ACFM技術(shù)在特種設(shè)備行業(yè)的應(yīng)用 ——管座角焊縫缺陷檢測

發(fā)布時間：2025-07-15 15:05:45

檢測背景：

小接管是在煉化裝置設(shè)備本體或管道上直接開孔，采用焊接方式連接的DN 50mm及以下的半管接頭、支管座、支管的結(jié)構(gòu)。例如：與容器本體或管道連接的安全附件、儀表（熱電偶、壓力表、液位計和流量計）、排液導(dǎo)淋、蒸汽掃線、排氣閥及跨線等在第一道閥門以內(nèi)的小直徑管道。目前，小接管廣泛應(yīng)用于化工、石油、天然氣、制藥等工業(yè)領(lǐng)域，起到了連接容器與外界管道系統(tǒng)的重要作用。

小接管一般包括各種的不同材質(zhì)，其中有不銹鋼小接管、碳鋼小接管、銅小接管等。小接管的特點是直徑較小，管壁較薄，結(jié)構(gòu)變化大，幾何形狀不連續(xù)，介質(zhì)在此不流動形成一段盲端，在制造和使用過程中較縱、環(huán)向?qū)雍缚p更容易產(chǎn)生未焊透、裂紋等缺陷，是設(shè)備安全管理中的重點和難點。小接管一旦泄漏，搶修難度大，安全風(fēng)險高，甚者引發(fā)人員傷亡或財產(chǎn)損失。如何及早發(fā)現(xiàn)小接管的泄漏風(fēng)險和隱患，特別是高點高處等不可達(dá)部位或保溫絕熱層下小接管的腐蝕減薄和小微泄漏，保證壓力容器和管道本體的安全運(yùn)行，是當(dāng)前急需解決的問題。

小接管部位多采用人工手動焊接，焊接質(zhì)量受到焊接人員的技術(shù)水平影響較大，角焊縫的內(nèi)部質(zhì)量探傷方法較少，目前國內(nèi)也缺乏相應(yīng)的安裝過程監(jiān)督檢驗法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，容易出現(xiàn)焊接缺陷，小接管在長期運(yùn)行過程中，尤其是在異常振動和高低溫交變等載荷長期作用下，容易擴(kuò)展成貫穿性裂紋或砂眼，最終導(dǎo)致泄漏，存在一定的安全事故隱患。

目前，小接管焊縫采用的檢測方法主要是射線檢測和內(nèi)窺鏡檢測，檢測手段具有很大的局限性。射線檢測技術(shù)使用電離輻射，這對操作人員和環(huán)境都有一定的危害。因此，在進(jìn)行射線檢測時需要采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施來減少對操作人員的影響，并確保周圍的環(huán)境安全；而且受到小接管周圍結(jié)構(gòu)形狀的限制，使用射線技術(shù)進(jìn)行檢測會耗時費(fèi)力，檢測效率低，檢測成本高。內(nèi)窺鏡檢測技術(shù)可用于小接管內(nèi)部缺陷探測檢查，但內(nèi)窺鏡檢測技術(shù)有很大的局限性，無法對在役壓力管道的小接管進(jìn)行檢測，需要停機(jī)檢查，而且不可達(dá)部位的小接管管座角焊縫容易產(chǎn)生漏檢。

交流電磁場檢測（簡稱ACFM）技術(shù)是一種新型的無損檢測技術(shù)，因其非接觸、高靈敏度和可適應(yīng)復(fù)雜結(jié)構(gòu)等技術(shù)優(yōu)勢，逐漸成為工業(yè)無損檢測的重要方法之一。

ACFM的技術(shù)原理：

交流電磁場檢測（簡稱ACFM）技術(shù)，其工作原理是激勵線圈在工件中感應(yīng)出均勻的交變電流，感應(yīng)電流在裂紋、腐蝕等缺陷位置產(chǎn)生擾動，基于電場擾動引起空間磁場畸變原理，利用檢測傳感器捕獲空間磁場畸變信號，從而實現(xiàn)缺陷的檢測與評估。

圖1 ACFM檢測原理示意圖

ACFM的技術(shù)優(yōu)勢：

1.在小接管檢測中，ACFM檢測無需打磨、去除涂層等處理，可直接穿透涂層（如防銹漆、防腐層、保溫層等），最大提離距離可達(dá)10mm，適用于高溫（最大可達(dá)350℃）在線檢測；

2.ACFM檢測無需耦合劑、磁懸液等耗材，節(jié)約成本，對環(huán)境無污染，并且檢測結(jié)果可以圖像形式進(jìn)行保存，便于記錄和溯源；

3.能夠?qū)?shù)據(jù)信號進(jìn)行實時判定，檢測效率高，方便快捷，采用電磁感應(yīng)原理，無需擔(dān)心輻射防護(hù)問題。

檢驗方法：

利用交流電磁場檢測技術(shù)，可以對小接管管座上的缺陷進(jìn)行檢測，檢測設(shè)備采用國產(chǎn)LKACFM-X1型交流電磁場檢測儀，檢測探頭為專用筆式探頭，由雷莫線與儀器相連，ACFM檢測儀如圖2所示。

圖2 交流電磁場檢測儀

我們根據(jù)實際檢測對象的材質(zhì)，制作了420*180mm規(guī)格的碳鋼材質(zhì)小接管管座試塊，試塊上角焊縫位置處分別有長度*深度為10mm*3mm、5mm*2mm的人工刻槽作為模擬缺陷，如下圖3所示。采用X1-LP-10型筆式探頭，首先在功能測試試塊上對交流電磁場檢測系統(tǒng)的綜合性能進(jìn)行核查，得到典型缺陷的特征信號，如圖4所示。然后再對小接管管座試塊進(jìn)行缺陷掃查，得到以下缺陷掃查圖像，檢測圖像如圖5、圖6所示。