金属管道沉降应力磁记忆测试方法

1、金属管道沉降应力磁记忆测试方法团体标准征求意见稿编制说明一、任务来源本项目来源于广东省质量检验协会团体标准制修订计划，项目计划编号：GDAQI2019004号，项目名称为“金属管道沉降应力磁记忆测试方法”。本项目计划完成时间为2019 年 7 月。二、编制背景、目的和意义广东工业的发展大多数在沿海地区，因为工业发展的需要， 沿海有较大一部分的工厂是由开山、 填海建造的。 以珠海市高栏港经济区为例，高栏岛以及南水工业镇约有15% 左右的企业处于地基沉降区域，而且这些企业都是一些非常重要的石化企业、化工原料企业， 有大量的压力容器和压力管道。按照调研情况发现， 所有的工厂在建设初期会对厂房、重要设

2、备的基础打地基， 保证不沉降。 但是对于其他部位就没有单独打基础，例如厂房之外的空地，压力管道，道路等均没有打地基，让其自然沉降。因此，检验人员发现，高栏岛及南水工业镇的这些企业的厂房门内外经过3年的自然沉降时间， 没有打桩基的地方几乎沉降了0.5 米，而压力管道的基础变形更大， 由于管道和压力容器相连接，容器的基础没有下沉， 压力管道的基础下沉又不均匀， 造成部分容器与管道连接的部位拉弯，甚至拉断。部分管道的支吊架悬空。2015 年珠海某中海油下游的一家企业在珠海高栏港区建厂， 2016 年竣工准备投入运行时发现，部分管道沿线部位的地基下降严重， 出现管道弯曲变形， 支吊架脱落的情形， 经厂

3、区安全部门评估后，觉得不具备试运行条件， 该公司向特检机构寻求帮助，并向中海油总部反应了该情况。 这一事件说明在地基沉降区对于压力管道的检测尤其重要，压力管道变形、 拉断等问题都是由于位置的移动造成管道应力分布的不均匀， 从而导致应力集中区域的应力值超过极限值，是管道变形或拉断。而金属磁记忆检测技术是利用铁磁构件的磁记忆特性，准确可靠地探测被测对象上以应力集中为特征的危险部件的一种先进方法，将该方法用于解决金属管道沉降应力的集中区域的检测问题，同时可以判断管道是否能继续使用或者运行，将为企业解决非常大的问题。目前，在地基沉降区域的厂区， 除了地上管道可见沉降外， 地下金属管道的沉降不均匀问题也

4、尤其突出，这一类管道监测和检测更加麻烦，由于管道埋地， 个区域管道沉降不均与不易发现。通过开展科研项目 基于磁记忆的金属管道沉降应力测试方法与装置的研究对地上管道、地下管道的应力进行检测，得到了一种检测方法，可以解决检测难的问题。编制广东省质量检验协会团体标准 金属管道沉降应力磁记忆检测方法，目的是将磁记忆检测方法用于金属管道的沉降应力的检测，并建立沉降应力检测的程序以及判定准则，帮助企业解决如何监测、 检测金属管道的沉降应力， 解决如何判断管道沉降之后是否还能用的问题。这个标准的编写将为沿海企业压力管道的安全再增加一个手段，为经济的发展继续助力。金属磁记忆检测技术是利用铁磁构件的磁记忆特性，

5、准确可靠地探测被测对象上以应力集中为特征的危险部件。磁记忆检测技术是以俄罗斯学者杜波夫教授为代表的研究成果，1997 年首次在第50 界国际焊接学术会议上提出，在许多国家和地区已得到推广和应用，我国在电力行业中应用最为广泛，如锅炉联箱角焊缝、管道、压力容器焊缝、螺栓及汽轮机叶片等检测。铁磁材料在应力作用下具有磁机械效应和磁弹性效应。金属在应力作用下，内部会产生位错运动，形成滑移。当位错运动受到阻碍时，会产生应力集中，即使外应力撤除， 仍有残余应力存在。 残余应力存在会使结构中自由能增加， 根据研究表明， 体系中自发进行的过程是降低体系自由能的过程，故对铁磁构件来说， 为了降低体系的自由能， 其

6、应力集中区在地球磁场作用下， 必会产生磁畴的自发转动， 形成磁极，以磁能的形式抵消部分应力集中带来的弹性能。其结果必定会在金属表面形成特定的漏磁场，从而产生磁记忆。 通过测量该漏磁场的分布特征，可以得到构件应力集中部位及大小分布， 从而检测到造成应力集中区及缺陷的位置。但在其检测原理和诊断方法方面还需要进一步探索和完善。金属磁记忆检测方法是一种新型无损检测方法，它记录在工作载荷作用下设备和金属结构局部应力集中区产生的漏磁场。该方法基于利用铁磁构件在应力集中和变形区磁状态的不可逆变化。在这些区域里出现有方向性且不可逆的磁畴组织磁致伸缩性质的重新定向，而且这种磁状态的不可逆变化在去掉载荷后不仅能保

7、留，还与最大应力有关系。 研究表明：拉伸、压缩、扭转和周期性载荷作用下， 铁磁构件中的磁记忆的大小单一与最大作用应力有关。国家特检中心在深圳沙角C 电站锅炉检验中，利用磁记忆检测发现100 根有应力集中的穿墙管，割管后发现20 根有裂纹，为企业节约了可观的费用。黑龙江电科院利用磁记忆发现了气轮机叶片根部裂纹及电站锅炉集箱小管座裂纹。目前在锅检系统已经有好几个单位已经使用金属磁记忆检测仪，并且在电站锅炉、球罐、超高压水晶釜检验中得到应用，取得较好的效果。在磁记忆检测技术应用研究方面， 大庆石油学院开展的对带有预制焊接裂纹的球型容器、爆破试验后破裂的管件和带有焊接缺陷的管件进行了磁记忆检测实验研究

8、， 利用已知评价标准， 准确找出了构件中的缺陷， 充分验证了金属磁记忆方法的有效性。 中国科学院上海精密机械研究所等单位开展的利用地磁场检测钢球表面裂纹的可行性研究，表明钢球被地磁场磁化后，从位于地磁场中的磁阻传感器采样得到的信号就能够分辨出钢球表面缺陷，为磁记忆技术在轴承检测中的应用提供了可行性方案。黄松岭等研究了焊缝附近残余应力分布和试件表面磁感应强度垂直分量的关系，研究表明，二者具有较好的一致性。 北京理工大学在北京市自然科学基金资助下，和俄罗斯动力诊断公司及北京科技大学的研究人员开展合作，探讨磁记忆检测技术在应力腐蚀领域的应用。三、编制思路和原则（一）编制思路本标准规定了铁磁性金属管道

9、沉降应力磁记忆测试的术语和定义、原理、测试条件、实验步骤、实验质量保证和控制、实验记录和报告、结果评价。奥氏体不锈钢管道在一定条件下具有磁性，也可参考本标准进行沉降应力磁记忆检测。本标准适用于地上铁磁性金属压力管道基础沉降应力的磁记忆测试及判定，埋地管道开挖后也可参考本标准进行沉降应力磁记忆检测。主要依据：GB/T 12604.10-2011无损检测术语 磁记忆检测GB/T 26641-2011无损检测磁记忆检测总则JB/T 11605-2013无损检测仪器金属磁记忆检测仪技术条件JB/T 11606-2013无损检测仪器金属磁记忆检测仪性能试验方法NB/T 47013-2015承压设备无损检

10、测DL 5009.1-2014电力建设安全工作规程第 1 部分 火力发电DB44/T 2017-2017特种设备检验检测人员劳动保护规范TSG Z8001-2013特种设备无损检测人员考核规则（二）编制原则本标准制定遵循以下原则：1、基础性原则本标准的主要内容来源于特种设备法律法规及特种设备相关技术规范，基础性强，覆盖面广，具有较强的操作性。2、协调性原则本标准符合国家的政策，贯彻国家的法律法规，与检验检测的相关标准协调一致、衔接配套，符合磁记忆检测的国家标准、行业标准。3、合理性原则本标准从全局出发，综合考虑金属压力管道磁记忆检测的实际情况，合理可行，便于实施。4、规范性原则本标准按照 GB

11、/T 1.1-2009 标准化工作导则第 1 部分：标准的结构和编写规定的格式进行编写。四、编制过程与内容的确定1、成立起草组，制定方案。2019 年 1 月，团体标准金属管道沉降应力磁记忆测试方法 制定计划下达后成立了标准起草组，制定了工作方案。2、召开内部讨论会，形成征求意见稿及编制说明。2019 年 1 月，标准起草组查阅并收集了国内类似检测标准，确定了标准框架。 同时收集整理了特种设备法律法规及技术规范中有关压力管道无损检测的要求。起草组对标准框架和相关资料反复进行了研讨，形成了标准初稿。2019 年1 月和 2 月，标准起草组对标准初稿进行了多次讨论和修改，形成了工作组讨论稿。 20

12、19 年 3 月 5 日，标准起草组形成了标准征求意见稿，并提交给广东省质量检验协会，并于2019 年 4 月 12 日正式发文征求意见。五、内容说明（一）关于标准的适用范围本标准规定了铁磁性金属管道沉降应力磁记忆测试的术语和定义、原理、测试条件、实验步骤、实验质量保证和控制、实验记录和报告、结果评价。奥氏体不锈钢管道在一定条件下具有磁性，也可参考本标准进行沉降应力磁记忆检测。本标准适用于地上铁磁性金属压力管道基础沉降应力的磁记忆测试及判定， 埋地管道开挖后也可参考本标准进行沉降应力磁记忆检测。（二）关于标准的属性本标准为检验检测方法标准，是对检验检测的指导，推荐使用。（三）有关条款的说明本部

13、分规定了铁磁性金属管道沉降应力磁记忆测试的术语和定义、原理、测试条件、实验步骤、实验质量保证和控制、实验记录和报告、结果评价。1.原理本章简要介绍了金属管道磁记忆现象、金属管道磁记忆效应、 金属管道磁记忆检测原理、沉降分析原理。2. 磁记忆检测方法应用原则本章从磁记忆检测的主要用途、 与其他无损检测方法的配合使用， 可以检测的形状和尺寸、 是否需要停机检验、 确定缺陷的区域、 以及和常规检测方法综合判定等方面介绍了磁记忆检测方法的应用原则。3.一般要求（ 1）人员资格：要求取得特种设备无损检测资质证书；（ 2）检测仪器：要求采用我国仪器检定标准检定合格的仪器；（ 3）测试条件：应满足安全及工作环境条件、 检测对象及环境条件、检测仪器和检测资料条件。4.实验步骤本章分别从检测时机选择、扫查方式选择、开机准备、开机操作、检测实施分别提出了要求。5.实验质量保证和控制本章分别从检测人员持证上岗、检测工作控制、 检测仪器期间核查和试验发现偏差的处理方式方面对实验质量进行控制。6.检测记录和报告提出了检测记录、检测报告的内容要求以及记录和报告保存期限的规定。7.结果评价本章从信号异常的判断、 应力集中部位判断、 结果判断等方面介绍了结果评价的要求。8、附录附录给出了检测记录