中国式”接孩子、“中国式”好人。在项目管理上的“中国式”管理是很现实的, 工程承包公司对国外项目就必须按业主的技术要求干, 调精兵强将;对国内自营项目就按自公司的习惯做法干, 因为要赶进度。
3.3 人员素质
人员素质问题是作者体会最为深刻, 在20世纪80、90年代很多对外合作项目, 从领导到普通员工都要努力学习外语、学习规范、学习管理, 还要完成每天自己的工作。工人也不容易, 那项工作没做好, 就返工, 因为作业者是外方, 第三方检验是外方。所以提高人员素质是当务之急。
3.4 规范理解偏差
在纠正上述管纵缝焊接质量问题时, 对药芯焊丝电弧焊 (FCAW) 单面焊双面成型的焊接程序的探讨、纠偏过程中发现焊丝摆幅过大, 也是造成焊缝质量不好原因之一, 多家公司多项目多个焊接程序规定摆幅为6mm, 8mm。不符合本项目《结构焊接与检验规格书》5.6.4条摆幅不得超过焊丝直径3倍的规定, 应不超过3.6mm, 超标67%, 122%;是否符合AWSD1.1/D1.1M-2006规范呢?规范表3.7 (73页) 中规定最大宽度为6mm, 但此规定对应焊丝直径是3.2mm, 中国国产焊丝直径1.2mm, 对应的最大宽度应是:6×1.2/3.2=2.25mm, 超标167%, 256%。现场焊接超标更为严重, 应改正。
3.5 打破积习, 创优质焊缝
现场情况:由于定位焊未按焊接程序的规定焊接, 在焊打底焊时, 必需先铲除定位焊的焊肉, 再焊打底焊焊缝, 这样做费时费力, 承包公司的习惯做法是在定位焊的外面加一层盖面焊, 即称修补焊。因没有坡口, 焊工难以焊好, 只好靠打磨, 积习难改, 所以一直就没有解决好此问题。项目一开始就遇到了上述问题, 第一批 (30多根) 管 (图1) 报检被拒后, 被认为是正常现象, 但二次报检 (图2) 被拒后, 引起多方强烈反响, 有顶的, 有争论的, 有求情的, 解决此问题, 难上加难, 不是技术的难题, 是习惯的问题, 积习难改。我们一方面讲规范和规格书的要求, 坚持原则不动摇;一方面多方磋商, 积极提出改进意见。初期用打磨方法打磨掉了不合格的定位焊的焊肉, 进行单面焊双面成型的打底焊。再进一步改进使其定位焊完全按程序要求一次性焊好, 不做二次处理。经过改进工艺的焊缝, 不仅外观漂亮 (图3) , 而且内在质量好, 还减轻了工人的劳动强度, 免去了多次返工打磨, 进度明显加快了。
4 结语
这一改进得到了承包公司领导及工人的支持, 更重要的是保证了导管架的工程质量。焊缝UT检测合格率达到了99.5%以上, 真正做到了道道焊缝质量优良, 却保了海上平台的整体质量及安全。只有下决心打破积习, 才能创优质焊缝, 只有打破“中国”式好人, 才能创出真正的优质工程。希望本文能对今后的海洋工程项目质保工作起到一点启发作用。
摘要：海上平台需抵抗风、浪、流、冰和地震等诸多自然灾害及工作船正常和非正常的碰撞力, 其建造材料是低合金高强度CCS DH36、DH36-Z35、EH36钢, 采用严格的焊接工艺, 高超的焊接技术能保证焊接质量, 达到结构节点焊缝强度、韧性与母材匹配。然而, 人们的陋习、积习的作法, 焊缝常常达不到标准要求。海洋工程某项目打破多年多项目的陋习、积习, 创造了优质焊缝。本文对中海油海上平台工程项目质保检验工作有一定参考价值。
关键词：海上平台,高强度钢焊接,打破积习,创造优质焊缝
参考文献
[1]D1.1/D1.1M:Structural Welding Cord—Steel, (2006) American Welding Society (AWS) .Table 7 P78.
大型容器焊缝定位方法探讨 篇4
在大型厚壁容器的射线检测中, 焊接接头的定位是值得思考的一个问题。射线检测的透照布置方法中, 优先推荐的是主射线束与被检测部位中心垂直的透照方向。但是, 由于大型容器内部焊缝余高均被磨平涂漆, 并且由于内装各种油品或腐蚀介质, 给RT检测的布片和贴片带来了一定的困难, 透照方向很容易出现偏差。在透照方向偏差过大的情况下, 会造成“飞片”。
因此, 透照方向的正确与否, 在很大程度上影响着射线检测的质量。即, 为保证射线照相质量, 要进行正确的焊缝定位。
2 磁—磁焊缝定位方法
2.1磁—磁定位方法的基本理论
磁—磁定位方法是基于磁力线分布规律理论来实现定位的。
人们将磁力线定义为处处与磁感应强度相切的线, 磁感应强度的方向与磁力线方向相同, 其大小与磁力线的密度成正比。了解磁力线的基本特点是掌握和分析磁路的的基础。理论和实践均表明, 磁力线具有下述基本特点:磁力线总是从N极出发, 进入与其最邻近的S极, 并形成闭合回路。这一现象在电磁学中称为磁通连续性定理, 通过任意闭合曲面的净磁通总是0, 磁力线总是闭合的。
同电流类似, 磁力线总是走磁阻最小 (磁导率最大) 的路径, 因此磁力线通常呈直线或曲线, 不存在呈直角拐弯的磁力线。任意二条同向磁力线之间相互排斥, 因此不存在相交的磁力线。当铁磁材料未饱和时, 磁力线总是垂直于铁磁材料的极性面。当铁磁材料饱和时, 磁力线在该铁磁材料中的行为与在非铁磁性介质 (如空气、铝、铜等) 中一样。
由于磁力线具有这样的基本特性, 因此介质的磁化状态取决于介质的磁学特性和几何形状。显而易见, 在通常情况下, 介质都处于非均匀磁化状态, 也就是说通常介质内部的磁力线都成曲线状态且分布不均匀;另外, 由于在自然界虽存在电的绝缘体, 但不存在磁的绝缘体, 使得通常的磁路都存在漏磁。介质处于非均匀磁化状态和磁路都存在漏磁这二个特征。磁力线的方向是可以改变的。要改变磁力线的方向, 通常有以下几种办法。一是, 改变产生磁场的磁源的方向和大小;二是, 在现有磁场里施加另外一个磁场;三是, 在现有磁场力增加一个铁块等顺磁物质。
2.2 磁—磁定位方法模型
我们在这里想通过磁—磁定位方法来实现焊缝定位, 主要是想通过某种方式改变磁力线的分布规律, 来进行定位。在厚大工件焊缝的一侧放置一磁铁, 有磁力线规则可知, 磁力线由N极出发进入S极。现在, 我们在另一侧防疫磁针, 想通过这个磁针来感知焊缝另一侧的磁信号。我们知道, 磁体所具有磁性的大小要用磁场强度来表示。如果工件过于厚大, 下面的磁体磁力线是无法穿透工件的, 也就无法在另一侧的表面上产生漏磁, 没有漏磁场, 磁针就不能感知下面磁体磁力。
现在我们要选用一种能够屏蔽磁力线的材料, 使下方磁体的磁力线不进入它自身的S极, 而使它继续向上, 由上方的磁针S极感知。
3 磁定位方法的实现
磁—磁定位方法在实际检测中的实现:现在, 我们来探讨如何屏蔽磁力线的问题。
磁力线是可以被屏蔽的。根据分子环流假说, 磁现象的本质是构成物质的微观粒子的有序排列造成的一种电现象。一些物质进入磁场后, 自身的微观结构变的有序化, 这种现象被称为磁化。磁力线就是磁场周围物质被磁化后的一种形象表示。磁场是微观粒子有序排列形成的, 这种排列一旦被破坏, 磁场就会消失, 磁力, 磁力线自然也就消失了。磁屏蔽都是使用铁磁物质。铁磁物质具有聚合磁力线作用。如用铁制空心盒屏蔽磁, 外界磁力线经铁壳入出, , 所以中间无磁。如用实心铁, 中间是有磁性的。导磁性能好, 磁阻小的材料可以屏蔽磁力线。铁、钴、镍以及他们的合金, 都有这种性能。
在一对磁极之间, N极的磁力线总是指向S极的, 没有什么办法能直接切断这种磁力线指向, 如果中间加了一个阻断板, 磁力线也会从边远的地方绕过去, 因为磁路绕远了, 也就是说外围磁阻大, 必然会有一部分磁力线穿过中间阻断板, 直接走到另一极。屏蔽磁力线的问题, 可以按这样的思路去解决:索性在外围引导磁路, 在中间隔断磁路。
在中间加一个5MM厚的磁性不良导体, 如铜板, 铝板 (这种金属板纯度要高, 不含铁, 镍等金属杂质) , 在外围用磁性良导体材料如软铁, 连接S、N极, 最好用两块, 因为两块永磁铁是两对S、N极。这样可以将穿透阻断板的磁力线减少到最小的程度。
根据磁通连续性定理, 磁力线总是从N极出发, 进入与其最邻近的S极, 并形成闭合回路。我们用上述加阻断板方法, 使磁路绕远了, 同一磁体一对磁极就难于形成NS极磁力线。我们在厚工件另一侧加一个磁体, 对从下方磁体N极发出的磁力线进行引导, 就可以使磁力线穿透厚大工件, 在表面形成漏磁场。然后利用现有的检测漏磁场的元件, 我们就可以检测出漏磁场的位置, 进而找到了厚大工件另一侧磁体所对应的位置, 达到了焊缝定位的目的。
现在, 我们已知的能够屏蔽磁力线的材料有超导体, 还有无磁钢20Mn23Al和45Mn17Al3。
摘要：无损检测是现代化工业生产中必不可少的一项质量检验方法。此文以解决生产实际问题为目的。针对大型容器中焊缝的定位进行了研究。为RT射线检测确定焊缝位置, 防止“飞片”, 提供了一种可行的方法。目前, 大型容器钢结构受力件都要求进行无损探伤。并且以X射线照相方法为主。贴片位置不准, 将会对射线底片上的影象造成一定影响或根本无影像 (简称飞片) 。“飞片”会造成较大的经济损失, 并且严重影响生产效率, 拖延工程进度。为此, 需要对其进行研究, 找出一种或几种能够快速准确测定焊缝位置的方法。