無損檢測技術在承壓類特種設備檢驗中的應用

王守國

（山東省勝利油油集興安全設施檢測檢驗有限公司 山東東營 257100）

1 前言

承壓類特種設備指在生產(chǎn)過程中輸送高溫高壓、低溫低壓或者有毒有害介質(zhì)的設備，其穩(wěn)定性和安全性至關重要，一旦承壓類特種設備在使用中出現(xiàn)問題，將會引發(fā)非常嚴重的安全事故，給人們的生命及財產(chǎn)安全造成威脅?？紤]到承壓類特種設備承載介質(zhì)的特殊性，在對其進行檢測時，應該采用無損檢測技術（NDT），避免檢測過程中對設備的固有特性產(chǎn)生破壞，提升檢測結果的準確性和有效性[1]。

2NDT概述

NDT，屬于檢測技術的一種，突出特點是“無損”，可以在不損壞被檢測對象、不影響其性能的前提下，借助相應的物化手段，配合現(xiàn)代化設備，針對被檢測對象內(nèi)部缺陷引發(fā)的聲、光、電、熱等現(xiàn)象進行分析，以此來判斷被檢測對象的表面形態(tài)、內(nèi)部結構、運行狀態(tài)等，對可能存在的缺陷的類型、性質(zhì)、形狀、位置等信息進行確定[2，3]。

NDT的發(fā)展和應用能夠直觀地反映一個國家的工業(yè)發(fā)展水平[4]。比較常見的NDT包括射線檢測、超聲檢測、磁粉檢測、渦流檢測等。NDT的發(fā)展經(jīng)過了3個階段:（1）無損探傷，通過相應的檢測技術發(fā)現(xiàn)缺陷。（2）無損檢測，對設備結構存在的缺陷、結構、狀態(tài)等進行探測。（3）無損評價，評價缺陷的有無、屬性、位置、大小以及缺陷對設備的綜合性指標的影響程度等。

NDT具備4個顯著特點:（1）非破壞性，NDT在得到檢測結果的同時，不會給被檢測對象造成任何破壞，能夠保證被檢測對象結構與性能的完整性。（2）互容性，NDT有很強的互容性，對于同一個被檢測對象，可以采用多種方法進行檢測，不同方法得到的檢測結果能夠互相驗證。（3）動態(tài)性，NDT能夠?qū)φ谑褂弥械脑O備進行檢驗，分析運行時間帶來的累計影響，對結構失效機理進行分析。（4）嚴格性，NDT在應用中有非常嚴格的要求，需要用到專業(yè)的儀器設備，且檢驗人員必須經(jīng)過專業(yè)訓練，依照相應的規(guī)范和標準進行操作。

3 承壓類特種設備檢驗中NDT的分類

3.1 超聲檢測技術

超聲檢測技術主要借助超聲波在介質(zhì)中傳播所表現(xiàn)出來的傳播衰減特性，對承壓類特種設備中存在的缺陷進行檢測。超聲波具有極強的穿透性，可以用于鋼材、壓力容器鍛件、高壓螺栓等內(nèi)部缺陷以及未焊透、裂紋等缺陷的準確探測，穿透力、指向性和探測速度良好，成本低且不會對檢測人員和環(huán)境產(chǎn)生負面影響。

3.2 滲透檢測技術

滲透檢測技術是借助有色滲透液對承壓類特種設備中可能存在的缺陷進行探測。在實際操作中，需要先將滲透液放在可能存在缺陷的位置，待其滲透后，清除多余液體，再借助對應的顯像劑將缺陷展示出來。這需要檢測人員合理選擇壓力容器試驗區(qū)域，才能充分發(fā)揮檢測作用。滲透檢測技術成本低廉，能夠直觀反映被檢測設備的表面缺陷，靈敏度高且較容易把控探測范圍，對復雜結構特種設備檢驗有良好的適用性。不過，滲透檢測技術只能對承壓類特種設備的表面損傷和開口缺陷進行檢測，并不適用于多孔設備和材料的檢測。

3.3 射線檢測技術

射線檢測技術主要借助X射線和γ射線，對承壓類特種設備的缺陷進行全面檢測，一般被用于焊接工藝和鋼鑄件接頭缺陷的檢測，特殊情況下，也可以對角焊縫及其他特殊結構構件進行檢測。射線檢測技術能夠通過直觀的圖像，將一些細微缺陷顯示出來，也可以完成缺陷位置尺寸數(shù)據(jù)的同步計算，但該技術有一定的輻射傷害，需要做好防護工作。

3.4 磁粉檢測技術

金屬工件如果存在裂紋或者夾雜物，經(jīng)過磁化后會產(chǎn)生漏磁場，依照漏磁場下磁粉的分布情況，可檢測出工件中的缺陷。借助強磁場和大電流，對工件磁化，使用帶顏色的磁粉或者熒光粉進行缺陷檢測，配合專用的磁粉探傷儀，在特殊設備成品和半成品檢驗中可取得良好的效果。但磁粉檢測技術研究時間尚短，尚需改進和完善。

3.5 渦流檢測技術

渦流檢測技術是一種基于電磁感應原理產(chǎn)生的NDT，主要通過對被測工件內(nèi)感生渦流變化的測量，實現(xiàn)對導電材料和工件性能的無損檢測及評定。渦流檢測適用于導電材料，對工件表面及近表面的缺陷有著較高的檢測靈敏度，也可以對電導率、膜層厚度以及金屬薄板厚度等進行測量，且其檢測信號為電信號，可以對結果進行數(shù)字化處理后，開展存儲、再現(xiàn)和對比分析。

4 承壓類特種設備無損檢測質(zhì)量控制要素

要保證檢測的效果，在對承壓類特種設備進行無損檢測時，必須對檢測的質(zhì)量進行嚴格控制，質(zhì)量控制環(huán)節(jié)需要關注的要素有4個。

4.1 做好設備保護

NDT在實際應用中最大的優(yōu)勢就是其 “無損”的特性，不會對承壓類特種設備的結構和材質(zhì)造成破壞[5]。想要將NDT的性能和優(yōu)勢最大限度地發(fā)揮出來，作業(yè)人員需要在檢測前，對被檢測設備的結構、材質(zhì)等進行明確，如果承壓類特種設備的材質(zhì)特殊，并不適用于無損檢測方法，則需要采取破壞性檢測來保證檢測效果[6]。因此，在對承壓類特種設備無損檢測質(zhì)量進行控制的過程中，應該加強對設備試件結構及材質(zhì)的保護工作，就無損檢測與破壞性檢測的結果進行對比分析，選擇有利于保護試件結構和材質(zhì)的檢測技術[7]。

4.2 選擇檢測技術

NDT有很多種，不同技術有著不同的原理、特點和適用范圍，這使得承壓類特種設備無損檢測得到的檢測結果存在一定的差異性。想要做好質(zhì)量控制，提高檢測結果的精度和準度，檢測人員需要結合承壓類特種設備的實際情況，對NDT進行合理選擇。例如，對于承壓類特種設備鋼板材料中的分層方向延伸以及板體平行缺陷，射線探傷技術并不適用，應該選擇超聲檢測技術[8，9]。

4.3 確定檢測時間

在對承壓類特種設備進行無損檢測時，需要對照檢測的目的、材料以及預先設定的結果，確定好具體的檢測時間，要求其必須能夠符合有關基準規(guī)范，以保證檢測結果的有效性。以某承壓類特種設備的裂紋延遲傾向為例，對照相應的檢測要求，需要將再次檢測時間安排在焊接完成后的24 h以內(nèi)，而在沒有特殊要求的情況下，承壓類特種設備的檢測時間通常都是從材料熱處理開始計算。在選擇NDT時，應該充分考慮設備的材質(zhì)和厚度，確定相應的壓力安全系數(shù)，如果是碳鋼材料，一般采用磁粉檢測技術，如果是不銹鋼或厚度較大的構件，則多數(shù)選擇超聲檢測技術。

4.4 技術綜合應用

現(xiàn)階段，NDT在承壓類特種設備檢驗中的應用越發(fā)廣泛，但與國際化標準相比依然存在一定差距，發(fā)展空間較大。為確保承壓類特種設備無損檢測過程的科學性、檢測結果的有效性，操作人員必須從待檢測設備的實際情況出發(fā)，關注NDT的綜合應用，實現(xiàn)不同類型檢測技術之間的優(yōu)勢互補，以此來規(guī)避缺陷，提高檢測精度。例如，超聲檢測技術在裂紋缺陷檢測方面有著較高的靈敏度，檢測厚度大而且檢測速度快，成本低廉，也不會對人體產(chǎn)生危害，但是無法將檢測到的缺陷直觀顯示出來，技術難度較大，精確度較差?？梢詫⑵渑c射線檢測技術聯(lián)合使用，提升檢測結果的直觀性和精確性。

5 NDT在承壓類特種設備檢驗中的應用

想要將NDT有效地應用到承壓類特種設備檢驗中，不僅需要關注檢測技術的特點和檢測時間，還需要做好以下2個方面的工作。

5.1 做好準備工作

在對承壓類特種設備進行無損檢測前，設備的使用單位需要完成檢驗前的輔助工作，以確保無損檢測的順利實施。比如，按照相應的檢驗要求，提前對設備及周邊環(huán)境進行清理，將設備內(nèi)的介質(zhì)排空，拆除保溫層，搭設架子，盡可能減少外部因素對檢測過程的影響，保證檢測結果準確性的同時，推動檢驗工作的順利實施。

另外，承壓類特種設備的材質(zhì)和結構多樣，檢測手段較多，這就要求操作人員需依照設備類型做出合理選擇。從這個角度分析，設備使用方需要做好設備的分類管理，建立起專業(yè)的設備臺賬，對設備的規(guī)格型號、材質(zhì)以及推薦使用年限等進行明確，提供相應的產(chǎn)品質(zhì)量證明文件，確保檢測人員能夠充分了解承壓類特種設備的基本屬性[10]。

5.2 關注設備運行

無損檢測工作完成后，檢驗機構需要提供相應的檢驗報告，報告中應給出承壓類特種設備的安裝狀況等級，同時對設備資料審查、宏觀檢查以及無損檢測結果進行明確，報告后附上設備簡圖，對檢驗過程中發(fā)現(xiàn)的缺陷位置、缺陷程度以及管理意見等進行說明[11]。基于此，承壓類特種設備安全管理人員在關注設備檢驗結論的同時，還應就設備多次檢測的結果進行對比分析，設置相應的設備評定數(shù)據(jù)庫，確保設備使用方的管理人員和操作人員能夠深入了解設備的變化情況[12]。從數(shù)據(jù)方面，對承壓類特種設備的使用情況進行預判，做好維護、重大檢修、改造以及設備更新的準備工作。借助相應的數(shù)據(jù)分析，檢驗機構能夠提前制訂合理的檢驗方案，確保檢驗工作的順利實施。

6 結語

總而言之，在科學技術飛速發(fā)展的背景下，NDT在承壓類特種設備檢測中的應用變得越發(fā)廣泛，具備全面性、可靠性、便捷性、非破壞性等優(yōu)勢，能夠保證檢測結果的有效性，幫助使用方更好地掌握承壓類特種設備的運行情況和使用安全等級，及時發(fā)現(xiàn)設備存在的缺陷和問題，并采取有效措施對存在的問題進行解決，提高NDT在承壓類特種設備檢驗中的應用效率。