954：電力設(shè)備無損檢測技術(shù)研究

馮耀慶

摘 要：無損檢測技術(shù)對(duì)于電力設(shè)備的重要性不言而喻，目前已在電力設(shè)備檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。無損檢測技術(shù)種類較多，文章主要對(duì)目前應(yīng)用于電力設(shè)備檢測的無損檢測技術(shù)進(jìn)行了分析，以促進(jìn)這些技術(shù)的進(jìn)一步推廣。

關(guān)鍵詞：電力設(shè)備；無損檢測技術(shù)；超聲檢測技術(shù)；射線檢測技術(shù)；聲發(fā)射檢測技術(shù)

一、無損檢測的定義

無損檢測是指基于不影響或危害被檢測對(duì)象具體功能條件下，通過射線、紅外線等技術(shù)對(duì)設(shè)備、零件、材料等實(shí)施物理、化學(xué)、缺陷的檢測技術(shù)。無損檢測滿足電力行業(yè)的高安全性、穩(wěn)定性要求，這使其成為保證電力設(shè)備處于良好運(yùn)行狀態(tài)的重要技術(shù)之一。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、圖像識(shí)別技術(shù)的發(fā)展與整合，無損檢測技術(shù)已在電力設(shè)備檢測中得到了深入的應(yīng)用。

二、無損檢測類型分析

目前而言，無損檢測技術(shù)主要有超聲檢測、射線檢測、聲發(fā)射檢測、紅外檢測、滲透檢測、磁粉檢測、渦流檢測這幾種，在電力設(shè)備檢測中都有所涉及，但就其應(yīng)用廣泛性和發(fā)展前景而言，尤以超聲檢測、射線檢測、聲發(fā)射檢測最為突出，現(xiàn)分析如下：

2.1射線檢測技術(shù)

射線檢測具有穿透性好、電離作用等優(yōu)勢(shì)，主要應(yīng)用在電子、石油化工、機(jī)械制造等領(lǐng)域鑄件、焊縫的檢測中。

射線檢測的原理為：根據(jù)射線在介質(zhì)中傳播的衰減特性判斷。如果強(qiáng)度均勻的射線由被檢測對(duì)象一面注入其中，由于缺陷與被檢物材料對(duì)射線衰減特性不同，透過被檢物不均勻的射線強(qiáng)度，以此判定被檢測物表面或內(nèi)部存在缺陷。但這種技術(shù)在電力工程中使用存在一定的缺陷：復(fù)雜的工藝、擺放位置不當(dāng)、現(xiàn)場條件等因素均會(huì)影響其最終檢測結(jié)果。

以急冷轉(zhuǎn)換器來說，主要是利用工業(yè)生產(chǎn)的余熱來產(chǎn)生蒸汽，用于發(fā)電或工業(yè)生產(chǎn)生活使用，其工況條件差，主要承受局部高溫，特別是管板角焊縫處，由于結(jié)構(gòu)原因，該部位易產(chǎn)生疲勞裂紋，高應(yīng)力脆裂。由于管角縫之間緊密相連，用超聲的方法因掃查距離不足，只有從射線方面進(jìn)行考慮：根據(jù)源的尺寸和工件的具體幾何條件，計(jì)算出了源的最小透照焦距。綜合比較各方面的因素，同時(shí)參照ASME標(biāo)準(zhǔn)中鑄鋼件射線透照時(shí)對(duì)幾何不清晰度的規(guī)定，確定幾何不清晰度值和焦距。使用的增感屏和膠片要根據(jù)管徑大小和焊縫寬度特制。膠片裝好后才將孔口封住，不漏光即可。從膠片側(cè)送源時(shí)，若對(duì)射線防護(hù)不夠，易引起膠片感光。基于邊蝕效應(yīng)屏蔽、射線穿透焊縫時(shí)穿透厚度以及對(duì)膠片側(cè)片屏蔽保護(hù)等綜合因素考慮，對(duì)內(nèi)設(shè)計(jì)確定最佳板厚、圈筋數(shù)來完成射線檢測。

2.2超聲檢測技術(shù)

超聲檢測技術(shù)因具有投資成本低、反應(yīng)速度快、靈敏性高等優(yōu)點(diǎn)，得以在金屬板材、鑄件、房屋建筑等領(lǐng)域廣泛使用。

超聲檢查的原理為：借助超聲波在界面給出的反射、折射及其在介質(zhì)傳播中的衰減，由發(fā)射探頭向被檢測對(duì)象發(fā)射超聲波，接探頭接收從界面反射回來的超聲波或透過檢測對(duì)象的透射波，檢查設(shè)備是否存在缺陷，并對(duì)缺陷進(jìn)行定量、定位。但這種檢測技術(shù)也存在一定的局限性：會(huì)受到材料材質(zhì)、晶粒度、檢測人員工作經(jīng)驗(yàn)、主觀性等方面的影響。

在電力設(shè)備中，厚壤工件、粗晶材料和復(fù)雜形狀工件較多，如汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉根、輪槽和鍵槽等，難以用普通單一的探頭進(jìn)行檢測，而超聲相控陣技術(shù)的應(yīng)用正好解決這一難題。在電力設(shè)備中存在著大量的焊縫檢測，若使用相控陣焊縫探頭，通過不同探頭組的創(chuàng)建，可使相控陣配置覆蓋焊縫區(qū)域，實(shí)時(shí)顯示焊縫區(qū)域圖像信號(hào)，再加上聲線追蹤技術(shù)的應(yīng)用，可手動(dòng)進(jìn)行焊縫檢測操作，快速定位缺陷區(qū)域。

2.3聲發(fā)射檢測技術(shù)

聲發(fā)射檢測技術(shù)最大的區(qū)別就是動(dòng)態(tài)性，該技術(shù)諸多的優(yōu)點(diǎn)：能檢測出活動(dòng)性缺陷；提供整體性、大范圍快速檢測；可根據(jù)載荷、時(shí)間、溫度等變化信息開展在線監(jiān)控和檢測；適用于其他方法無法開展環(huán)境下的檢測和受限復(fù)雜形狀結(jié)構(gòu)的檢測。

聲發(fā)射技術(shù)目前在諸多電力設(shè)備無損檢測中得到了廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)重要方向就是對(duì)變壓器、GIS、絕緣子等設(shè)備局部放電進(jìn)行檢測，其與傳統(tǒng)局部放電檢測方法的有效結(jié)合提高了無損檢測效率。出聲發(fā)射技術(shù)動(dòng)態(tài)檢測優(yōu)勢(shì)較為明顯，能夠全過程監(jiān)測缺陷的產(chǎn)生、擴(kuò)展到破壞，因此，該檢測技術(shù)特別適合電力設(shè)備的在線監(jiān)測。

2.4磁粉檢測

磁粉檢測具有操作簡便、迅速且靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，主要用于檢測鐵磁性材料和工件表面或近表面裂紋，對(duì)材料內(nèi)部缺陷的檢出率隨埋藏深度的增加而迅速下降。當(dāng)焊件進(jìn)行磁粉檢測時(shí)，對(duì)于焊接性能差的鋼種或是特厚鋼板應(yīng)每焊一層進(jìn)行一次檢驗(yàn)，以保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)焊接過程中產(chǎn)生的裂紋。檢測區(qū)域?yàn)楹缚p區(qū)及熱影響區(qū)。檢測前要清理焊縫的表面污垢、焊接飛濺和氧化皮等。使用干粉或與清洗液不同的磁懸液時(shí)，必須等焊縫干燥后才可檢驗(yàn)。應(yīng)在焊縫兩個(gè)相互垂直的方向分別磁化一次，一般采用連續(xù)法磁化。磁粉檢測最大的局限是只能用于鐵磁性焊件，且檢測后要退磁和清洗。

2.5滲透檢測

滲透檢測用于檢測焊接件的表面開口裂紋、奧氏體鋼和有色金屬，具有檢測速度快、操作簡便、缺陷顯示直觀且檢測靈敏度較高等特點(diǎn)。

滲透檢測前應(yīng)用清洗劑清洗焊件表面或缺陷內(nèi)部的污物并吹干水分，涂滲透劑時(shí)一般采用刷涂法，局部檢測采用刷涂法或噴罐法。滲透時(shí)間應(yīng)根據(jù)所用滲透劑型號(hào)、檢測靈敏度要求以及滲透劑廠家的推薦時(shí)間試驗(yàn)決定。對(duì)焊接冷、熱裂紋和火口裂紋的跡痕顯示特征定義為略帶曲折的波浪狀或鋸齒狀的細(xì)紋，只限細(xì)條紋、星狀或鋸齒狀條紋。滲透檢測的主要不足之處是表面粗糙度影響缺陷的檢出率以及難以定量控制檢驗(yàn)操作的程序。

2.5渦流檢測

渦流檢測可在不去除表面涂層的情況下探測金屬材料的表面及近表面裂紋。目前，焊縫的渦流檢測主要采用多頻渦流或脈沖渦流檢測方法，已成功應(yīng)用于海洋采油平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)焊縫疲勞裂紋和油氣輸送管道內(nèi)外壁腐蝕與裂紋的檢測。

常規(guī)絕對(duì)式渦流探頭用于檢測導(dǎo)體裂紋時(shí)，其信號(hào)大小與裂紋深度密切相關(guān)，可用來估算裂紋深度。但當(dāng)探頭不垂直于被檢工件或左右搖擺不定時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生干擾信號(hào)，導(dǎo)致檢測的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性大大降低。此外，絕對(duì)式探頭對(duì)鐵磁性材料的磁導(dǎo)率極其敏感，焊縫表面高低不平和熱影響區(qū)變化以及銹蝕的表面都會(huì)造成嚴(yán)重的干擾信號(hào)。

2.6其他無損檢測新技術(shù)

激光全息干涉測量技術(shù)具有靈敏度高、檢測速度快、不用探頭接觸零件表面、不需要耦合劑、對(duì)構(gòu)件的形狀和表面狀態(tài)無特殊要求、能全場直觀顯示缺陷情況等優(yōu)點(diǎn)，而且檢測結(jié)果易于保存。激光全息技術(shù)已應(yīng)用于印制電路板內(nèi)的焊接接頭、壓力容器焊縫質(zhì)量的檢測。

微波檢測是以微波為信息載體，對(duì)各種適用材料和構(gòu)件進(jìn)行無損檢測和材質(zhì)評(píng)定。它不僅能用來定位工件內(nèi)的裂紋，而且可以測定裂紋的尺寸。

紅外熱像技術(shù)的結(jié)合可使檢測的靈敏度提高、檢測范圍擴(kuò)大；聲全息技術(shù)作為超聲波技術(shù)的擴(kuò)充，可使超聲檢測技術(shù)更有效。

三：結(jié)語

這些無損檢測方法所依據(jù)的原理各不相同，這就決定了每一種檢測方法有其自身特點(diǎn)、適用范圍和局限性，這也是多種無損檢測方法并存于電力設(shè)備檢測的原因。在電力設(shè)備無損檢測實(shí)踐中，避免試圖使用一種檢測方法解決所有問題，要結(jié)合檢測對(duì)象本身及環(huán)境，充分認(rèn)識(shí)和發(fā)揮某一種無損檢測方法的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，然后聯(lián)合使用其他無損檢測方法，這幾種方法的聯(lián)合應(yīng)用將能有效解決一系列問題。

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